第十三章基因组学幻灯片讲义-第13章基因组学.ppt
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1、第13章 基因组学,基因组学,1 基因组学概述 2 基因组图谱的构建 3 基因组测序 4 功能基因组学,本章教学时数:4学时。 本章重点:基因组计划的基本流程。 本章难点:分子标记和基因图谱; 研究基因功能的方法,1 基因组学概述,基因组(genome),又称染色体组 一个物种单倍体的染色体数目,物种全部遗传信息的总和 物种遗传信息的“总词典” 控制发育的“总程序” 生物进化历史的“总档案”,基因组学(genomics),1986年提出,至今20年,已经发展成为遗传学中最重要的分支学科。 对物种的所有基因进行定位、作图、测序和功能分析,基因组学研究的最终目标,获得生物体全部基因组序列 鉴定所有
2、基因的功能 明确基因之间的相互作用关系 阐明基因组的进化规律,经典遗传学,在20世纪初,遗传学刚刚诞生的时候,遗传学家的工作主要是鉴别感兴趣的基因,确定这些基因在染色体上的位置。 第一个环节:寻找自发突变体,或者利用物理、化学因素诱发突变。 第二个环节:通过连锁分析确定新基因与已知基因的相互关系,绘制遗传连锁图。,几个代表物种的基因组大小,钓鱼 竭泽而渔,CREDIT: JOE SUTLIFF,Science, Vol 291: 1221.,Fishing in a More Effective Way!,基因组学的研究内容,结构基因组学 功能基因组学 蛋白质组学,结构基因组学(structu
3、ral genomics),基因定位 基因组作图 测定核苷酸序列,功能基因组学(functional genomics),又称后基因组学(postgenomics) 基因的识别、鉴定、克隆 基因结构、功能及其相互关系 基因表达调控的研究,蛋白质组学(proteomics),鉴定蛋白质的产生过程、结构、功能和相互作用方式,人类基因组计划,1990,美国国立卫生研究所和能源部投资30亿,启动了人类基因组计划,预计15年时间完成人类基因组全部序列的测定 1996,完成标记密度为0.6cM的人类基因组遗传图谱,100kb的物理图谱 2000,完成草图 2001年2月,公布人类基因组图谱的修订版 200
4、2,完成测序工作,2 基因组图谱的构建,基因组计划的主要任务是获得全基因组序列 但是,现在的测序方法每次只能测8001000bp 大量的测序片段要拼接 要知道序列在Chr上的位置才能正确拼接 基因组计划的第一个环节: 构建基因组图谱,基因组图谱,遗传图谱(genetic map) 物理图谱(physical map),遗传图谱(genetic map),采用遗传分析的方法将基因或其它 DNA序列标定在染色体上构建连锁图。,遗传标记,有可以识别的标记,才能确定目标的方位及彼此之间的相对位置。 构建遗传图谱就是寻找基因组不同位置上的特征标记。 包括: 形态标记 细胞学标记 生化标记 DNA分子标记
5、,多态性(polymophism),所有的标记都必须具有多态性! 花色:白色、红色 株高:高、矮 血型:A、B、O型 淀粉:糯、非糯 所有多态性都是基因突变的结果!,形态标记,形态性状:株高、颜色、白化症等 又称表型标记 数量少 很多突变是致死的 受环境、生育期等因素的影响,最早建立的果蝇连锁图,就是利用控制果蝇眼睛的形状、颜色,躯体的颜色、翅膀的形状等形态性状作为标记,分析它们连锁关系及遗传距离,绘制而成的。 控制性状的其实是基因,所以形态标记实质上就是基因标记。,果蝇连锁图,细胞学标记,明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数量特征 染色体的核型 染色体的带型 染色体的结构变异 染色体的数目
6、变异 优点:不受环境影响 缺点:数量少、费力、费时、对生物体的生长发育不利,生化标记,又称蛋白质标记 就是利用蛋白质的多态性作为遗传标记。 如:同工酶、贮藏蛋白 优点:数量较多,受环境影响小 缺点:受发育时间的影响、有组织特异性、只反映基因编码区的信息,DNA分子标记,简称分子标记 以DNA序列的多态性作为遗传标记 优点: 不受时间和环境的限制 遍布整个基因组,数量无限 不影响性状表达 自然存在的变异丰富,多态性好 共显性,能鉴别纯合体和杂合体,限制性片段长度多态性 (restriction fragment length polymorphism,RFLP),DNA序列能或不能被某一酶酶切,
7、相当于一对等位基因的差异。 如有两个DNA分子(一对染色体),一个具有某一种酶的酶切位点,而另一个没有这个位点,酶切后形成的DNA片段长度就有差异,即多态性。 可将RFLP作为标记,定位在基因组中某一位置上。 人类基因组中有105个RFLP位点,每一位点只有两个等位基因。,RFLP分析,RFLP标记位共显性标记,微卫星(microsatellite)标记,微卫星又称为简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)。 这种重复序列的重复单位很短,常常只有2个、3个或4个核苷酸 如一条染色体TCTGAGAGAGACGC 另一染色体TCTGAGAGAGAGAGAGAGACGC,
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- 第十三 基因组 幻灯片 讲义 13
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