人类基因组学教材.ppt

第三章 人类基因组学 第一节 人类基因组和基因组学? ???? 完整的人类基因组包含： 1-22号常染色体 核基因组  X和Y染色体线粒体基因组 ????? 基因组学 （genomics） 是从基因组整体层次上系统地研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的学科。 基因组学研究内容的三个基本方面：结构基因组学 （structural genomics） 功能基因组学 （functional genomics） 比较基因组学 （comparative genomics） 由此又派生出其他研究分支。 第二节 人类基因组计划? ?? HGP的科学目标： 是测定组成人类基因组的全部DNA序列，从而为阐明人类所有基因的结构与功能，解码人类生命奥秘奠基。 HGP的基本任务： 构建人类基因组遗传图，物理图，序列图，为最终完成基因图打下基础。 HGP的技术成果: 主要体现在对人类基因组整体结构的认识，即人类基因组遗传图、物理图、序列图的完成，从而奠定了人类结构基因组学基础。而人类基因图的完成，仍有大量工作要做。  人类基因组计划的三个主要目标图示 ?遗传图（genetic map） 又称连锁图（linkage map） 是将每条染色体上的基因或遗传标记的相对位置经连锁分析确定下来，构成图谱。 遗传距离： 连锁图中两个基因间图距以1厘摩（cM） 1厘摩（cM）=减数分裂时两个基因间重组值为1%。 遗传标记（genetic marker） 可以是任何一种呈孟德尔遗传的性状或物质形式，如：基因、血型、血清蛋白、DNA多态标记等。确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用于遗传重组分析。??? DNA遗传标记 l???????? 物理图（physical map） 是要将随机长度的DNA片断在染色体上的 排列顺序确定下来。这些克隆DNA片断连接起来，形成重叠克隆群（Conting），再将一个个（Conting)相连成线状，覆盖整个染色体。这主要靠单拷贝DNA序列标定部位（STS）作路标来实现。 DNA序列标定部位（seguones tagged site, STS) 重叠克隆群（conting） YAC (yeast artificial chromosome) BAC (bacterial artificial chromosome) 序列图（seguence map） 是通过对基因组DNA进行碱基排列顺序分析而建立的。 两种技术路线： 1.公共序列路线：即在物理图基础上，将各个BAC克隆片段切成更短的片段，形成亚克隆分别进行测序，再将相互重叠的读出序列组装成连续重叠线。 2.“鸟枪法”测序路线：即直接将基因组DNA分割成20kb左右的小片段进行随机测序，再用超级计算机组装成重叠线。所形成的序列图称celera序列。 …………… ACGTCCGATCGGTTCATGCC  TCGGTTCATGCCAATGCCGTCC………… 基因图（gene map） 即在序列图基础上，用不同的方法测定各个基因所在区域位置。 基因图测定方法： 1.CpG岛的应用：大多数持家基因和40%组织特异性基因5’端均存在CpG岛序列。制备探针，染色体涂染指示基因位置分布。  2.计算机识别：研发计算机GRAIL系统，可识别每个基因区的外显子-内含子接头区保守序列。 3.cDNA策略：由组织细胞中表达mRNA，逆转录合成cDNA片段，称为表达序列标签（EST），将收获EST定位后，构建的图称为转录图，是人类基因图雏形。 人类基因组结构的分析 1.?人类基因组DNA全长约3×109bp，相当3600厘摩（cM）。其中仅有约5%的序列为编码序列（编码蛋白或tRNA、rRNA等）。 2.?人类基因组中可能有30000-40000个基因，其中编码蛋白质的外显子只占基因组DNA的1%，内含子则占24%。每个基因平均长27kb，平均含有9个外显子。不同个体间，基因编码仅有0.01%的差异。 3.?基因在各个染色体上的分布是不均匀的，17、19、22号染色体基因密度最高，而4、13、18、X、Y染色体基因密度最低。人类基因组中约20%的区段是没有基因的“沙漠”。 后基因组计划（past-genome project，PGP） PGP的研究领域人类基因组多样性计划