人类基因组染色体.ppt

第二章 基因组 基因组(genome) 细胞或生物体中,一套完整单倍体的遗传物质的总和,称为基因组。 （四）原核生物基因组研究及意义 更好的了解病原微生物的治病机理 加快致病微生物致病基因的发现 提高临床诊断的效率和准确性 筛选有效药物及发展疫苗 真核生物具有细胞核，DNA为线状，与组蛋白、非组蛋白结合成染色质，染色质组装在核内，外有核膜包裹。 除核基因组外，真核生物还具有线粒体基因组，另外植物细胞的叶绿体也含有遗传物质。 （二）真核生物基因组结构特点 Human Genome Project 一、人类基因组计划的目标 2001年2月16日 人类基因组“精细图”完成，(99%), 美国 Science, Vol. 291, No. 5507  英国 Nature , Vol.409, p.860 2003年４月14日 人类基因组序列图亦称“完成图（99.99%）， 提前绘制成功。 二、人类基因组计划的内容 人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。主要内容包括绘制人类基因组的四张图：遗传图、物理图、转录图和序列图。 （2）物理图 DNA序列上两点之间的实际距离。基因或DNA标记之间的物理距离以核苷酸数目的多少来表示。以已知核苷酸序列的DNA片段（序列标签位点，sequence-tagged site,STS）为“路标”，以碱基对作为基本测量单位（图距）的基因组图。 （3）转录图 又称cDNA计划或基因图谱。转录图谱确定编码蛋白质的序列及其在基因组中的位置，是真正的人类基因图谱。 基因组中97%的序列不转录，3%转录，特定组织中仅10%的 基因表达。 （4）序列图（分子水平的物理图） 序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。 既包括可转录序列，也包括非转录序列，是转录序列、调节序列和功能未知序列的总和。 31.647亿bp，一个个核苷酸排列起来可达到5000公里长，500页的书3000本才能写完。 人与人之间基因组99，99%是相同的，差异仅万分之一。 3.人类基因组计划的科学意义 （1）确定人类基因组中约5万个编码基因的序列及其在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能。 （2）了解转录和剪接调控元件的结构与位置，从整个基因组结构的宏观水平上理解基因转录与转录后调节。 （3）从整体上了解染色体结构，包括各种重复序列以及非转录“框架序列”的大小和组织，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录及表达调控中的影响与作用。 （4）研究空间结构对基因调节的作用。有些基因的表达调控序列与被调节基因从直线距离上看，似乎相距甚远，但若从整个染色体的空间结构上看则恰恰处于最佳的调节位置，因此，有必要从三维空间的角度来研究真核基因的表达调控规律。 （5）发现与DNA复制、重组等有关的序列。DNA的忠实复制保障了遗传的稳定性，正常的重组提供了变异与进化的分子基础。局部DNA的推迟复制、异常重组等现象则导致疾病或者胚胎不能正常发育，因此，了解与人类DNA正常复制和重组有关的序列及其变化，将对研究人类基因组的遗传与进化提供重要的结构上的依据。 （6）研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，包括遗传性疾病、易感性疾病、放射性疾病甚至感染性疾病引发的分子病理学改变及其进程，为这些疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据。 （7）确定人类基因组中转座子、逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质。了解有关病毒基因组侵染人类基因组后的影响，可能指导人类有效地利用病毒载体进行基因治疗。 （8）研究染色体和个体之间的多态性。这些知识可被广泛用于基因诊断、个体识别、亲子鉴定、组织配型、发育进化等许多医疗、司法和人类学的研究。此外，这些遗传信息还有助于研究人类历史进程、人类在地球上的分布与迁移以及人类与其他物种之间的比较。 4.后基因组 人类基因组计划已开始进入由结构基因组学向功能基因组学过渡、转化的过程。在功能基因组学研究中，可能的核心问题有：基因组的表达及其调控、基因组的多样性、模式生物体基因组研究等。 （1）研究基因转录表达关键问题是要解析控制整个发育过程或反应通路的基因表达网络的机制。蛋白质组学研究是从整体水平上研究蛋白质的水平和修饰状态，建立蛋白质相互关系的目录。 （2）基因组多样性的研究将成为疾病基因组学的主要内容之一，而群体遗传学将日益成为生物医药研究中的主流工具。 （3）模式生物体的研究方向是将人类基因组8～10万个编码基因的大部分转化为已知生化功能的多成分核心机制。 1.遗传图谱 （连锁图谱） （1）