第9章 基因组学-1.ppt

1990年，启动人类基因组计划； 1995年，完成第一个原核生物（细菌）基因组的测序； 1996年，完成第一个真核生物（酵母）基因组的测序； 1998年，完成第一个多细胞生物（线虫）基因组的序列； 2000年，完成果蝇和拟南芥的基因组测序以及人类的基因组草图 ； 2002年完成水稻的基因组草图； 2003年完成人类全基因组测序； 2005年完成了水稻基因组全序列测定。 ● 功能相关的基因大多以操纵子形式出现，如大肠杆菌的乳糖操纵子等。 重复DNA（repetitive DNA）是由特定大小序列（重复单位），具有特定拷贝数，以特殊的方式组成的DNA序列。 原核生物：含有完全不重复的DNA； 低等真核生物：大部分DNA也是非重复的； 动物：接近50%的DNA是中度或高度重复的； 植物和两栖动物：中度或高度重复序列占基因组的80%。 5）编码基因数量与复杂程度的增加 随着基因组的增大，基因数目也相应增加。但这种增加并不是按比例的。 随着生物的进化，基因组中基因数目增加同时，基因的复杂程度也在增加。 6）大量基因以基因家族的形式存在。 物理作图： 就是要把基因组分解成为许多较小的DNA片段，然后再把这些DNA片段连接起来，构建一个由DNA片段重叠群组成的物理图（physical map）。 物理图谱：以特定DNA序列为界标直线排列在基因组DNA分子上，图上界标之间的距离以物理长度，即核苷酸对（bp）的数目来表示。 2、物理图的构建 物理作图的下一个目标是要确定作图文库中克隆片段的排列顺序，建立克隆的重叠群。 （1） 重叠群（contig） ：彼此可以通过末端的重叠序列相互连接成连续的DNA长片段的一组克隆。 组装物理图有多种方法，如染色体步移、指纹作图等。 （2）染色体步移(chromosome walking)： 选择已知位置的克隆作为探针，寻找基因组文库中与其部分重叠的克隆。通过多次重复这一步骤，就可以找出一个彼此重叠的、连续不断的克隆片段重叠群。 DNA指纹: 确定DNA样品所具有的特定DNA片段组成。 一个克隆的指纹表示了该克隆所具有的限定的序列特征，可与其它克隆产生的同类指纹相比较。如果指纹重叠，表明两个克隆具有共同区段。 遗传图是通过遗传标记的排列顺序和相对距离，来反映基因组的结构，图距单位是以重组率为基础的遗传距离，即厘摩（cM）。 物理图是通过来源于基因组本身的DNA片段的重叠关系，对克隆的DNA片段进行排序，复原染色体全长的DNA分子，图距单位是以碱基数为单位的物理距离（kb）。 通过遗传图与物理图的整合，构成了更能反映基因组本质的基因组图。 三、基因组图谱的应用 （1）基因组序列测定。 （2）基因定位。精细定位 ，如抗病基因等 （3）基因组比较分析：了解物种种间的同源性 （4）分子标记辅助选择(Marker-assisted selection, MAS)。利用与基因紧密连锁的分子标记进行间接选择。 （5）基因的克隆与分离。染色体步行法(Chromosome walking)或称图位克隆法(map-based cloning) 。 ● 链终止法测序 ddNTP ● DNA自动测序 用不同颜色的荧光染料ddNTP ● 基因组全序列测定 在基因组学的发展过程中，通常是先研究基因组的结构，然后再研究基因组的功能。 功能基因组学是在结构基因组学丰富信息资源的基础上，应用先进的基因表达技术、生物功能检测技术和生物信息学技术分析研究基因的表达、调控和功能；探讨生物的生长、发育规律的新型交叉学科。 目前功能基因学的研究才刚开始，因此一般意义上的基因组学主要是指结构基因组学，而把功能基因组学的研究时期又称为后基因组学（post-genomics）时代。 1、生物信息学（Bioinformatics） 基本概念： 生物信息学（Bioinformatics）是多学科交叉的产物;是以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析。具体说是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中与表达有关的结构和功能的生物信息。 它是伴随着DNA序列资料以惊人的速度增长而发展起来的，是21世纪自然科学的核心领域之一。 生物学信息学的内容（基本问题） ○ 序列的比对（Alignment） DNA序列的对比 BLAST和ASTA ○ 基因识别与DNA序列分析 编码区 GRAIL，GenParser和GeneID ○ 蛋白质结构预测 二级、三级结构的预测（第2套生物学密码） ○ 分子进化 DNA结构，蛋白质结构 3、蛋白质组学 定义： 蛋白质组是指一个基因组中每个基因编码