[生物学]基因组学 课件 2遗传作图 3 物理图.ppt

中英联合实验室 基本概念 基因组（Genome）：一个生物体、细胞器或病毒的整套基因和染色体组成，即全部基因的总称（包括所有的编码区和非编码区） 基因组学（Genomics）：以基因组分析为手段，对所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因定位、时序表达模式和基因功能分析的一门科学。 分子遗传学的分支学科 提供有关生物物种及其细胞功能的进化信息 生命科学的前沿和热点领域 基因组学 最早1986年，由美国霍普金斯大学著名人类遗传学家和内科教授McKusick（1921-2008）提出来的 随着人类基因组计划的实施，基因组学逐渐成为一门以结构基因组学为主的高度综合和跨学科的科学 功能基因组学、比较基因组学、环境基因组学、药物基因组学等都纷纷出台。 基因组学的分类 分类： 结构基因组学(Structural Genomics) 比较基因组学(Comparative Genomics) 功能基因组学(Functional Genomics) 药物基因组学(Medical Genomics) 营养基因组学(Nutritional Genomics) 生物信息学(Bioinformatics) 蛋白质组学(Proteomics) 基本概念 结构基因组学： 通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。 将基因组分解成小的易操作的结构区域，构建高分辨率的遗传图、物理图、转录本图，一个生物体基因组的最终图就是它的全部DNA序列 。 人类基因组计划 果蝇基因组 拟南芥菜基因组 基本概念 遗传连锁图：通过遗传重组所得到的基因线性排列图称为遗传连锁图。通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率,确定它们的相对距离。 物理图谱：是利用限制性内切酶将染色体切成数个片段，根据重叠序列把片段连接成染色体，确定遗传标志之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)]的图谱。 转录本图谱：由基因转录本mRNA反转录建立cDNA文库，通过cDNA克隆测序得到基因组的表达序列图谱。 基本概念 比较基因组学： 在基因组图谱和测序基础之上，对已知的基因和基因组结构进行比较，了解基因的功能、表达机理和物种的进化的学科。 比较分析7种生物的基因组，结果表明：在进化上，古细菌、真菌和真核生物有一个共同的具有自养能力的最近祖先。 基本概念 功能基因组学 后基因组学(Post genomics)，利用结构基因组学提供的信息和产物，通过在基因组系统水平上全面分析基因的功能。 基因功能发现、基因表达分析、突变检测、基因组的表达与调控研究。 单一基因--蛋白质 基因组--蛋白质组，系统研究。 对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。 一个细胞的转录表达水平能够精确特异地反映类型、发育阶段以及状态。 基本概念 药物基因组学： 根据不同个体间的基因组差异与基因多态性，阐明个体间在药物代谢和效应方面发生差别的遗传基础。 不同的个体间药物的疗效和副作用存在差异。 促使新药的发现。 根据个体的遗传背景来优化药物治疗方案，即“个体化治疗”。 基本概念 营养基因组学： 研究对人类营养有重要作用的植物次级代谢途径的相关基因。 与铁吸收转运有关的基因 与生物素、维生素B1和维生素E合成有关酶的基因 基本概念 生物信息学： 以计算机为工具，用数学和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象，对生物信息进行储存、检索和分析的科学。 以基因组DNA序列信息分析作为源头，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言发现新的基因和新的功能 ，进行蛋白质空间结构模拟和预测。 认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质。 揭示人体生理和病理过程的分子基础，为人类疾病的预测、诊断、预防和治疗提供合理有效的方法。 依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计 …… 基本概念 蛋白质组学： 蛋白质组(Proteome)：在一种细胞内存在的全部蛋白质。 蛋白质组学：研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。 功能蛋白质组(Functional Proteome)：在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。 基因组计划 模式微生物基因组计划 模式植物基因组计划 模式动物基因组计划 人类基因组计划 基因组计划 ？ 获得全基因组序列：为基因组的全面测序提供工作框架 构建基因组图：在长链DNA分子上寻找特征性标记，根据分子标记将包括这些序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组图。 根据基因组图，基因组区段分解、逐个测序，最后进行组装 重叠群法：contig，指相互间存在重叠顺序的一组克隆。根据重叠顺序的相对位置将各个克隆首尾连接，覆盖的物理