遗传学14 第十三章 基因组学课件.pptVIP

* 第十三章 基因组学 基因组学(genomics)是遗传学研究进入分子水平后发展起来的一个分支，主要研究生物体全基因组(genome)的分子特征。 基因组学强调的是以基因组为单位，而不是以单个基因为单位作为研究对象，因此，基因组学的研究目标是认识基因组的结构、功能及进化，弄清基因组包含的遗传物质的全部信息及相互关系，为最终充分合理地利用各种有效资源，为预防和治疗人类遗传疾病提供科学依据。 基因组学的重要组成部分是基因组计划，如人类、水稻基因组计划，大体可分为： 1、构建基因组的遗传图谱 2、构建基因组的物理图谱 3、测定基因组DNA的全部序列 4、构建基因组的转录本图谱 5、分析基因组的功能 基因组计划研究开始于1990年，美国国立卫生研究院(NIH)和能源部(DOE)联合启动了被誉为“人体阿波罗计划”的“人类基因组计划”(human genome project，HGP) 。 在美国提出人类基因组计划后，英、法、日、前苏联、中等，也相继启动了类似的研究项目。 2000年6月26日，各国科学家公布了人类基因组工作草图，2001年8月26日，人类基因组计划中国部分测序项目汇报及联合验收会在京召开，标志人类基因组“中国卷”通过验收 1992年8月，中国根据国情正式宣布实施自己的“水稻基因组研究计划”，已完成水稻基因组物理图谱的构建 。 2002年4月5日，《Science》以14页的篇幅刊登和宣布中国科学家独立绘制完成的水稻基因组草图序列（4.6亿） 一、基因组图谱的构建 在进行大规模序列测定之前，构建基因组图谱是测定大基因组全部核苷酸序列的重要一环。基因组图谱可作为序列测定中制定测序方案的依据，以便先重后轻地分析基因，锚定测知的核酸序列在染色体上的位置。因此，在人类基因组计划实施过程中，首先用了六年时间构建高密度的基因组图谱，然后才进入测序工作。 1、遗传图谱 （1）图谱标记 图谱构建中需要可以鉴别的标记(marker)，在构建遗传图谱中，可用基因和DNA作为标记。 基因标记：用基因作为标记，分析各基因间的连锁关系及遗传距离，绘制出连锁遗传图谱 DNA标记：限制性内切酶多型性(RFLP)、简单序列长度多型性(SSLP)、单核苷酸多型性(SNPs) （2）遗传图谱的构建 人类基因组遗传图谱的构建： 人类的遗传图谱是利用家系分析法，在对8个家系的134个成员的分析中，主要根据5264个STR标记绘制而成的。利用这些家系的资料绘制第1至22号染色体图谱。对于X染色体图谱，还利用了来自另外12个家系，170个成员的资料绘制而成。 将5264个标记定位在2335个位点，据此构建的人类基因组遗传图谱的密度为每个标记599 Kb。 植物基因组遗传图谱的构建： 选择亲本 产生构图群体 遗传标记的染色体定位 标记间的连锁分析 2、物理图谱 由于遗传图谱的分辨率有限、精确性不高，所以还要构建物理图谱。 基因组物理图谱的构建主要有三种途径： ①限制性酶图谱 ②荧光原位杂交技术(FISH) ③序列标签位点(STS) 如表达的序列标签(EST)， 来自cDNA 图 9－27 酵母菌第III染色体遗传图谱(A)与物理图谱(B)的比较 二、基因组图谱的应用： 1、基因组序列测定 2、基因定位 3、基因组比较分析 4、分子标记辅助选择 5、基因的克隆与分离 三、后基因组学 后基因组学(post-genomics)是在完成基因组图谱构建以及全部序列测定的基础上，进一步研究全基因组的基因功能、基因之间的相互关系和调控机制为主要内容的学科。 后基因组学主要利用DNA微列阵技术、蛋白质组学、酵母菌双杂交系统以及生物信息学等技术相结合，对已知的基因组序列进行研究。 1、DNA微列阵 DNA微列阵(DNA microarrays)就是利用DNA芯片技术，同时进行大量分子杂交，以分析比较不同组织或器官的基因表达水平，筛选突变基因，从核酸水平分析基因表达模式。 2、蛋白质组学 蛋白质组学(proteomics)是从蛋白质水平来研究基因组的基因表达，分析基因组的蛋白质类型、数量、空间结构变异以及相互作用的机制。 3、酵母菌双杂交系统 酵母菌双杂交系统(two hybrid-systems)是利用在酵母菌的同一个细胞中共同表达不同蛋白质，以鉴定蛋白质之间互作的一种分析方法。 4、生物信息学 生物信息学(bioinformatics)是利用计算机贮存原始资料，分析生物信息，将DNA芯片以及蛋白质双向电泳结果转变成为可读的遗传学信息的学科。生物信息学是将现代生物技术与计算机科学结合，收集、加工和处理生物资料。