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基因组测序流程介绍,中科院计算所生物信息学研究组 华大曙光生物信息学联合实验室 卜东波 2001/10/07,第一部分：基础知识,1。细胞的结构（真核和原核）,2。细胞核中的染色体,3。染色体DNA相关蛋白质,4。DNA的双螺旋结构,5。碱基互补：A/T C/G,6。DNA复制,7。什么是基因组？,任何一条染色体上都带有许多基因，一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因，一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为genomes（基因组）。,8。什么是基因？,DNA上具有特定功能的一个片断，负责一种特定性状的表达。一般来讲，一个基因只编码一个蛋白质。,9。DNA RNA与蛋白质,DNA:两条互补链。由ATCG四个字母（碱基）形成的字符串。 RNA:单链结构。由AUCG四个字母（碱基）形成的字符串。 蛋白质:一条或多条肽链。每个肽链是由20种氨基酸形成的长链，即20个字母（氨基酸）形成的字符串。 翻译：每3个碱基翻译成一个氨基酸。,10。DNA上的基因,11。什么是电泳？,在凝胶一端小槽中放入荧光标记的DNA片断，两端加电压，短DNA片断跑得快，长DNA片断跑得慢。 测序时需要区分长度只差一个碱基的片断,12。什么是PCR?,DNA体外扩增方法的一种，能够将很少的试样（比如只有罪犯的一滴血），扩增成完全相同的无数拷贝。 每PCR一轮，扩增两倍 1-2-4-8-16,第二部分：测序流程,1。什么是测序？,确定一条染色体片断上的碱基顺序。 Sanger法： 在PCR时加入荧光标记的复制终止剂，比如ddA,ddT,ddC,ddG（相应于4种碱基） ddX的两个作用： 可以当作正常碱基参与复制 一旦链入DNA中，其后就不能再继续连接 电泳 谁终止，碱基就是谁 此方法获1974年的Nobel奖,Sanger第一步：加入复制终止剂,荧光检测探头,电泳，看谁跑得快,Sanger第二步：荧光检测,Shotgun测序,DNA的提取和纯化 载体预备：和DNA片断结合，从而能够在细菌中扩增。 DNA片段的制备：将DNA用超声波切成能够测序的小片断 转化培养：小片断和载体结合，植入细菌中进行扩增。 提质粒：从细菌中提取出繁殖好的质粒 电泳检测：检测质量的好坏 测序：上测序仪测序,全自动的测序仪器：MegaBace,DNA整体,切成小段,小段和载体结合,结合后进行测序,Shotgun测序（2）,还没有完！拼接！,因为整个基因组太长（上M),而每次只能测得一个500的小片断(read) 问题：如何根据read恢复原始顺序？ 类比：10本圣经，都从随机点起始剪成500个字母左右的小纸条，问：给你这么一堆小纸条，你能读出圣经来吗？ 转成图论问题：Hamilton和Euler路径 但是都会拼错！,Shotgun法序列拼接,Consensus,Mis-Assembly (Inverted),拼接错误：Repeat的存在,我们能干什么？,测序之前全是生物学问题。 测序之后就全形式化是计算机问题。 天然的形式化：ATCG 核心问题： 字符串比对：两个字符串的距离 拼接问题 蛋白质结构预测：如何从一维预测三维结构？,欢迎来中科院计算所生物信息 实验室参观!,Tel: 62