基因与基因组学.ppt

,第二章基因、基因组与基因组学Gene,GenomeandGenomics武汉大学医学病毒学研究所分子病毒室,人类对生命现象的认识,GenomicsStructuralGenomicsFunctionalgenomics,第一节基因gene,一、基因的概念与内涵Theconceptofgenecontent生物学的进展使基因的概念不断在延伸和扩展Advancesinbiologytotheconceptofgenecontinuouslyextendedandexpanded,1909年WilhelmJohannsen将“遗传因子”“Geneticfactors”简化为“基因”（gene）希腊语“给予生命”之意。一个基因一种酶(1941年G.W.BeadleE.L.Tatum)证明基因通过它所控制的酶决定着代谢中生化反应步骤，进而决定生物性状.onegene,oneenzyme一个基因一条多肽链(1949年L.C.Pauling与合作者在研究镰刀型细胞贫血症时推论基因决定着多肽链的氨基酸顺序.ageneapolypeptidechain,1957年法国遗传学家Benzer提出了顺反子学说。认为基因为DNA分子上一段核苷酸顺序，一个基因内部仍可划分若干个起作用的小单位，即可区分成顺反子、突变子和重组子。1961年法国F.Jacob和J.L.Monod的研究成果，又大大扩大了人们关于基因功能的视野。根据基因功能把基因分为结构基因和调节基因。,染色体分子中除了编码蛋白质的结构基因外还有编码最终产物是RNA的基因。病毒RNA作为遗传信息的携带者RNAasarecepterofheredityinformation,基因是生物遗传的基本单位。是具有遗传效应的DNA分子片段。Ageneisthebasicunitofheredityinalivingorganism基因:是指合成有功能的蛋白质、多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。GeneisthewholenucleotideacidsequencethatisessentialtosynthesizefunctionalproteinandpolypeptideorRNA.,基因的概念Theconceptofgene,Fromsimplevirustocomplicatedhigherorganisms,thetotalgeneticinformationthatcontrollifeactivityisstoredingenes.,不同的生物，基因的结构、数目及组合方式不同。Therearedifferentstructure,numberandcombinationformsofgenebetweendifferentspecies.同一生物，除精细胞和卵细胞外，所有细胞都具有相同的遗传信息Foronespecies,allcellsexceptforgermcellspossessthesamegeneticmaterials.,基因包括：编码序列（编码蛋白或RNA产物的区域-外显子(exon)、调控序列（侧翼序列）、插入序列-内含子（intron)Genesinclude:codingsequence(encodingproteinsorRNAproductoftheregion-exon(exon),regulatorysequence(flankingsequence),insertionsequence-intron(intron),调控序列（侧翼序列）主要有：启动子、增强子、终止子等geneshaveregulatoryregionsinadditiontoregionsthatexplicitlycodeforaproteinorRNAproduct.,启动子（promoter）：DNA链上RNA聚合酶识别，结合，启动转录的部位。PromotersareDNAnucleotidesequencesrecognizedbytheRNApolymerasesastheirattachmentsites,原核生物启动子：TTGACA-识别位点；TATAAT-结合位点（TATA盒或Prinbow盒）；启始位点：与RNA第一个核苷酸互补的碱基对,真核生物II类基因启动子：AT丰富区，（TATA序列）Hogness盒即为RNA聚合酶II与启动子的结合部位；其上游有CAAT盒；CAAT盒的两侧有GC盒。,结构基因,-GCGC-CAAT-TATA,真核生物启动子保守序列,增强子（enhancers）：启动子上游或下游有一类核苷酸顺序，可增强邻近基因的转录速度，称为增强子或活化子。,终止子（terminator):为DNA模板上终止转录的信号。有两类：依赖因子的终止子不依赖因子的终止子区别：不依赖因子的终止子富含GC；茎-环结构后有PolyU区；依赖因子的终止子缺少GC，也无PolyU尾。,终止子与RNA发卡结构,二、DNA损伤（damage）和修复（repair）,DNA损伤是指DNA正常的化学或物理结构的改变。AlesionisanalterationtothenormalchemicalorphysicalstructureoftheDNA.,1.DNA的自发损伤（DNAlesionsofspontaneous）有些损伤是自发性的，是由于DNA内在化学活性以及细胞中存在的正常活性分子所致。IsduetotheinherentchemicalactivityofDNAandcellsinacausedbythenormalactivitymolecule.,1）脱氨基（deamination）2）脱嘌呤（depurination）3）氧化性损伤（oxidativedamage）4）复制滑移(replicationslippage)5）互变异构移位（tautomericshift）,类型,碱基和脱氧核糖间的糖苷键受到破坏,羟自由基等活性氧（ROS）的存在(O2-，OH-，H2O2)会在正常条件下对DNA发生氧化损伤。,重复序列可诱发复制滑移,互变异构体：酮式和烯醇式,胸腺嘧啶酮式结构易与A配对,烯醇式结构易与G配对。腺嘌呤的酮式结构，与T配对,烯醇式结构可与C配对。,DNA的诱发损伤（lesionsofmutagenesis）,由诱变剂（mutagen）导致的DNA损伤。Bythemutagenicagent(mutagen)inducedDNAdamage,物理诱变因素-非电离辐射与电离辐射Physicalmutagen-Non-ionizingradiationandionisationradiation化学诱变剂Chemicalmutagen碱基类似物（baseanalog）、烷化剂（alkylatingagent）、嵌入剂（intercalatingagent）、脱氨剂（deaminatingagent）,交联是由二聚体引起的，二聚体可以在同一条链相邻的碱基之间产生，也可以是在二条链的碱基之间形成。,引起DNA复制错误,嘧啶比嘌呤对紫外线敏感得多,胸腺嘧啶二聚体,DNA链的断裂，或使DNA分子内或分子之间发生交联反应,非电离辐射：紫外辐射（UVradiation）,嘧啶的紫外线光化产物,嘧啶的紫外线光化产物（嘧啶二聚体）,相邻嘧啶的4位和6位碳原子发生共价交联,电离辐射（ionizingradiation）,X线和r射线等，直接作用-引起DNA的断裂，对DNA的损伤；间接作用-在细胞内激发形成如过氧化物类的反应分子,吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类似物，易造成移码突变。,化学诱变剂碱基的类似物,脱氨剂-亚硝酸等能使嘌呤或嘧啶脱氨，改变核酸结构和性质，造成DNA复制紊乱。烷化剂一般引入的烷基连接在氮、氧、碳等原子上。常具突变源性(mutagenic)甲磺酸乙酯(EMS)、亚硝基胍(NG)、芥子气等。通过改变碱基结构使碱基错配。,诱变剂以三种不同的方式导致突变：一、作为碱基类似物，当复制叉上新生DNA合成时被错误的当作底物。二、直接与DNA反应，造成结构改变，导致DNA复制时模板链的错误复制。三、，使细胞合成如过氧化物等可直接导致突变的化学物质。间接作用于DNA。,损伤的检测-单细胞凝胶电泳（Singlecellgelelectrophoresis,SCGE),由Ostling等1984首创，后经Singh等（1988）进一步完善并逐渐发展起来的一种快速检测单细胞DNA损伤的实验方法，适用于多种细胞，能够灵敏地检测DNA断裂。在检测诱变剂、射线等对DNA的损伤、监测环境污染物对机体的遗传损害、研究毒物致癌机制等方面有广泛的应用价值。因其细胞电泳形态颇似彗星，又称彗星实验（cometassay）。,彗星实验（cometassay）,两层凝胶、单细胞悬液、细胞裂解、DNA解旋、电泳、中和与染色、镜下观察分析,DNA损伤修复(repairofDNAdamage),在多种酶的作用下,生物细胞内的DNA分子受到损伤以后恢复结构的现象.,1949年A.凯尔纳偶然发现光复活（直接修复）,灰色链丝菌,光修复photoreactivation（直接修复）在可见光存在的条件下，光复活酶作用将UV引起嘧啶二聚体分解为单体。,1958年R.L.希尔证明即使不经可见光的照射，大肠杆菌也能修复它的由紫外线所造成的DNA损伤，而后又证明其他微生物也有这种功能,当时就把这种修复功能称为暗复活或暗修复（切除修复excisionrepair）,核酸内切酶切开二聚体的5末端,形成3-OH和5-P的单链缺口,核酸外切酶从5-P到3-OH方向切除二聚体，并扩大缺口,DNA聚合酶以另一条互补链为模板，从原有链上暴露的3-OH端起合成缺失片段,连接酶将新合成链的3-OH与原链的5-P相连接,暗修复,暗修复体系有四种酶参与反应。Thedarkrepairsystemhasfourkindofenzymeparticipationresponse.,暗修复普遍地存在于原核生物、低等真核生物、高等真核生物的两栖类乃至哺乳动物ThedarkrepairexistsgenerallyintheProkaryotes,thelowstatuseukaryon,thehighereukaryon，amphibiansandevenmammal。,错配修复系统（Mismatchrepair）,错配矫正酶DNA聚合酶DNA连接酶等11种蛋白参与酶错配矫正酶中的MutS部分识别错配区域，而MutH和MutL识别没有甲基化的GATC序列。之后，将新合成的单链上切出一个缺口。切除：由核酸外切酶将距离GATC到错配区域间的DNA链切除。为了防止剩下的暴露的单链遭到降解，需要有单链结合蛋白（Ssb）将其保护起来。修复：由DNA聚合酶全酶进行合成，连接酶对缺口进行连接。,E.Coli,错配修复系统Mismatchrepair,研究描述了一种由错配引起的DNA切除的启始和终止模式。,2019年122卷5期,“Reconstitutionof5-DirectedHumanMismatchRepairinaPurifiedSystem”YanbinZhang,FenghuaYuan,StevenR.Presnell,KeliTian,YinGao,AlanE.Tomkinson,LiyaGu,andGuo-MinLi“在纯化后的系统中重构人类5方向修复系统”-李国民美国肯塔基大学的副教授,这一系统包括了MutS或者MutS、MutL、RPA、PCNA、EXO1、HMGB1、RFC和DNA聚合酶蛋白，缺乏MutL蛋白EXO1就会无法停止作用而切除过多的DNA。,这一研究描述了一种由错配引起的DNA切除的启始和终止模式。将真核系统错配修复系统中MutL的作用机理进行了进一步的阐明，是MutL使EXO1失去酶切的活性，从而使切除反应终止。这对于错配修复系统是否能正常工作是一个关键的步骤。,重组修复,子链复制时跳过损伤区段，留下缺口，由模板琏的同源链对应片段移至子链缺口填补空缺。再合成片段填补同源链。,SOS修复（SOSrepair）,SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式。它是一种旁路系统.,这是一种带来差错的修复，认为是细菌对外界环境的应急反应，故称修复系统。,损伤较大时(如产生很多的T=T)，正常的DNA多聚酶复制到损伤位点时，其活性受到抑制，短暂抑制后产生一种新的DNA多聚酶，由于其修复校正功能较低，新合成的DNA碱基错配频率较高，易引起突变。,通过操纵子(结构基因、启动子、操纵基因、调节基因)来实现：A.SOS基因：recA基因、UvrA、UvrB、UmuC等，也称din基因(damageinduciblegene)，为操纵子的结构基因；B.lex基因：阻遏蛋白基因，正常情况下结合在操纵基因上；C.recA基因：重组蛋白基因，应急状态下启动蛋白质水解酶活性，水解阻遏蛋白，使din基因高效表达，从而启动SOS修复系统,Mostcellspossess5differentcategoriesofDNArepairsystem,1Directrepair2Excisionrepair3Mismatchrepair4Recombinationrepair5SOSrepair,DNA突变类型及后果DNAmutationtypesandconsequences,点突变（dotmutation）转换（transition）同型碱基的取代。Same-typebasessubstitution颠换（transversion）异型碱基的取代。Different-typebasessubstitution,缺失（deletion）一个或多个核苷酸的丢失。Oneormorenucleotideacidloss插入（insertion）一个或多个核苷酸的增加。Oneormorenucleotideacidincrease,同义突变（samesensemutation）不改变氨基酸的密码子变化，与密码子的兼并性有关.如GAU/GACAsp.Doesnotchangetheaminoacidcodonchanges,andtheannexationofthecodon.错义突变（mis-sensemutation）导致氨基酸组成和排列发生改变的基因突变。Genemutationwhichcausesthechangeofaminoacidcompositionandarrangement,无义突变（non-sensemutation）一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAA、UAG、UGA），使蛋白质合成提前终止.Onenucleotideacidchangepossiblycausestorepresentsomecodonofaminoacidturntoterminationcodon(UAA,UAG,UGA),whichcausestheproteinsynthesistoterminateaheadoftime.,移码突变（frameshiftingmutation）使阅读框移动的基因突变.GenemutationCausedbythemovementofreadframe.通读突变（readthroughmutation)-突变将终止密码转变为一个编码氨基酸的密码子，造成终止信号的通读。Themutationcouldconvertaterminationcodonintoonespecifyinganaminoacid,resultinginreadthroughofthestopsignalsotheproteinisextendedbyanadditionalseriesofaminoacidsatitsCterminus.,基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshiftmutation)。,沉默突变（silentmutation）、中性突变（neutralmutation）-即指不引起明显表型变化的变异，无蛋白质功能改变。DoesnotcausetheobviousphenotypechangeofDNAvariation,non-proteinfunctionchange.,突变对功能的影响Mutationonthefunction,引起蛋白质结构发生改变，导致功能改变的变异为致病突变（disease-causingmutation）。DNAvariationforwhichcausesthechangeofproteinstructureandfunctioncalleddisease-causingmutation突变热点（hotspotofmutation）基因中某些位点比其它位点突变率高.,第二节基因组一个物种的单倍体染色体数目，称该物种的基因组(genome)。(细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质的总和称为基因组)Genomewasdefinedasthehaploidchromosomesofonespecies,基因组指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。Haploidcellgenomeshouldrefertoincludecodingsequencesandnon-codingsequencesofallDNA核基因组Nucleargenome线粒体基因组Mitochondrialgenomes叶绿体基因组Chloroplastgenome,原核生物基因组Prokaryoticgenome,单一染色体、基因数量较少.Singlechromosome,lessnumberofgenes.2.功能相似的基因往往定位在同一区域（操纵子结构）Thesimilarfunctionalgenesusuallylocatedinthesameregion,suchasoperon.3.多为单拷贝基因（单一顺序基因）Mostofthemaresinglecopygene(singleordersequence).,4.绝大多数基因都是可表达的,非表达基因少.Massofthemareexpressional,fewofnon-expressionalgene5.转录产物为多顺反子mRNAThetranscriptionunitsmostlyarepolycistronicmRNA.6.编码顺序一般不重叠Generallydonotoverlapcodingsequence7.基因序列是连续的，无内含子。Thesequenceareuninterruptedandnointronsremainingenes.,Alactoseoperonconsistsofthreestructuralgenes:,lacZ,Controlelements,codesfor-galactosidase,forhydrolyzinglactosegalactose+glucose,-5,+21,repressor,Geneticmapofbacteriophagex174,hepatitisBvirus,HBV,质粒(plasmid)细胞染色体以外具有自主复制能力的环状DNA分子，称为质粒(plasmid)。Plasmidsareextrachromosomaldouble-strandedDNAthataregenerallycovalentlyclosedandsupercoiledcircles.plasmidscanreplicateautonomously.,质粒对于宿主细胞的生存不是必需的，但质粒中含有某些基因，可左右细胞的生物特性.Plasmidsarenonessentialforthehosttolive,butmostplasmidscarrygenesthattransferphenotypeofthehost.,ClassificationbyfunctionR质粒F质粒col质粒Rplasmidscarrygenesthatmakingthehostcellkeepingresistanttotherelevantantibiotic.Fplasmids:fertilityfactorcandeterminebacterialsex;ActsasadonorinconjugationColplasmidsendowE.colitosecretecolicintokillthebacteriathatdontcontaintheplasmids.,Classificationonthebasisofmechanism：严紧型质粒(Stringentplasmid)松驰型质粒(relaxedplasmid),F因子(fertlityfactor),接合作用(conjugation),高频重组株（Highfrequencyrecombination,Hfr）.,质粒虽然可以独立于染色体而进行复制，但复制只有在宿主细胞内才能够完成，一旦离开宿主就无法复制和扩增。Althoughplasmidscanreplicateautonomously,replicationmustbecompletedinthehostcell.Oncedepartedfromthehost,plasmidscantreplicateandamplification,质粒的特性：Charactersofplasmidsl共价闭合的环状DNA分子（covalentclosedcircularDNA,cccDNA）l在细胞内完成其复制Replicationinthehostl质粒可以转移Transferringabilityl具有不相容性（同一类型的质粒具有相同复制起点和分配区，不能在同一宿主菌内共存）Incompatibility,二、真核生物基因组eukaryotegenomeThesamecharacterstoprokaryoticgenomeareasfollow:genomeconsistsofDNA;genomecontainnumerousgenes;resemblemechanismoftranscriptionandtranslation;geneticcodesareIdentical.,1、多个染色体（酵母除外），结构复杂，基因数庞大。Multiplechromosomesexceptforyeast,complicatedstructure,hugenumberofgene.2、功能相关的基因大多分散在不同的染色体上。associatedfunctionalgenesmostlylocatedindifferentchromosome.,基因组特点：Differentcharacters,3、转录产物为单顺反子，不存在操纵子结构。Thetranscriptunitismonocistron,thereisnooperonremaininthegenome.4、非编码顺序(NCS)多于编码顺序。noncodingsequence（NCS）areexcessivetocodingsequence,5、含有大量重复顺序。所谓重复顺序是指在基因组中多次反复出现的DNA序列。高度重复顺序（重复频率105，中度重复10-104。containingabundantrepeatsequence.repeatsequenceareDNAsequencethatappearthroughandthroughingenome.Itcanbeclassifiedbyrepeatedrateintothreetypes:highlyrepeatedsequence;moderatelyrepeatedsequence;singlecopysequence.,6、是断裂基因(splitgene)内含子(intron)指插入到结构基因（编码顺序）之中的非编码顺序。Intronisnonencodedsequenceinsertedstructuralgene.,外显子(exon)相应的编码蛋白质的DNA顺序称外显子ExonisDNAsequenceencodingprotein.,内含子存在于各类基因中.一些基因具有不同剪接方式，一个内含子在另一种情况下可能是外显子。Intronsexistinginallsortsofgenedontencodeproteingenerally.theywereremovedbyalternativecleaving,oneinrtoncanbeactasexoninanothercondition,7、相关的基因构成各种基因家族(Genefamily)基因家族指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定同源性的一组基因。Genefamilyarecomposedofmanycorrelatedgenesthatstructureofsequenceandencodedproductsarehomology,它们可相距很远，也可串联成蔟，均为分别转录whichnotonlyapartfarfromeachother,butalsotandemexistinseries,bothofthemtranscriberespectively.,假基因：类似于基因但不表达的DNA序列。Pseudogene:DNAsequencethatissimilartogenes,butnottoexpress.不表现任何功能，是基因的退化形式。havenofunction,actingasdegenerationofgenes.,在很多情况，一个DNA序列可以产生多个mRNA序列，需要依据它所选择的表达途径而定。Usually,thereisnofixedrelationbetweengenesandprotein.strandofDNAproducemanymRNAs,methods.becauseofmanysplicingmanner.,病毒基因组类型(typesofviralgenome).双链（doublestrandedDNAdsDNA）、单链（singlestrandedDNAssDNA）、双链（doublestrandedRNAdsRNA）,三、病毒基因组viralgenome,、单链负股（singleminusstrandedDNA,ss-RNA）5、单链正股（singleplusstrandedRNAss+RNA）6.双链DNA并有RNA中间体(doublestrandedDNAwithRNAintermediate)7.正股RNA并有DNA中间体(plusstrandedRNAwithDNAintermediate),病毒基因组的特点(characteristicofviralgenome)1.基因组小，结构简单。但不同病毒基因组相差甚大Genomeissmallandstructureissimple.Thereisquitevariantindifferentviralgenome乙肝病毒：3.2kb，几种蛋白质痘病毒：300kb，几百种蛋白质。,基因组由DNA或RNA组成genomeconsistsofDNAorRNA双链或单链doublestrandorsinglestrand环形或线形annuliformorfilate,基因重叠多见Mostofthemareoverlappinggene完全重叠completelyoverlapping部分重叠partialoverlapping,所谓重叠基因（overlappinggene）是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。ThetermoverlappinggenemeanstwoorovertwogenesownasegmentDNAsequence,orasegmentDNAsequenceiscomposedoftwoorovertwogenes,重复顺序少littlerepetitivesequence非编码区少，编码区多（大于90%)littlenoncodingregion,Muchcodingregion(exceed90%)除逆转录病毒基因组有两个拷贝外，其它都是单倍体Exceptretrovirusgenomewhichhastwocopies,othersarehaploids,稳定性不同民族、群体、个体具有相同数目的染色体，相同数量的基因，相同的基因分布以及基本相同的核苷酸顺序。Stability:Differentnations,folksandindividualshavethesamenumberofchromosomeandgene,thesamedistributionofgene,andbasicallythesamenucleotideacidsequence,四、人类基因组humangenome,基因组总长度约3109bp，约3.5万个编码基因。编码基因约占3%。Thereareapproximately3109bpincompletesequence,about3.5000codegenes,编码蛋白质的结构基因仅仅占基因组3左右并多以单拷贝形式存在。thegenecodingproteinonlyaccountforthreepercentingenomeandexistinsinglecopyform.,大多数DNA序列为基因之间，基因内的插入序列和各种重复顺序。restofDNAsequencemostlyareinsertsandrepeatsliedininteriorandinterspaceofgene,（一）重复顺序RepetitiveSequence1.倒位（转）重复顺序(invertedrepeats)倒位（转）重复顺序是指两个顺序相同的互补拷贝在DNA链上呈反向排列。InvertedSequenceTwoidenticalcomplementarycopiesarearrangedalongDNAchainreversely.,l发夹式结构Barrette-likestructurel回文结构Palindrome,2.串联重复顺序（Tandemrepeatsequence）具有一个固定的重复单位并头尾相连。是一类高度重复顺序，占基因组10左右。Multiplerepeatsofidenticalcopiesfollowoneanotherdirectly(tandemrepeated)，akindofhighlyrepetitivesequence,accountsforabout10%ofgenome。,卫星DNAsatelliteDNA.Theyareakindofhighlyrepetitivesequenceaccountingfor10percentthroughoutthegenome,SatelliteDNA在sCl密度梯度离心时发现IdentifiedinCsCldensitygradient。经典的卫星DNA，又分为、和、卫星DNA.MacrosatelliteDNA:classicsatelliteDNAwasclassifiedinto、and、satelliteDNA,SatelliteDNA,MousegenomeDNA,30%GCinsatelliteDNA,D4GenomeComplexity,CsClcentrifugation,l小卫星DNA（小卫星由6-40bp串联重复短顺序组成。重复单位的数目从几次到几百次不等）MinisatelliteDNA:repeatunitsconsistof4-60bpThenumberofrepeatunitsisfromseveraltohundredstimes.,微卫星DNAicro-satelliteDNA（）微卫星由更短的重复单位串联而成，如(CA)n、(GATA)n。微卫星中重复单位数目是高度变异的。因此，微卫星显示了高度长度多态性。Theshortestrepeatunitssuchas(CA)n，(GATA)n。thatistheyvarysignificantlyinlengthbetweenindividualswhichisknownasMSlengthpolymorphisms,对等位基因进行家系分析，发现它们遵照孟德尔遗传规律，是一套新的遗传标记系统。FamilyanalysisforMSallelesfoundthatMendellawscanapplytoMSsotheybecameanewsystemofgeneticmarker,3.散在重复顺序Dispersedrepeatsequence散在分布于基因组中的重复序列.Scatteredinthegenomeoftherepeatsequence,短分散重复序列(shortinterspersednuclearelements，或shortinterspersedrepeatedsequences，SINEs)，长度在500bp以下.Aluelement长散在重复序列(longinterspersednuclearelements或longintersperedrepeatedsequences，LINEs)，长度在500bp以上.Kpnelement,Aluelement,Alu序列具有种特异性，以人的Alu序列制备的探针只能用于检测人的基因组中的Alu序列，由于在大多数的含有人的DNA的克隆中都含有Alu序列，因此，可用以人的Alu序列制备的探针与克隆杂交来进行筛选。,多态性长期进化过程中基因组的变异产生多态性。Polymorphism:Mutationofgenomeresultingenomicpolymorphisminlongevolution.,1.串联重复顺序多态性可变数串联重复序列多态性(Variablenumberoftandemrepeats,VNTRs)。主要发生在小卫星和微卫星DNA中。在人群中有极高的频率tandemrepeatsVNTRsVariablenumberoftandemrepeatsVNTRsmainlyoccurintheminisatellitesandmicrosatellitesbyhighfrequencyingroup,（二）DNA多态性DNApolymorphism,VNTRs是按孟德尔规律遗传的，作为基因座位的遗传标记。在疾病基因携带者检测、产前诊断以及法医学上有重要价值。VNTRsinheritedaccordingtoMendellawshavingtwofeatures:SomaticstabilityandSpeciesstability.Asthegeneticmarkersofgenelocus,theyplayanimportantroleinthemedicaljurisprudenceandthediagnosisofgeneticdiseases,2、限制性片段长度的多态性(restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP)当DNA碱基组成的变化改变了限制酶识别位点时，用限制酶酶切，会得到不同的限制片段类型。WhenthecompositionvarietyofDNAbaseschangedtherestrictionenzymerecognitionposition,cutswiththerestrictionenzymeenzyme,willobtainthedifferentlimitedfragmenttype,通过限制酶酶切片段的长度多态性来揭示DNA碱基组成不同的技术简称RFLP技术。CutfragmentofthelengthpolymorphismthroughtherestrictionenzymetopromulgatethedifferentcompositionofDNAbases,whichisthebasisofthetechnologyoftherestrictionfragmentlengthpolymorphism(RFLP),DNA指纹分析。DNAfingerprintanalysis.,RFLP(RestrictionFragmentLengthPolymorphisms),3、单核苷酸多态性（single-nucleotidepolymorphism,）,出现在基因组分子的特定位置的单个核苷酸的置换replacementofsinglenucleotideacidappearsinthespecificpositionofgenomeDNAmolecule.,定义位点必须满足该位点的变异在人群中出现的频率大于DefineaSNPpositionmustsufficethefrequencyofthevariationofthispositionappearsmorethan1%inpublic,年由麻省理工学院LandeES提出。,按核甘酸置换类型，包含有：Accordingtothenucleusacidreplacementtype,SNPcontains:G/A,C/T,G/T,A/C,A/T和G/C.是人类基因组内最为广泛的遗传变异，占多态性的Itisthemostwidespreadhereditaryvariationinthehumangenome,occupies90%ofDNApolymorphism）,SNP,WhatisaSNP?,发生在基因内和调节区的SNP可影响基因功能。Intheinsideofgeneandregulationarea,SNPmayaffectthegenefunction.同时，SNP也是目前用于寻找疾病易感基因的重要遗传标记。Atthesametime,SNPisalsotheimportantgeneticmarkerusesinseekingfordiseasesusceptibilitygeneatpresent,基因检测示例exampleofgenedetection,基因组学(Genomics),是阐明基因组结构、结构与功能的关系以及基因与基因之间的相互作用的科学.Expoundsthegenomestructure,relationsbetweenthestructureandthefunctionaswellasinteractionsbetweenthegeneandthegenescience.,主要内容包括：结构基因组学Structuralgenomics功能基因组学Functionalgenomics比较基因组学comparativegenomics,随着基因组研究的深入，一系列基因组学也应运而生，如：环境基因组学(enviromentalgenomics)行为基因组学(behavioralgenomics)营养基因组学(nutritionalgenomics)药物基因组学（pharmacogenomics),人类基因组计划(HGP),Duchenne肌营养不良症（假性肌肥大型）,白化病患者,21三体综合症患儿（先天愚型）,唇裂与腭裂,第四节基因组变异与人类疾病,.单基因遗传病与致病基因singlegeneinheritancediseaseandvirulencegene基因组某单个基因座（locus）上存在缺陷基因所引起的一类遗传病称为单基因遗传病。（6000余种）Theflawgeneonsomesinglelocusofgenomecausesakindofhereditarydiseasecalledsinglegeneinheritancedisease红绿色盲、血友病等,疾病特点是：表型(phaenotype)与缺陷基因之间存在确定的对应关系。这种与表型有确定的一一对应关系的基因称为致病基因（disease-causinggene）Phenotypeandtheflawgenehasthedefinitecorrespondingrelationships。Thisgenecalleddisease-causinggene,复杂性状疾病与疾病易感基因Comlexdiseaseandsusceptibilitygenetodisease由遗传和环境相互作用所决定的生物性状称复杂性状（complextraits）Thebiologicalcharacterwhichdecidedbytheheredityandtheenvironmentinteractioncalledcomplextraits,一种基因型(genetype)可产生若干不同的表现型(phenotype)，或相反，一种表现型可能由若干基因型所影响。Onegenetypecouldbringsomeanotherphenotype,oronephenotypecouldinfluencedbysomegenetype.基因型与表型非“一对一”genetypeandPhenotypearenotonevsone.,与单基因性状比较，复杂形状特点：TheCharacteristicsofcomplexcharactercomparedwithmonogeniccharacter）表型由遗传因素和环境因素共同决定Thephenotypeisdeterminedbythehereditaryfactorandenvironmentalfactortogether,遗传度（heritability）人群中遗传因素造成表型变异占总的表型变异的比例（单基因遗传病的遗传度为100%）。哮喘病遗传度为80精神分裂症为80高血压遗传度为62冠心病遗传度为65糖尿病遗传度（幼年型）为75糖尿病遗传度（老年型）为35唇裂腭裂遗传度为76,2）