基因组学与蛋白质组学（课堂PPT）

科,1,第二十三章,基因组学与蛋白质组学,基因组在个体水平代表个体所有遗传性状的总和；在细胞水平,是一个细胞所有染色体的总和；从分子角度认识,它代表了一个物种的所有DNA分子的总和。,人：约30亿对核苷酸的DNA分子构成，可编码约3-4万个基因,第1节概述,2,科学出版社案例式教材生物化学课件,3,科学出版社案例式教材生物化学课件,一、人类基因组计划(HumanGenomeProject),（一）HGP的诞生和启动,1986年，美国学者R.Dulbecco发表题为癌症研究的转折点测定人类基因组的短文,1990年，美国国会批准了一个15年的人类基因组研究计划，总资助额为30亿美元,1994年，我国启动了相关研究项目,1999年，我国获准加入HGP,4,科学出版社案例式教材生物化学课件,（二）HGP的实施和进展,1999年-Nature杂志发表了人类第22号染色体DNA全序列测定的论文2001年-人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成2006年-人类最后一个染色体、也是破译难度最大的一个染色体1号染色体的基因测序图的公布,5,科学出版社案例式教材生物化学课件,（三）HGP的研究内容,1.人类基因组的作图和测序,遗传图谱,物理图谱,序列图谱,转录图谱,2.对一系列模式生物体基因组的全序列测定,3.发展基因组研究的新技术，研究HGP的其他相关学科,培训该领域的科学家,6,科学出版社案例式教材生物化学课件,1986年，美国科学家ThomasRoderick首次提出基因组学（genomics）现在的基因组研究包括*以全基因组测序为目标的结构基因组学（structuralgenomics）*以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functionalgenomics）又被称为后基因组学。,二、基因组学的提出,7,科学出版社案例式教材生物化学课件,三、蛋白质组学的产生,蛋白质组（proteome）一个基因组、一个细胞或组织或一种生物体所表达的全部蛋白质。一个生物体的基因组是相对稳定的，而蛋白质组则是一个动态的概念蛋白质组学（proteomics）,8,科学出版社案例式教材生物化学课件,第2节基因组学研究,一、基因组学的概念基因组学是研究生物体基因组的结构、结构与功能的关系、以及基因之间相互作用的科学。包括基因组作图、核苷酸序列分析、基因定位、基因功能分析及调控研究等。分为结构基因组学和功能基因组学,9,科学出版社案例式教材生物化学课件,二、基因组学的研究内容,（一）结构基因组学,四张图谱,遗传图谱,物理图谱,序列图谱,转录图谱,10,科学出版社案例式教材生物化学课件,遗传图谱：通过遗传重组所得到的基因或DNA标记在染色体上的线性排列图谱。图距单位：cM（厘摩）遗传标记：限制性片段长度多态性（RFLP）限制性片段长度多态性（RAPD）扩增片段长度多态性（AFLP）短串联重复序列（STR）单核苷酸多态性（SNP）,11,科学出版社案例式教材生物化学课件,图23-1人类染色体结构示意图,12,科学出版社案例式教材生物化学课件,物理图谱：*以序列标志位点（STS）为作图标志，图距以bp、kb、Mb为单位的基因组图谱。*DNA序列分析和基因组结构研究的基础。,13,科学出版社案例式教材生物化学课件,图23-2构建物理图谱的两种技术线路示意图,14,科学出版社案例式教材生物化学课件,序列图谱：是物理图谱的延伸，是最详细、最准确的物理图谱。,转录图谱：即为基因图谱，是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱，亦称cDNA图谱或表达序列标签（EST）图谱。,15,科学出版社案例式教材生物化学课件,功能基因组学是建立在结构基因组学研究基础上的基因组分析。,主要包括：基因功能发现、基因表达分析、突变检测及模式生物研究等，并且这几方面都与生物信息学密切相关,（二）功能基因组学,16,科学出版社案例式教材生物化学课件,1识别和鉴定基因信息2注释基因产物的功能3研究基因组的表达调控4研究基因组的多样性5比较基因组学研究,17,科学出版社案例式教材生物化学课件,三、基因组学相关学科的诞生,新生学科：疾病基因组学（diseasegenomics）药物基因组学（phamarcogenomics）营养基因组学（nutritionalgenomics）环境基因组学（environmentalgenomics）病理基因组学（pathogenomics）生殖基因组学（reproductivegenomics）群体基因组学（populationgenomics）生物信息学（bioinformatics）,18,科学出版社案例式教材生物化学课件,*蛋白质组学是从整体水平研究细胞内蛋白质的组成、结构及其活动规律的科学。*蛋白质组学是对不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体的研究*总体上分为：对蛋白质表达模式的研究对蛋白质组功能模式的研究,一、蛋白质组学的概念,第3节蛋白质组学研究,19,科学出版社案例式教材生物化学课件,蛋白质组作用、成分鉴定、数据库构建、新型蛋白质的发现、同源蛋白质比较、蛋白质加工和修饰分析基因产物识别、基因功能鉴定、基因调控机制分析及对蛋白质表达后在细胞内的定位研究重要生命活动的分子机制研究分子医学方面的研究,二、蛋白质组学的研究内容,20,科学出版社案例式教材生物化学课件,三、蛋白质组学研究技术体系,蛋白质组学研究包括三个主要步骤：蛋白质分离蛋白质鉴定鉴定结果的存储、处理、对比和分析,21,科学出版社案例式教材生物化学课件,蛋白质组学研究技术体系包括：样品制备、双向凝胶电泳、蛋白质染色、凝胶图像分析、蛋白质分析、蛋白质组数据库其中双向凝胶电泳技术、质谱技术、计算机图像分析与数据处理技术是三大基本支撑技术,22,科学出版社案例式教材生物化学课件,（一）蛋白质分离技术,蛋白质分离技术主要包括双向凝胶电泳、双向高效柱层析等1双向凝胶电泳第一向是基于蛋白质的等电点不同采用等电聚焦的方法分离第二向是按分子量大小的不同采用SDS-PAGE分离,23,科学出版社案例式教材生物化学课件,2双向高效柱层析先将蛋白质混合样品进行一次凝胶过滤（分子筛）层析再利用蛋白质表面疏水性质进行反向柱层析分离,24,科学出版社案例式教材生物化学课件,（二）蛋白质鉴定技术,Edman降解法测定N-末端序列质谱技术氨基酸组成分析,目前质谱技术已成为蛋白质鉴定的核心技术,25,科学出版社案例式教材生物化学课件,（三）生物信息学,生物信息学常由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成能高效地进行基因组、蛋白质组数据分析，而且可以对已知或新的基因产物进行全面的功能分析,26,科学出版社案例式教材生物化学课件,（四）蛋白质相互作用的研究方法,常规技术：蛋白质亲和层析、免疫印迹、免疫共沉淀及蛋白质交联等新技术：酵母双杂交统和反向杂交系统、噬菌体展示、生物传感芯片质谱、及蛋白质工程中的定点诱变技术等,27,科学出版社案例式教材生物化学课件,基因组学与蛋白质组学研究在医学中的应用,第4节,28,科学出版社案例式教材生物化学课件,一、基因组学研究在医学中的应用,（一）用于人类疾病相关基因鉴定（二）用于癌症研究（三）用于基因与环境相互作用研究（四）用于了解遗传因素在人类健康和疾病中作用的研究（五）用于传染性疾病研究（六）用于