基因组测序与序列组装课件

1、任科教师任科教师: 余爱丽余爱丽Genome Size (Mb)什么是什么是C 值？值？C值悖理：值悖理： 生物的复杂性与基因组的大小并不完全成比生物的复杂性与基因组的大小并不完全成比例增加例增加细菌细菌真菌真菌等等动物动物阴影部分为一个门内阴影部分为一个门内C-值的范围值的范围 DNA 的复性的复性 遵循二级反应动力学，可表述为：遵循二级反应动力学，可表述为：dCt / dt = -KC02 反应达反应达 t 时，单链时，单链DNA浓度浓度 = CtC0 = 单链单链 DNA起始浓度起始浓度 K 复性速度常数复性速度常数顺序复杂性Cot(1/2) = 1/K (mol. Sec / L) 常

2、数常数 Ct/C0 0101C0t(1/2) C0t(1/2) C0t(1/2)值与基因组复杂性成正比。值与基因组复杂性成正比。 是遗传信息的物理和功能单位，包含是遗传信息的物理和功能单位，包含产生产生一条多肽链或功能一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸所必需的全部核苷酸序列。序列。 基因分类：基因分类： 编码编码RNA的基因，如的基因，如rRNA基因，基因，snRNA基因等；基因等； 编码蛋白质的基因编码蛋白质的基因2. 什么是基因？什么是基因？基因的不连续性基因的不连续性Intron 和和Exon: 大多数真核生物蛋大多数真核生物蛋白质基因的编码顺白质基因的编码顺序序(Exon)都被或

3、长都被或长或短的非编码顺序或短的非编码顺序(Intron)隔开隔开基因家族基因家族 一群具有一群具有一致的一致的或或相似相似顺序顺序的基因的基因, ,有的还担负有的还担负类似的生物学功能类似的生物学功能, , 可以相互补偿可以相互补偿, , 比如比如:E2f :E2f transcription factor transcription factor 假基因假基因(Pseudogene) 来源于功能基因来源于功能基因 但已失去活性但已失去活性 的的DNA序列序列产生假基因的原因有产生假基因的原因有: 由重复产生的假基因由重复产生的假基因; 加工的假基因加工的假基因, 由由RNA反转录为反转录为

4、cDNA 后再整合后再整合到基因组中到基因组中;1. 残缺的基因残缺的基因(Truncated gene) 重迭基因有以下几种情况：重迭基因有以下几种情况：*一个基因完全在另一个基因内部一个基因完全在另一个基因内部*部分重叠部分重叠* 两个基因共用少数碱基对两个基因共用少数碱基对 *一个基因完全在另一个一个基因完全在另一个基因内部基因内部如：如：B和和A， E和和D 其读码结构互不相同其读码结构互不相同 -ATG-/-AATGCC -/-ATAACG-/-TAA-A*BATGCCN-NNATAA*部分重叠部分重叠 如：如： K和和C *两个基因共用少数两个基因共用少数碱基对碱基对 如：如： D

5、和和J-TAATG-D 终止密码子终止密码子J 起始密码子起始密码子A 克隆于质粒中DNA用碱或热变性B M13克隆单链DNAC 噬粒克隆DNAD PCR产生单链DNAA 高酶活性B 无53外切酶活性C 无35外切酶活性ddATP/ddCTP/ddGTP/ddTTP 的3碳原子连接的是氢原子,不是羟基哌啶1 ATACGTTA2 GTTAGATC3 ACGTTAGA4 CGTTAGAT5 GTTAGATCDNA 样品 TATGCAATCTAG与基因芯片上 65,000 种可能的八聚体进行杂交从而形成特定的结合图形计算机分析杂交图象并由探针的重叠情况推导样品的核酸序列1 ATACGTTA3 TAC

6、GTTAG4 ACGTTAGA2 CGTTAGAT5 GTTAGATC3 TACGTTAG4 ACGTTAGA2 CGTTAGAT互补序列为：ATACGTTAGATC样品序列为：TATGCAATCTAG利用基因芯片进行杂交测序的原理ABCABCABCABC小片段测序小片段测序计算机拼装计算机拼装ABC小片段测序小片段测序计算机拼装计算机拼装鸟枪法鸟枪法(Shotgun)测序的问题测序的问题 CAATGCATTAGCAGCCAATGCGAP错装错装解决办法:通过相邻已知顺序作为探针筛选已有的基因组文库解决办法:利用其它宿主菌与载体重新构建文库 先将染色体打成比较大的片段先将染色体打成比较大的片段

7、(几十几十-几百几百Kb), 利用利用分子标记将这些大片段排成重叠的克隆群分子标记将这些大片段排成重叠的克隆群(Contig), 分别分别测序后拼装测序后拼装. 这种策略叫这种策略叫基于克隆群基于克隆群(contig-based)的策的策略略.ABCABC大片段大片段contig小片段测序拼装小片段测序拼装随机测序与序列组装方法和指导测序与序列组装方法相结合进行序列组装 19号染色体是含基因最丰富的染色体，而13号染色体含基因量最少目前已经发现和定位了26000多个功能基因，其中尚有42%的基因尚不知道功能人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”。在染色体上有基因成簇密集分布的区域，也有大片的区域只有“无用DNA” 不包含或含有极少基因的成分。