吉林大学遗传学18基因组与后基因组韩璐1022

1、18. 基因组学与后基因组学基因组学与后基因组学本章内容本章内容1 1、基因组学、基因组学2 2、人类基因组计划、人类基因组计划3 3、基因组图谱构建与应用、基因组图谱构建与应用1基因组学概述基因组学概述 基因组（基因组（genomegenome），又称染色体组），又称染色体组 一个物种单倍体的染色体数目，一个物种单倍体的染色体数目，物种全物种全部遗传信息的总和部遗传信息的总和 物种遗传信息的物种遗传信息的“总词典总词典” 控制发育的控制发育的“总程序总程序” 生物进化历史的生物进化历史的“总档案总档案”基因组学（基因组学（genomicsgenomics）19861986年提出，已经发展成为

2、遗年提出，已经发展成为遗传学中最重要的分支学科。传学中最重要的分支学科。对物种的所有基因进行定位、对物种的所有基因进行定位、作图、测序和功能分析作图、测序和功能分析经典遗传学经典遗传学 在在2020世纪初，遗传学家的工作主要是鉴别世纪初，遗传学家的工作主要是鉴别感兴趣的基因，确定基因在染色体上的位置感兴趣的基因，确定基因在染色体上的位置。 第一个环节第一个环节：寻找自发突变体，或者利用：寻找自发突变体，或者利用物理、化学因素诱发突变。物理、化学因素诱发突变。 第二个环节第二个环节：通过连锁分析确定新基因与：通过连锁分析确定新基因与已知基因的相互关系，绘制遗传连锁图。已知基因的相互关系，绘制遗传

3、连锁图。几个代表物种的基因组大小几个代表物种的基因组大小钓鱼钓鱼竭泽而渔竭泽而渔credit: joe sutliff science, vol 291: 1221.fishing in a more effective way!2 人类基因组计划人类基因组计划19901990，nihnih和能源部投资和能源部投资3030亿，启动了亿，启动了人类基因组计划，预计人类基因组计划，预计1515年时间完成年时间完成. .1993,1993,中国启动人类基因相关研究项目中国启动人类基因相关研究项目1999.71999.7，中国加入，承担，中国加入，承担1%1%测序工作测序工作1999.12,1999.

4、12,人类第人类第2222号染色体被破译号染色体被破译20002000，完成草图，完成草图2001.22001.2，公布人类基因组图谱的修订版，公布人类基因组图谱的修订版20022002，完成测序工作，完成测序工作这与“曼哈顿原子弹研制计划”“阿波罗登月计划”并称人类科学史上“三大计划”。中、德、法、日、英、美6个国家的16个中心组成国际协作组，人类基因组计划所倡导的是“全球合作、免费共享”的原则。 中国科学家的参与中国科学家的参与深受国际同行的欢迎和发展中国家的称颂深受国际同行的欢迎和发展中国家的称颂1999年7月7日，中国科学院遗传研究所人类基因组中心注册参与国际人类基因组计划，北京华大基

5、因研究中心作为实施单位应运而生。同年9月，国际协作组接受了我国的申请。我国承担的区域，位于人类3号染色体短臂上。由于该区域约占人类整个基因组的1 %，因此简称“1 % 项目”。人类基因组 人类基因组包括约30亿碱基对和 30,000-35,000 基因 相当于用a，t，g，c可以填满150,000 页电话薄 一个或多个碱基对变异都可能引起机能异常专家共识 1、用于治疗和预防疾病； 2、坚持贯彻知情同意和知情选择原则； 3、保护基因隐私，反对基因歧视 4、努力促进人与人之间平等、民族间和睦及国家间的和平。2000 年及以后: 通过提供个体遗传缺陷的信息改变医学与健康的面貌。 实施人群筛检, 以及

6、用一种遗传方法对少见常见病更加个体化的试验。 实施药物基因学研究及其它更个体化的治疗。 医学遗传学遗传图谱（遗传图谱（genetic map物理图谱物理图谱（physical map）基因组计划的第一个环节：构建基因组图谱基因组计划的第一个环节：构建基因组图谱3 基因组图谱的构建基因组图谱的构建遗传图谱遗传图谱（genetic map）概念：确定基因或概念：确定基因或dnadna标记在染色体上的标记在染色体上的相相对位置对位置与遗传距离与遗传距离 采用采用遗传分析的方法遗传分析的方法将基因或将基因或dnadna序列标定序列标定在染色体上构建连锁图。在染色体上构建连锁图。（1）基因标记 基因控制

7、性状，利用可鉴别的表型性状作标记 根据连锁交换原理分析基因间连锁关系和遗传距离 绘制连锁图谱。 缺点：基因数目有限、所构建遗传图谱不详细、标记间的遗传距离较大。q 最早建立的果蝇连锁图，就是利用控制最早建立的果蝇连锁图，就是利用控制果蝇果蝇眼睛的形状、颜色，躯体的颜色、翅眼睛的形状、颜色，躯体的颜色、翅膀的形状膀的形状等形态性状作为标记，分析它们等形态性状作为标记，分析它们连锁关系及遗传距离，绘制而成的。连锁关系及遗传距离，绘制而成的。q 控制性状的其实是基因，所以形态标记控制性状的其实是基因，所以形态标记实质上就是基因标记。实质上就是基因标记。果果蝇蝇连连锁锁图图遗传标记的染色体定位遗传标记

8、的染色体定位v 利用遗传学方法或其它方法将少数标记锚定利用遗传学方法或其它方法将少数标记锚定在染色体上，作为确定连锁群的参照系。在染色体上，作为确定连锁群的参照系。标记间的连锁分析标记间的连锁分析v利用在两个亲本间有多态性的标记分析利用在两个亲本间有多态性的标记分析分离群体中所有个体的基因型分离群体中所有个体的基因型v根据连锁交换的情况，确定标记之间的根据连锁交换的情况，确定标记之间的连锁关系和遗传距离连锁关系和遗传距离v有计算机软件可以应用有计算机软件可以应用人类遗传图谱的构建人类遗传图谱的构建v 不可能根据需要选择亲本，设计杂交组合不可能根据需要选择亲本，设计杂交组合，构建分离群体！，构建

9、分离群体！v 只能检测现存家庭连续几代成员的基因型只能检测现存家庭连续几代成员的基因型v 家系分析法家系分析法v 资料有限、必须借助于统计学方法资料有限、必须借助于统计学方法现有的人类遗传图谱现有的人类遗传图谱v 1 12222号染色体，号染色体，8 8个家系个家系134134个成员个成员v x x染色体，染色体，1212个家系个家系170170个成员个成员v 53645364个个ssrssr标记标记v 23352335个位点个位点v 标记间的平标记间的平均距离均距离599kb599kb物理图谱的构建物理图谱的构建v 用用分子生物学方法分子生物学方法直接检测直接检测dnadna标标记在染色体上

10、的记在染色体上的实际位置实际位置绘制成的图谱绘制成的图谱称为物理图谱。称为物理图谱。 11/14/202127有遗传图谱为什么还要构建物理图谱？有遗传图谱为什么还要构建物理图谱？遗传图谱的缺陷遗传图谱的缺陷v 分别率有限、分别率有限、精确性不够精确性不够v 人类只能研究少数减数分裂事件，人类只能研究少数减数分裂事件，不能获得大量子代个体不能获得大量子代个体v 测序要求每个标记的间隔小于测序要求每个标记的间隔小于100kb100kb， 实际是实际是599kb599kb酵酵母母遗遗传传图图与与物物理理图图比比较较遗传图遗传图物理图物理图遗传图与物理图的整合遗传图与物理图的整合v有些标记既是遗传标记，又是物理标记有些标记既是遗传标记，又是物理标记 rflprflp标记标记 ssrssr标记标记 某些基因序列某些基因序列v借助这些标记可以将遗传图