第二讲：基因与基因组

1、本讲内容基因的概念基因的概念割裂基因割裂基因重叠基因重叠基因基因和基因组基因和基因组细胞器基因组细胞器基因组基因鉴定基因鉴定人类基因组计划人类基因组计划知识点 1 p 早期关于遗传物质的臆测早期关于遗传物质的臆测p 遗传因子？遗传因子？p “基因基因”一词？一词？p 基因的存在？基因的存在？p 基因化学本质以及功能？基因化学本质以及功能？p 近代基因的概念发展近代基因的概念发展1 早期关于遗传物质的臆测早期关于遗传物质的臆测 1864年英国哲学家斯宾塞年英国哲学家斯宾塞 “生理单位生理单位”； 1868年达尔文将其称为年达尔文将其称为“微芽微芽”； 1883年德国生物学家魏斯曼称之为年德国生物

2、学家魏斯曼称之为“种质种质” 1884年瑞士植物学家冯内格列年瑞士植物学家冯内格列 “异胞质异胞质”； 1889年荷兰学者德弗里斯称为年荷兰学者德弗里斯称为“泛生子泛生子”；2 基因的前奏基因的前奏遗传因子遗传因子 1865 1865年年 Mendel, 两个基本遗传规律两个基本遗传规律分离分离规律和自由组合规律，并提规律和自由组合规律，并提出了出了“遗传因子遗传因子”的观点。的观点。 指出遗传因子是一种物质，指出遗传因子是一种物质，它控制着生物的性状。它控制着生物的性状。3 遗传的染色体学说遗传的染色体学说 1903年，萨顿和鲍威尔年，萨顿和鲍威尔 遗传的染色体学说遗传的染色体学说 认为孟德

3、尔的认为孟德尔的“遗传因子遗传因子”与配子形成以与配子形成以及受精过程中的染色体传递行为具有平行及受精过程中的染色体传递行为具有平行性，且孟德尔的遗传因子位于染色体上，性，且孟德尔的遗传因子位于染色体上， 第一次把遗传物质和染色体联系起来。第一次把遗传物质和染色体联系起来。4 “基因基因”一词的创立一词的创立: 1909年，丹麦遗传学家约翰逊年，丹麦遗传学家约翰逊 。 替代替代 Mendel早年所提出的遗传因子一词，早年所提出的遗传因子一词，并创立了基因型和表现型的概念。并创立了基因型和表现型的概念。5 基因存在的证实基因存在的证实 1926年年 美国美国 摩尔根摩尔根基因论基因论出版出版 认

4、为基因是组成染色体的遗传单位，并且证认为基因是组成染色体的遗传单位，并且证明基因在染色体上占有一定位置，而且呈线明基因在染色体上占有一定位置，而且呈线性排列。性排列。 提出提出“功能、交换、突变功能、交换、突变”三位一体的基因三位一体的基因概念。概念。6 基因化学本质以及功能的认识基因化学本质以及功能的认识 近代基因的概念近代基因的概念： 基因是一段有功能的基因是一段有功能的DNADNA序列，序列，基因是遗传基因是遗传的功能单位，的功能单位，DNA分子中不同排列顺序的分子中不同排列顺序的DNA片段构成特定的功能单位；片段构成特定的功能单位； 可转录、可翻译的（可转录、可翻译的（结构基因结构基因

5、：能够编码多肽能够编码多肽链的基因链的基因 ) 可转录但不翻译可转录但不翻译( tDNA, rDNA ) 不转录、不翻译不转录、不翻译 (调控基因调控基因：调控调控邻近的结构基因邻近的结构基因的表达，如：的表达，如：启动基因，操纵基因启动基因，操纵基因) 基因的类型基因的类型不是所有的基因都能为蛋白质编码不是所有的基因都能为蛋白质编码 断裂基因断裂基因 重叠基因重叠基因 知识点 2 1、 割裂基因（割裂基因（splitting gene） 不连续基因不连续基因 断裂基因断裂基因n发现：发现：1977 美美Sharp & Roberts 同时同时发现了发现了断裂基因断裂基因n 通过成熟通

6、过成熟mRNA（或（或cDNA） 与编码基因与编码基因的的DNA杂交杂交试验而发现。试验而发现。Richard J. Roberts Phillip A. Sharp Nobel Prize 1993杂交（hybridization） 杂交：杂交：亲缘关系很近亲缘关系很近的不同来源的的不同来源的DNA单单链或链或RNA单链与单链与DNA单链之间通过碱基互单链之间通过碱基互补形成杂交分子的过补形成杂交分子的过程。程。图核酸杂交及其应用示意图图核酸杂交及其应用示意图1 杂化双链杂化双链.突变体的鉴别突变体的鉴别I 变性、复性和杂交变性、复性和杂交 .分子探针标记分子探针标记鸡卵清蛋白基鸡卵清蛋白基

7、因因DNA与其与其mRNA杂交图杂交图 割裂基因：割裂基因：基因的编码序列在基因的编码序列在DNA上不是连续上不是连续的，而是被不编码的序列隔开。的，而是被不编码的序列隔开。 外显子外显子Exon ：基因中编码的序列，与：基因中编码的序列，与mRNA的序列相对应。的序列相对应。 内含子内含子Intron ：基因中不编码的序列。：基因中不编码的序列。Precursor mRNA (pre-mRNA)Heterogeneous nuclear RNA (HnRNA)真核生物基因的转录物又称为真核生物基因的转录物又称为 所以真核生物基因又称为所以真核生物基因又称为 Splitting gene In

8、terrupted gene间隔基因，断裂基因间隔基因，断裂基因前体前体mRNA, 核内不均一核内不均一 RNA由于真核生物的绝大多数结构基因都含有内含子由于真核生物的绝大多数结构基因都含有内含子 剪接剪接: 前体前体RNA中由内含子转录下来的序列去除，中由内含子转录下来的序列去除，并把由外显子转录的并把由外显子转录的RNA序列连接起来的过程。序列连接起来的过程。割裂基因割裂基因前体前体mRNAIntrons 去除去除Exons 连接连接剪接剪接割裂基因割裂基因的分布的分布a) a) 真核生物中：真核生物中：绝大部分结构基因绝大部分结构基因 tDNA, rDNA tDNA, rDNA mtDN

9、A, cpDNA mtDNA, cpDNAb) b) 原核生物中：原核生物中：SV40 SV40 大大T T 抗原抗原gene gene 小小t t 抗原抗原 gene gene T4 T4 噬菌体的胸苷合成酶噬菌体的胸苷合成酶 genegene1017 bp intron 1017 bp intron Splitting gene Splitting gene 并非真核生物所特有并非真核生物所特有c) 并非真核生物所有的结构基因均为并非真核生物所有的结构基因均为splitting genesplitting gene 不是不是splitting splitting genegene组蛋白基因

10、家族组蛋白基因家族 干扰素干扰素酵母酵母中多数基因中多数基因割裂基因的性质：割裂基因的性质：1）外显子在基因中的排列顺序和它在成熟）外显子在基因中的排列顺序和它在成熟mRNA产物中的排列顺序是相同的产物中的排列顺序是相同的;2）某种割裂基因在所有组织中都有）某种割裂基因在所有组织中都有相同的内含子相同的内含子成分成分;3）核基因的内含子的可读框）核基因的内含子的可读框通常通常含无义密码子，含无义密码子，没有编码功能没有编码功能;4）通常内含子上发生的突变不能影响蛋白质的结）通常内含子上发生的突变不能影响蛋白质的结构，其突变对生物体没有影响；但也有例外。构，其突变对生物体没有影响；但也有例外。1

11、 1 重叠基因的概念重叠基因的概念 重叠基因重叠基因：是指两个或两个以上的基因共有：是指两个或两个以上的基因共有 一段一段DNADNA序列。序列。2 2 重叠基因的发现重叠基因的发现：19781978年，年，SangerSanger，Feir X174DNAX174DNA全长：全长：53865386核苷酸核苷酸 编码的编码的9 9种蛋白全长：种蛋白全长：20002000个氨基酸；个氨基酸； 3X2000 = 60003X2000 = 6000核苷酸核苷酸 噬菌体噬菌体G4、MS2和和SV40中都发现了重叠基因中都发现了重叠基因 原核生物的重叠基因原核生物的重叠基因3 基因重叠的方式基因重叠的方

12、式 1） 大基因内包含小基因大基因内包含小基因： 如：如：B基因包含在基因包含在A基因内，基因内，E基因完全包含在基因完全包含在D基因内。基因内。 2） 前后两基因首尾重叠：前后两基因首尾重叠： 例例1： 如：基因如：基因D 终止终止 X174DNA序列：序列：5TAATG3 重叠一个碱基重叠一个碱基 基因基因J 起始起始 例例2： 如：基因如：基因A 终止终止 X174DNA序列序列 5ATGA3 重叠重叠4个碱基个碱基 基因基因C 起始起始 果蝇蛹上皮蛋白质基因果蝇蛹上皮蛋白质基因位于另一个基因的内含子之中位于另一个基因的内含子之中 人人I型神经纤维瘤型神经纤维瘤(NF1)基因基因的第一个

13、内含子中有三个编的第一个内含子中有三个编码蛋白质的基因，码蛋白质的基因， 其转录方向与其转录方向与NF1的相反。的相反。 线虫基因组中每个基因平均有线虫基因组中每个基因平均有5个内含子，有的内含子个内含子，有的内含子中包含中包含tRNA基因，其转录方向不一定与基因，其转录方向不一定与包含它的基因包含它的基因的转录方向一致。的转录方向一致。 可见，两个重叠基因的转录是各自独立、互不依赖可见，两个重叠基因的转录是各自独立、互不依赖。4、真核生物的重叠基因、真核生物的重叠基因真核生物的重叠基因真核生物的重叠基因 基因大小基因大小 基因组大小基因组大小 知识点 3 （1）取决于它所包含的内含子的长度）

14、取决于它所包含的内含子的长度 例如：例如：31Kb的的二氢叶酸还原酶基因二氢叶酸还原酶基因含含6个外显个外显子，子，mRNA长度为长度为2Kb，内含子长，内含子长29Kb，内含，内含子比外显子大很多。子比外显子大很多。 在进化相关的相似组织的基因，其外显子基本在进化相关的相似组织的基因，其外显子基本一致，内含子的位置也是保守的，只是长度有一致，内含子的位置也是保守的，只是长度有变化。变化。 如小鼠的如小鼠的a-珠蛋白基因长度珠蛋白基因长度850bp，b-珠蛋白珠蛋白1382bp，两个的，两个的mRNA却大小差不多。却大小差不多。基因的大小基因的大小（2）取决于所包含的内含子的数目）取决于所包含

15、的内含子的数目 不同生物的外显子数目随着进化增加，基因不同生物的外显子数目随着进化增加，基因平均长度也在增加。平均长度也在增加。 基因组（基因组（genome）：指一个物种单倍体的染色：指一个物种单倍体的染色体所携带的一整套基因。体所携带的一整套基因。 2 基因组：基因组： 例：人类与例：人类与E.coli编码基因数目的比较编码基因数目的比较 E.coli. 4.2 X 106bp 编码约编码约3000种基因种基因 人类人类 3.3 X 109 bp 大肠杆菌的大肠杆菌的700多倍多倍 有上百万个基因？有上百万个基因？ 根据不同细胞中的根据不同细胞中的 mRNA数目估算表达基因数目估算表达基因

16、 人类编码基因约为人类编码基因约为3-4 万个万个 约为大肠杆菌的约为大肠杆菌的30倍，那么倍，那么90以上的以上的DNA功能何在？功能何在？果蝇基因组的基因果蝇基因组的基因 与预期的编码蛋白质的基因的数量相比，基因组的与预期的编码蛋白质的基因的数量相比，基因组的DNADNA含量过多含量过多真核生物与原核生物基因组的比较：真核生物与原核生物基因组的比较：1）真核生物基因分布在多个染色体上，而原核生物只一个染）真核生物基因分布在多个染色体上，而原核生物只一个染色体。色体。2）真核生物在基因组转录后的绝大部分前体）真核生物在基因组转录后的绝大部分前体RNA必须经过剪必须经过剪接过程才能形成成熟的接

17、过程才能形成成熟的mRNA，而原核生物的基因几乎不，而原核生物的基因几乎不需要转录后加工。需要转录后加工。3）真核生物细胞中）真核生物细胞中DNA与组蛋白和大量非组蛋白结合，并有与组蛋白和大量非组蛋白结合，并有核膜将其与细胞质隔离，结果真核细胞的转录和翻译在时核膜将其与细胞质隔离，结果真核细胞的转录和翻译在时间上和空间上都是分离的，而原核细胞的基因转录和翻译间上和空间上都是分离的，而原核细胞的基因转录和翻译是同步的。是同步的。4）真核生物的基因是不连续的，中间存在不被翻译的内含子）真核生物的基因是不连续的，中间存在不被翻译的内含子序列，而原核生物几乎每一个基因都是完整的连续的序列，而原核生物几

18、乎每一个基因都是完整的连续的DNA片段。片段。3 基因组大小和基因组大小和C值值 C值值 (C Value)：在每一种生物中其单倍体基因组在每一种生物中其单倍体基因组的的DNA总量是特异的。总量是特异的。 DNA的长度是根据碱基对的多少推算出来的。的长度是根据碱基对的多少推算出来的。 C值是每种生物的一个特征，不同生物之间差别值是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大很大显花植物鸟类哺乳类爬行类两栖类骨鱼类软骨鱼类棘皮类甲壳类昆虫类软体动物蠕虫类酶菌藻类真菌革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌枝原体 106 107 108 109 1010 1011图 10-37 不同门类生物的 C 值分布(仿 B.L

19、ewin:GENES,1997,Fig 21.1) 低等真核生物中与形态学复杂程度相关，低等真核生物中与形态学复杂程度相关，但高等真核生物中变化很大但高等真核生物中变化很大 生物体进化程度高低与生物体进化程度高低与C值不值不成明显线性相关成明显线性相关 亲缘关系相近的生物亲缘关系相近的生物C值相差值相差较大。较大。 高等生物的高等生物的C值不一定就意味值不一定就意味着它的着它的C值高于比它低等的生值高于比它低等的生物。物。 C值矛盾值矛盾/ C值悖论：值悖论：C值和生值和生物结构或组成的复杂性不一物结构或组成的复杂性不一致的现象。致的现象。 C值变化范围宽意味着在某些值变化范围宽意味着在某些生

20、物中有生物中有DNA是不编码的。是不编码的。显 花 植 物鸟 类哺 乳 类爬 行 类两 栖 类骨 鱼 类软 骨 鱼 类棘 皮 类甲 壳 类昆 虫 类软 体 动 物蠕 虫 类酶 菌藻 类真 菌革 兰 氏 阳 性 菌革 兰 氏 阴 性 菌枝 原 体 106 107 108 109 1010 1011图 10-37 不 同 门 类 生 物 的 C值 分 布 (仿 B .L ew in: G E N E S ,1997,Fig 21.1)某些生物的基因组数据 物种 基因组大小 基因数目 基因长度 X174 0.7kb 10噬菌体 45Kb 100大肠杆菌 4.2Mb 4200 1.2kb酿酒酵母 13

21、.5Mb 6300 1.4kb果蝇 14 Mb 12000 11.3kb人 3.3Gb 35000 16.3kb拟南芥 70Gb 250004 基因组的基因数目基因组的基因数目真核生物基因组的重复序列真核生物基因组的重复序列根据复性动力学研究将真核生物根据复性动力学研究将真核生物DNA序列归类：序列归类：p 单拷贝序列单拷贝序列p 轻度重复序列轻度重复序列p 中度重复序列中度重复序列p 高度重复序列高度重复序列 1）单拷贝序列）单拷贝序列(single copy sequences) 又称非重复序列：又称非重复序列： 一个基因组中只有一个拷贝。一个基因组中只有一个拷贝。 慢复性速度慢复性速度

22、单一序列的复性曲线常只有一个拐点，而重复序单一序列的复性曲线常只有一个拐点，而重复序列常有多个拐点。列常有多个拐点。 结构基因结构基因 (蛋白质基因蛋白质基因)大多是单拷贝序列。大多是单拷贝序列。2）轻度重复序列）轻度重复序列(light repetitive sequences) 在基因组中重复数在基因组中重复数2-10的重复顺序，的重复顺序， 为慢复性速度。为慢复性速度。 少数在基因组中成串排列在一个区域，大多数与少数在基因组中成串排列在一个区域，大多数与单拷贝基因间隔排列。单拷贝基因间隔排列。 多为多为编码功能的序列编码功能的序列3）中度重复序列）中度重复序列(moderate repe

23、titive sequences) 基因组中重复数十至数万（基因组中重复数十至数万（105）次的重复顺序，）次的重复顺序， 复性速度快于单拷贝顺序，慢于高度重复顺序。复性速度快于单拷贝顺序，慢于高度重复顺序。 多与单拷贝基因间隔排列。多与单拷贝基因间隔排列。 多为非编码序列多为非编码序列，如，如Alu序列序列 也有编码基因也有编码基因产物的，如产物的，如rDNA、tDNA、组蛋白、组蛋白基因基因家族家族, 一般往往以基因家族的形式组织。一般往往以基因家族的形式组织。4）高度重复序列）高度重复序列(highly repetitive sequences) 在基因组中重复频率高，可达百万在基因组中

24、重复频率高，可达百万(106)以上，以上， 复性速度很快。复性速度很快。 序列一般较短，长序列一般较短，长10-300bp， 如真核生物的如真核生物的卫星卫星DNA。卫星 DNA序列螃蟹螃蟹2ATATAT.果蝇果蝇5ATAATATAAT.老鼠老鼠9GAAAAATGAGAAAAATGA重复碱基数重复碱基数 序列序列 卫星卫星DNA(satelliteDNA)是一类高度重复序列是一类高度重复序列DNA在介质氯化铯中作密度梯度离心，离心速度在介质氯化铯中作密度梯度离心，离心速度可以高达每分钟几万转；此时可以高达每分钟几万转；此时DNA分子将按其大分子将按其大小分布在离心管内不同密度的氯化铯介质中，小

25、小分布在离心管内不同密度的氯化铯介质中，小的分子处于上层，大的分子处于下层；从离心管的分子处于上层，大的分子处于下层；从离心管外看，不同层面的外看，不同层面的DNA形成了不同的条带。根据形成了不同的条带。根据荧光强度的分析，可以看到在一条主带以外还有荧光强度的分析，可以看到在一条主带以外还有一个或多个小的卫星带。这些在卫星带中的一个或多个小的卫星带。这些在卫星带中的DNA即被称为卫星即被称为卫星DNA，这种，这种DNA的的GC含量一般少含量一般少于主带中的于主带中的DNA，浮力密度也低。，浮力密度也低。 各类卫星各类卫星DNA都是由各种不同的重复序列家族所组成。卫都是由各种不同的重复序列家族所

26、组成。卫星星DNA通常是串联重复序列。卫星通常是串联重复序列。卫星DNA按其重复单元的按其重复单元的核苷酸的多少，可以分为两类。一类是小卫星核苷酸的多少，可以分为两类。一类是小卫星DNA(minisatelliteDNA），由几百个核苷酸对的单元重），由几百个核苷酸对的单元重复组成。另一类是微卫星复组成。另一类是微卫星DNA(microsatelliteDNA），由），由2个到个到20个左右的核苷酸对的单元重复成百上千次所组成。个左右的核苷酸对的单元重复成百上千次所组成。卫星卫星DNA位于有重要功能的真核染色体的着丝粒和端粒上。位于有重要功能的真核染色体的着丝粒和端粒上。 关于卫星的产生机理，

27、多数学者认为是关于卫星的产生机理，多数学者认为是DNA复制和修复过复制和修复过程中的滑动错配或染色体减数分裂时姊妹染色单体不均等程中的滑动错配或染色体减数分裂时姊妹染色单体不均等交换的结果交换的结果 ，内含子、启动子，内含子、启动子 human genome project, HGP 遗传图谱，物理图谱，序列图谱和表达图谱遗传图谱，物理图谱，序列图谱和表达图谱 测定测定DNA顺序的方法顺序的方法 HGP对人类的重要意义对人类的重要意义知识点 4 人类人类基因组基因组计划计划(human genome project, HGP)是由是由美美国国科学家于科学家于1985年率先提出，于年率先提出，于

28、1990年正式启动的。美国、年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一30亿亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个多亿个碱基碱基对构对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染染色体色体上的位置，破译人类全部上的位置，破译人类全部遗传信息遗传信息。与曼哈顿原子弹计。与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。划和阿波罗计划并称为三大科学计划。 举世瞩目的人类基因组研究计划举世瞩目的人类基因组研究计划 美国联邦

29、政府雄心勃勃的人类基因组计划历时美国联邦政府雄心勃勃的人类基因组计划历时15年，年，(19912005），耗资），耗资30亿美元，完成全部人类基亿美元，完成全部人类基因的测序工作。因的测序工作。1994年低，一张覆盖整个基因组的人年低，一张覆盖整个基因组的人类遗传图谱已经完成，而高质量的物理图谱也已能覆类遗传图谱已经完成，而高质量的物理图谱也已能覆盖盖95%的基因组。更为精细的物理图谱（每的基因组。更为精细的物理图谱（每100kb含含有一个标记位点）在有一个标记位点）在2003年年4月完成。月完成。 人类基因组计划的倡导者是美国人类基因组计划的倡导者是美国人体基因组的特征人体基因组的特征1)

30、人体基因组的大小人体基因组的大小: 30亿个碱基对的序列亿个碱基对的序列 。2) 人体基因组结构：人体基因组结构： 人体基因组中含有大量的重复顺序。非重复顺序人体基因组中含有大量的重复顺序。非重复顺序约只占总基因组的约只占总基因组的54-58。 3) 人体基因特征：人体基因特征： 基因数目为基因数目为3-5万；万；95以上的基因含有内含子以上的基因含有内含子结构，平均外显子数为结构，平均外显子数为7个；平均基因长度为个；平均基因长度为16.3kb。基因是控制生物体遗传性状的基本单元。基因是控制生物体遗传性状的基本单元。基因组则是表示一个生物体所有遗传信息的总和。基因组则是表示一个生物体所有遗传

31、信息的总和。 HGP的首要目标是测定全部的首要目标是测定全部DNA序列，序列，因目前的因目前的测序技术不能进行很长的测序技术不能进行很长的DNA测序，测序，因此计划的第因此计划的第一阶段要分解基因组这一巨大的研究对象，将其分一阶段要分解基因组这一巨大的研究对象，将其分为容易操作的小的区域，这个过程简称为为容易操作的小的区域，这个过程简称为染色体作染色体作图图。HGP的基本任务可用的基本任务可用4张图谱来概括；即遗传图谱，张图谱来概括；即遗传图谱，物理图谱，序列图谱和表达图谱。物理图谱，序列图谱和表达图谱。 人类基因组测序研究的主要内容人类基因组测序研究的主要内容1） 遗传图谱遗传图谱(gene

32、tic map) / 遗传连锁图遗传连锁图(linkage map)p是指基因或是指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传标志在染色体上的相对位置与遗传距离。距离。p遗传距离用重组率来衡量。遗传距离用重组率来衡量。即通过计算两个连锁的即通过计算两个连锁的遗传标记在每次减数分裂中的重组概率，确定两者遗传标记在每次减数分裂中的重组概率，确定两者的相对距离。的相对距离。p其单位用厘摩（其单位用厘摩（cM ）表示。）表示。1厘摩表示每次减数分厘摩表示每次减数分裂的重组频率为。裂的重组频率为。p厘摩值越高表明厘摩值越高表明遗传遗传标志物两点之间距离越远，值标志物两点之间距离越远，值越低则两点间距离越

33、近。越低则两点间距离越近。 通过遗传图谱，可大致了解各个基因或通过遗传图谱，可大致了解各个基因或DNA片断之片断之间的相对距离与方向，如哪个基因更靠近着丝粒，哪间的相对距离与方向，如哪个基因更靠近着丝粒，哪个更靠近端粒等。个更靠近端粒等。 2） 物理图谱物理图谱 物理图以物理图以一段已知核苷酸序列的一段已知核苷酸序列的DNA片段片段为路标，为路标，以以碱基对碱基对 (Mb、kb、bp)作为基本测量单位（图作为基本测量单位（图距）的基因组图。距）的基因组图。 可以确定两个遗传标记之间的实际（绝对）距离。可以确定两个遗传标记之间的实际（绝对）距离。3）序列图谱）序列图谱 p是分别将各是分别将各染色

34、体全部碱基序列绘制的图谱。染色体全部碱基序列绘制的图谱。包包括转录序列和非转录序列。括转录序列和非转录序列。p目前的策略是把庞大的基因组分成若干有路标的目前的策略是把庞大的基因组分成若干有路标的区域后，进行测序分析。区域后，进行测序分析。将测出的每一个将测出的每一个DNA片段按其染色体位置进行准确的排列，片段按其染色体位置进行准确的排列， 从而得从而得到人类基因组到人类基因组DNA序列的全貌。序列的全貌。4）转录图谱）转录图谱/表达图谱表达图谱 是在人类基因组中鉴别出占据是在人类基因组中鉴别出占据1-5%长度的全部长度的全部结结构基因构基因的位置、结构与功能。的位置、结构与功能。 所有生物性状

35、和疾病都是由蛋白质决定的，而所有所有生物性状和疾病都是由蛋白质决定的，而所有蛋白质都是蛋白质都是mRNAmRNA依照遗传密码编码的，若把依照遗传密码编码的，若把mRNAmRNA通通过反转录合成过反转录合成cDNAcDNA，就抓住了基因的转录部分。然，就抓住了基因的转录部分。然后大规模测序，进行基因的分离、定位。后大规模测序，进行基因的分离、定位。 因此，转录图亦称因此，转录图亦称cDNAcDNA图或图或“表达序列表达序列”图。图。表达表达图谱的意义图谱的意义：通过这张图我们可以了解某一基：通过这张图我们可以了解某一基因在不同时间、不同组织、不同水平的表达。它能因在不同时间、不同组织、不同水平的

36、表达。它能有效的反映在正常或受控条件中表达的全基因的时有效的反映在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。空图。有了有了“正常正常”的基因图谱，就奠定了构建特定生理的基因图谱，就奠定了构建特定生理条件下（如受外源的病原体、药物、食物、精神的条件下（如受外源的病原体、药物、食物、精神的刺激）与刺激）与“异常异常”病理情况下，病理情况下，cDNA差异图的基差异图的基础，以此为础，以此为21世纪的基因医学绘制出指导的蓝图。世纪的基因医学绘制出指导的蓝图。测定测定DNA顺序的方法：顺序的方法：Sanger的酶法的酶法链末链末端终止法或双脱氧法端终止法或双脱氧法反应原理：反应原理： 利用脱氧核苷三磷酸（利

37、用脱氧核苷三磷酸（dNTP）的类似物双脱氧核）的类似物双脱氧核苷三磷酸（苷三磷酸（ddNTP）取代正常的底物。）取代正常的底物。Sanger双脱氧链终止法原理 利用脱氧核苷三磷酸（利用脱氧核苷三磷酸（dNTP）的类似物双脱氧核苷三磷酸）的类似物双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）取代正常的底物。）取代正常的底物。 在在DNA合成过程中，在模板指导下，合成过程中，在模板指导下，DNA聚合酶不断将聚合酶不断将dNTP加到引物的加到引物的3-OH末端，使引物延长，合成出新的互补末端，使引物延长，合成出新的互补的的DNA链；链； 当加入双脱氧三磷酸核苷当加入双脱氧三磷酸核苷(ddNTP)，参入到延长链中时，其，参入到延长链中时，其3位置上缺少一个羟基，不能同后续的位置上缺少一个羟基，不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键，形成磷酸二酯键，即形成一种全部具有相同即形成一种全部具有相同5-引物端和以引物端和以ddNMP残基为残基为3端结端结尾的一系列长短不一片段的混合物。尾的一系列长短不一片段的混合物。 由于双脱氧核苷酸在每个由于双脱氧核苷酸在每个DNA分子中掺入的位置不同，采用分子中掺入的位置不同，采用聚丙烯酰胺凝胶电泳区分长度差一个核苷酸单链聚丙烯酰胺凝胶电泳区分长度差一个核苷酸单链DNA，从而，从而读取读取DNA核苷酸序列。核苷酸序列。双脱氧