基因组学课件

第十八章基因组学和后基因组学基因组学：是研究基因组的组成、结构和功能的学科。结构基因组学：着重研究基因组的结构并构建高分辨率的遗传图、物理图、序列图和转录图以及研究蛋白质组成的学科。功能基因组学：主要是利用结构基因组学研究所得到的各种信息在基因组水平上研究编码序列及非编码序列生物学功能的学科。第十八章基因组学和后基因组学基因组学：是研究基因组的组成1人类基因组计划1990年正式启动；2000年6月26日完成工作草图；2001年2月12日中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国的Celera公司联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果；2003年4月15日，上述6国又共同宣布了人类基因组序列图完成；2004年10月，国际人类基因组测序联合体在nature周刊上发表了人类基因组常染色质全序列测定的论文。第一节人类基因组计划与基因组学人类基因组计划第一节人类基因组计划与基因组学2人类基因组的结构特点1.大小全长3.2×109bp（3200Mb）基因序列1.2×109bp（1200Mb）基因间序列2.0×109bp（2000Mb）基因平均长27kb，平均9个外显子／基因，编码序列平均1340bp／基因2.编码序列小仅占1%3.非编码序列大占98%以上4.重复序列多人类基因组的结构特点3第十八章基因组学课件4第十八章基因组学课件5遗传标记形态标记细胞学标记蛋白质标记DNA标记DNA标记的优点：不受环境的影响，不受发育阶段的限制，不受个体和生物器官的限制；基因组DNA变异丰富，可供选择的分子标记数量大大超过形态标记、细胞学标记和蛋白质标记的数量；大多数DNA分子标记是共显性的，符合孟德尔遗传规律可供遗传标记作图。遗传标记6RFLP标记（restrictionfragmentlengthpolymorphism）称为限制性片段长度多态性，是指一种限制性内切酶切割来自不同个体基因组的DNA或某一个基因，会得到不同长度的DNA片段，表明在这种被切割的不同个体的DNA分子上，内切酶的识别序列有差异，这种差异反映在酶切片段的长度和数目上。AFLP标记

AFLP是扩增片段长度多态性（amplifiedfragmentslengthpolymorphism）,在AFLP分析中显示多态性的DNA片段不是由于限制性内切酶酶切基因组DNA产生的，而是通过PCR扩增基因组DNA的模板产生的。RFLP标记（restrictionfragmentle7VNTRs标记：又称可变数目串联重复（variablenumberoftandemrepeats）标记，呈共显性遗传，符合孟德尔传递规律。STS标记：序列标签位点（sequence-taggedsite）是在染色体上定位的、序列已知的单拷贝DNA短片段。SNP标记：单核苷酸多态性标记（singlenucleotidepolymorphism）标记是同一物种不同个体基因组的DNA的等位序列上单个核苷酸存在差别的现象。VNTRs标记：又称可变数目串联重复（variablenu8第十八章基因组学课件9第十八章基因组学课件10第十八章基因组学课件11遗传图谱（geneticmap）：又称连锁图（linkagemap），是指确定基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离物理图谱（physicalmap）：指各遗传标记之间或DNA序列两点之间，以物理距离来表示其在DNA分子上的位置而构成的位置图，以实际的碱基对或百万碱基对长度来度量其物理距离。模式生物基因组研究遗传图谱（geneticmap）：又称连锁图（linkag12第二节基因组测序与序列组装基因组测序策略1.自上而下（top-downmapping）2.全基因组鸟枪法（whole-genomeshotgunmethod）自下而上（Bottom-upapproachmapping）第二节基因组测序与序列组装基因组测序策略13第十八章基因组学课件14基因组测序方法与组装末端终止法化学修饰法荧光标记毛细管电泳测序DNA芯片杂交测序基因组测序方法与组装15第三节基因组图谱构建与应用人类基因组遗传图谱的构建1.经典遗传图谱的构建首先判断用来做图的基因是否连锁，然后估计基因座位的图距，并排列出这些基因的相互远近关系，从而构建出一张基因的连锁图。2.现代遗传学图谱的构建建立精细的人类遗传图谱的关键是获得足够多的高度多态性的标记第一代：RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorphism）第二代：STR（shorttandemrepeat）第三代：SNP（singlenucleotidepolymorphism）第三节基因组图谱构建与应用人类基因组遗传图谱的构建16物理图谱的构建细胞遗传学图谱（cytogeneticmap）：是将基因或DNA片段直观定位于染色体上的物理图图谱，也称染色体图谱（chromosomemap），它是把基因或其他被分离出的DNA片段定位在它所在的染色体区域，并且粗略地测出他们之间相聚的碱基长度。限制酶切图谱是由一系列位置确定的多种限制性内切酶酶切位点组成，以直线或环状图式表示。叠连群图谱是分辨在基因文库克隆中叠连群插入片段的顺序关系，通过相互邻接的两个片段间存在的重叠部分，推断出各叠连群覆盖整个染色体的克隆片段在染色体上的顺序。物理图谱的构建17基因组图谱的应用1.寻找新的基因2.基因的克隆与分离3.基因功能的预测4.比较基因组学研究5.基因定位基因组图谱的应用18第五节比较基因组学和功能基因组学研究比较基因组学(comparativegenomics)是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种进化关系等生物学问题的学科。功能基因组学运用高通量技术来系统分析基因功能及基因间相互作用、基因组的时空表达以及发现和寻找新基因。第五节比较基因组学和功能基因组学研究比较基因组学(com19基因打靶：指通过转染的DNA序列与细胞内同源的基因组序列（靶序列）之间进行同源重组，以改变靶序列来研究其结构和功能或进行基因治疗的技术。反义mRNA技术：通过向细胞导入一段与特定编码mRNA互补的非编码RNA链，使其与该段mRNA特异性结合而定向阻抑靶基因表达的技术。RNA干扰：双链RNA特异性地作用于与其序列配对的基因而抑制其表达的现象。基因打靶：指通过转染的DNA序列与细胞内同源的基因组序列（靶20蛋白质组学(proteomics)蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质组成、结构与功能及其活动规律的学科。蛋白质组（proteome）是指由一个基因组所表达的全部相应蛋白质。蛋白质组与基因组的根本区别：研究手段：高通量、大规模HLPP(HumanLiverProteomeProject)的科学目标是：构建蛋白质表达全谱和蛋白质修饰谱，绘制蛋白质相互作用连锁图和细胞定位图，建立符合国际标准的肝脏标本库，发展规模化抗体制备技术并建立肝脏蛋白质抗体库，建立完整的肝脏蛋白质组数据库，寻找药物作用靶点和探索肝脏疾病防治诊治的新思路和新方案。蛋白质组学(proteomics)21生物信息学与后基因组学生物信息学（bioinformatics）：是运用计算机技术和信息技术开发新的算法和统计方法，对生物实验数据进行分析，确定数据所含有的生物学意义，并开发新的数据分析工具以实现对各种信息的获取和管理的学科。后基因组学：旨在群基因组水平研究基因功能、相互关系及调控机制为主要内容的学科，统称为后基因组学。生物信息学与后基因组学22第六节基因组的进化基因组进化的分子基础基因突变、遗传重组、染色体畸变基因组的起源1.RNA起源假说2.原基因组的形成基因组的进化1.基因组大小的进化2.基因组的分子进化第六节基因组的进化基因组进化的分子基础23第十八章基因组学和后基因组学基因组学：是研究基因组的组成、结构和功能的学科。结构基因组学：着重研究基因组的结构并构建高分辨率的遗传图、物理图、序列图和转录图以及研究蛋白质组成的学科。功能基因组学：主要是利用结构基因组学研究所得到的各种信息在基因组水平上研究编码序列及非编码序列生物学功能的学科。第十八章基因组学和后基因组学基因组学：是研究基因组的组成24人类基因组计划1990年正式启动；2000年6月26日完成工作草图；2001年2月12日中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国的Celera公司联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果；2003年4月15日，上述6国又共同宣布了人类基因组序列图完成；2004年10月，国际人类基因组测序联合体在nature周刊上发表了人类基因组常染色质全序列测定的论文。第一节人类基因组计划与基因组学人类基因组计划第一节人类基因组计划与基因组学25人类基因组的结构特点1.大小全长3.2×109bp（3200Mb）基因序列1.2×109bp（1200Mb）基因间序列2.0×109bp（2000Mb）基因平均长27kb，平均9个外显子／基因，编码序列平均1340bp／基因2.编码序列小仅占1%3.非编码序列大占98%以上4.重复序列多人类基因组的结构特点26第十八章基因组学课件27第十八章基因组学课件28遗传标记形态标记细胞学标记蛋白质标记DNA标记DNA标记的优点：不受环境的影响，不受发育阶段的限制，不受个体和生物器官的限制；基因组DNA变异丰富，可供选择的分子标记数量大大超过形态标记、细胞学标记和蛋白质标记的数量；大多数DNA分子标记是共显性的，符合孟德尔遗传规律可供遗传标记作图。遗传标记29RFLP标记（restrictionfragmentlengthpolymorphism）称为限制性片段长度多态性，是指一种限制性内切酶切割来自不同个体基因组的DNA或某一个基因，会得到不同长度的DNA片段，表明在这种被切割的不同个体的DNA分子上，内切酶的识别序列有差异，这种差异反映在酶切片段的长度和数目上。AFLP标记

AFLP是扩增片段长度多态性（amplifiedfragmentslengthpolymorphism）,在AFLP分析中显示多态性的DNA片段不是由于限制性内切酶酶切基因组DNA产生的，而是通过PCR扩增基因组DNA的模板产生的。RFLP标记（restrictionfragmentle30VNTRs标记：又称可变数目串联重复（variablenumberoftandemrepeats）标记，呈共显性遗传，符合孟德尔传递规律。STS标记：序列标签位点（sequence-taggedsite）是在染色体上定位的、序列已知的单拷贝DNA短片段。SNP标记：单核苷酸多态性标记（singlenucleotidepolymorphism）标记是同一物种不同个体基因组的DNA的等位序列上单个核苷酸存在差别的现象。VNTRs标记：又称可变数目串联重复（variablenu31第十八章基因组学课件32第十八章基因组学课件33第十八章基因组学课件34遗传图谱（geneticmap）：又称连锁图（linkagemap），是指确定基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离物理图谱（physicalmap）：指各遗传标记之间或DNA序列两点之间，以物理距离来表示其在DNA分子上的位置而构成的位置图，以实际的碱基对或百万碱基对长度来度量其物理距离。模式生物基因组研究遗传图谱（geneticmap）：又称连锁图（linkag35第二节基因组测序与序列组装基因组测序策略1.自上而下（top-downmapping）2.全基因组鸟枪法（whole-genomeshotgunmethod）自下而上（Bottom-upapproachmapping）第二节基因组测序与序列组装基因组测序策略36第十八章基因组学课件37基因组测序方法与组装末端终止法化学修饰法荧光标记毛细管电泳测序DNA芯片杂交测序基因组测序方法与组装38第三节基因组图谱构建与应用人类基因组遗传图谱的构建1.经典遗传图谱的构建首先判断用来做图的基因是否连锁，然后估计基因座位的图距，并排列出这些基因的相互远近关系，从而构建出一张基因的连锁图。2.现代遗传学图谱的构建建立精细的人类遗传图谱的关键是获得足够多的高度多态性的标记第一代：RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorphism）第二代：STR（shorttandemrepeat）第三代：SNP（singlenucleotidepolymorphism）第三节基因组图谱构建与应用人类基因组遗传图谱的构建39物理图谱的构建细胞遗传学图谱（cytogeneticmap）：是将基因或DNA片段直观定位于染色体上的物理图图谱，也称染色体图谱（chromosomemap），它是把基因或其他被分离出的DNA片段定位在它所在的染色体区域，并且粗略地测出他们之间相聚的碱基长度。限制酶切图谱是由一系列位置确定的多种限制性内切酶酶切位点组成，以直线或环状图式表示。叠连群图谱是分辨在基因文库克隆中叠连群插入片段的顺序关系，通过相互邻接的两个片段间存在的重叠部分，推断出各叠连群覆盖整个染色体的克隆片段在染色体上的顺序。物理图谱的构建40基因组图谱的应用1.寻找新的基因2.基因的克隆与分离3.基因功能的预测4.比较基因组学研究5.基因定位基因组图谱的应用41第五节比较基因组学和功能基因组学研究比较基因组学(comparativegenomics)是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种进化关系等生物学问题的学科。功能基因组学运用高通量技术来系统分析基因功能及基因间相互作用、基因组的时空表达以及发现和寻找新基因。第五节比较基因组学和功能基因组学研究比较基因组学(com42基因打靶：指通过转染的DNA序列与细胞内同源的基因组序列（靶序列）之间进行同源重组，以改变靶序列来研究其结构和功能或进行基因治疗的技术。反义mRNA技术：通过向细胞导入一段与特定编码mRNA互补的非编码RNA