第四时期基因组和蛋白质组时期（1986~至今）1986[美].ppt

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1、第四时期: 基因组和蛋白质组时期 (1986 至今)1986 美 Dulbecco首次提出了“ 人类基因组 工程”1990 4月美国宣布人类基因组测序工作的5 年计划。1991 Stepken Fodor 把基因芯片的设想第一 次变成了现实.1992 10月美Vollrath D.等分别完成人类Y染 色体染色体的物理图谱.,1993 10月 美国公布了19931995年的人类基 因组测序工作计划，并预计2005年完成 整个的测序工作。1995 Smith,H.O等第一个细菌基因组流感嗜 血杆菌(H.influenzae)全基因组序列发表。1995 12月美、法科学家公布了有15000个标记 的

2、人类基因组的物理图谱。1996 Dietrich W.F等绘制了小鼠基因组的完整 遗传图谱。1996 10月Goffeau等完成了酵母基因组的测序1996 DNA芯片进入商业化,1997 Wilmut 完成了体细胞克隆1998 12月，第一个多细胞真核生物线虫的 基因组在Science上发表。 1999 Cate J.H第一次绘制出完整核糖体的 晶体结构，揭示了其中的很多细节。1999 国际人类基因组计划联合研究小组完成 了人类 第22号染色体测序工作。2000 3月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因 组测序。,2000 完成了人类第21号染色体的测序2000 6,26 人类基因组草图发表2000

3、 12,14 英美等国科学家宣布绘出拟南 芥基因组的完整图谱2001 1,12 中、美、日、德、法、英等国科 学家 (Nature,15日) 和美国塞莱拉公司 (Science,16日) 各自公布人类基因组图 谱和初步分析结果。约3万基因。,遗传学发展的新动态1.基因组(genome)学2.后基因组学3.蛋白质组学(Proteomics)4.生物信息学(Bioinformatic) 定义为分子生物学和计算生物学的交叉. 包含三个重要的内容:(1) 基因组信息学;(2)蛋白质的结构模拟;(3)药物设计.,第二节 遗传学在国民经济中的作用,遗传学与农牧业的关系 遗传学与工业的关系 遗传学在能源的开

4、发和环境保护中的应 用 遗传学在医疗卫生工作中的应用 遗传学在其他领域中的应用,第一部分遗传信息的传递规律和物质基础 第一章孟德尔定律,第一节孟德尔实验 孟德尔的功绩： 采用32个品种 观察了7对性状, 经8年研究， 发现了2个定律:独立分配和自由组合 定律，创立了“ 遗传学 ”,表 11 孟德尔的豌豆杂交实验7对性状的结果,二、孟德尔植物杂交实验 （一）设计严密，层次分明 1.亲本（parental generation )杂交,(1) 选材 (2) 选择研究的性状 (3) 采用正反交（reciprocal cross）(4) 设立对照实验,2. 杂种1代的观察： （filial gener

5、ation 1，F1 ) 确定了：显性（dominate）性状 隐性 (recessive) 性状3. F2 代的观察进行统计处理；采用大样本；将矮株进行移植；通过自交来研究其遗传结构。,4. F3代的研究,经观察统计： AA （1表型为显性（A） Aa （2,（二）科学推论： （1）遗传因子成对存在，形成生殖细胞 时彼此分离； （2）以A代表显性性状，a代表隐性性状 ，Aa表示杂合类型，那么在F2代中 后代的构成可用公式： 1A+2Aa+1a 表明了各种类型的基因型以及比例。,（三）精确验证 创用测交方法对推论加以验证 测交（test cross）： 是指将杂种后代和隐性亲本进行杂交， 回交

6、（back cross）： 是指杂种后代和任一亲本杂交。,第二节 孟德尔定律（Mendels laws）,对一对性状的观察得出了三条规律 （1）F1代的性状一致，通常和一个亲 本相同。得以表现的性状为显性， 未能表现的性状称隐性，此称F1一 致性法则。（2）在杂种F2代中，初始亲代的二种 性状（显性和隐性）都能得到表达；（3）这两性状的比例总为 3：1。,表1-2 六位学者重复孟德尔植物杂交实验的结果,一 分离律（Law of segregation）,1分离律的实质 控制性状的一对等位基因在产生配子时 彼此分离，并独立地分配到不同的性细 胞中。 2分离律的意义 （1）具有普遍性 遗传病约有4

7、344种（1988年） 侏儒（先天性软骨发育不全） 显性 裂手裂足 舞蹈病（Huntington）,白化 半乳糖血症 隐性 苯丙酮尿症 全色盲 早老症 自毁容貌综合征 （2）杂合体是不能留作种子,人类家谱分析中常用的符号 男 男女患者 女 男女携带者 不知性别 性连锁携带者 婚配 流产儿或死胎 近亲婚配 已故家庭成员 生育子女 先证者 同卵双生 I 人类家谱谱系 II 异卵双生 1 2 3,二 自由组合定律（law of independent assortment）,1自由组合律的内容： 即在配子形成时各对等位基因彼此 分离后，独立自由地组合到配子中2.自由组合律的实质： 配子形成时非同源染

8、色体自由组合,2自由组合的解释,3测交验证,4多对基因的杂交,(五) 孟德尔自由组合定律的意义,(1)自由组合定律广泛存在，如蜜蜂 的腐臭 病（foul brood）;(2) 使生物群体中存在着多样性， 使得生物 得以生存和进化 ;(3)可应用于育种。,第三节统计学原理在遗传学中的应用,一概率的概念 概率（probability） nA概率的公式为：P(A)=lim n nP(A)：A事件发生的概率。 n ：群体中的个体数或测验次数。nA：A事件在群体中出现的次数。,二 概率规则 1. 相乘定律： 独立事件: (independent events) P(AB) = P(A) P(B) 2相加

9、定律 互斥事件（matually exclusive events） P(A或B) = P(A) + P(B) 3. 组合事件（combining probability rule） P=1/21/2+1/21/2=1/2,4. 条件概率（conditional probability）,若事件与早先出现过的事件有列联关系，则在条件下的概率称为条件概率记为： （） （）（）,表1-4 事件A、A、B 和 B频数表 ,求：表型正常的孩子中杂合体的概率？ P(B|A)=P(AB)/P(A) P(A)=3/4; P(B)=1/2; P(AB)=1/2 P(A|B)=P(AB)/P(A)=（1/2）/

10、（3/4）= 2/3 反之如要求杂合体中表型正常的概率为: P(A|B)=P(AB)/P(B) =（1/2）/（1/2）= 1,三. 概率的计算和应用,棋盘法（Punnett square）,1. 分枝法（branching process）,AAbbCc aaBbCcAAaa bbBb CcCc 1CC= 1AaBbCC 1Bb 2Cc= 2AaBbCc 1cc= 1AaBbcc Aa 1CC= 1AabbCC 1bb 2Cc= 2AabbCc 1cc= 1Aabbcc,3利用概率来计算,AA Bb cc DD EeAa Bb CC dd Ee P AAAa BbBb ccCC DDdd E

11、eEe 要求的基因型 AA BB Cc Dd ee 概率 P = 1/2 1/4 1 1 1/4 = 1/32要求的表型 A B C D e 概率 P = 1 3/4 1 1 1/4 = 3/16,四 .二项分布和二项展开法,1. 对称分布： 第一个 第二个 概率 分布 孩子 孩子 男 男 1/21/2=1/4 P(pp)=1/4 男 女 1/21/2=1/4 2P(pq) = 1/2 女 男 1/21/2=1/4 女 女 1/21/2=1/4 P(qq)=1/4 (p+q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1/4 1/2 +1/4， 分布是对称的。,1不对称分布第一个 第二个 概率 分

12、布孩子 孩子 正常 正常 3/43/4=9/16 P(pp)=9/16 正常 患儿 3/41/4=3/16 2P(pq)=6/16 患儿 正常 3/41/4=3/16 患儿 患儿 1/41/4=1/16 P(qq)=1/16,3.计算单项概率 二项分布概率密度函数公式: 组合公式 Cmn =m!/n!(m-n)! n!/x! (n-x)! pxqn-x 正常 白化 n!/x! (n-x)! pxqn-x P 4 0 1(3/4)4(1/4)0 81/256 3 1 4(3/4)3(1/4)1 108/256 2 2 6(3/4)2(1/4)2 54/256 1 3 4(3/4)1(1/4)3

13、12/256 0 4 1(3/4)0(1/4)4 1/256,图111 杨辉三角,1 代数 1 1 1 1 2 1 2 1 3 3 1 3 1 4 6 4 1 4 1 5 10 10 5 1 5 1 6 15 20 15 6 1 6,五.好适度的测验（goodness of fit）,（一） 实际数和理论数的符合程度“点估计 ” 存在一些缺点： （1）单项的概率很小 （2）样本越大，单项概率越小“ 段估计 ” 计算实得比数的概率和比实得比数偏 差更大的比数概率的总和,紫花(Aa) 白花(aa) 紫花(Aa) 白花(aa) 1 : 1实验结果： 14株 6株问实得比数是否符合理论比？(20!/1

14、4!6!) (1/2)14 (1/2)6 = 0.037,后代个体数 2 4 6 8 10 20 40 80符合1:1的概率 0.500 0.375 0.312 0.273 0.246 0.176 0.125 0.089 (1/2)+(1/2)20组合 20:0 19:1 18:2 17:3 16:4 15:5 14:6 13:7 12:8 11:9 10:10 概率 .000001 .0002 .0002 .001 .005 .015 .037 .074 .120 .160 .176组合 9:11 8:12 7:13 6;14 5:15 4:16 3:17 2:18 1:19 0:20 合计

15、概率 .160 .120 .074 .037 .015 .005 .001 .0002 .0002 .000001 1.000点估计：P = 0.037段估计：P= 0.116 P 0.05,1.统计的标准:P0.05 结果与理论数无显著差异，实 得值符合理论值。P0.05 结果与理论数有显著差异，实 得值不符合理论值。P0.01 结果与理论数有极显著差异， 实得值非常不符合理论值。,2. 2（Chi square method）测验,2=（d2/e） e : 为预期值 d：预期值和观察值之差 (1) 2测验应用于大样本 (2) 预期数不得小于5 (3) 所取数值不用百分比表示。,查卡方表(表1-7)：自由度 N=2 1=1当 X2=10 P 0.01 有极显著差异，结果不符合理论比。当X2= 0.05 P 0.30 无显著差异，结果符合理论比。,