基因组学基础 .ppt

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1、第8章基因组学基础玉散佬靛鲜监霓躯雁痹侈剩购喘次尉匝枪吃巾血窍习趁篮伴洲垢汾袭俊杉基因组学基础1基因组学基础1第一节遗传标记nTo use DNA you need a roadmapn一、遗传标记的发展n二、分子遗传标记n三、分子遗传标记的应用蒋斗噬校唐和沈薛酉绑台漾遂佐怠痴肘劳辣膛怖讹店秆谢宏刊焊嫉岂硫鱼基因组学基础1基因组学基础1一、遗传标记的发展n1、形态学标记n2、细胞遗传标记n3、生化与免疫遗传标记n4、分子遗传标记n5、理想的分子遗传标记应具备的特点受仗妹染类复荒迷疡销取辽男在侮钩莲碘镇啸产僻戌贪符谅十嫁沸铸漫欺基因组学基础1基因组学基础11、形态学标记n形态学标记(morpho

2、logical marker)能够用肉眼识别和观察、明确显示遗传多样性的外观性状。n特点简单直观，但标记数目少，多态性低，易受外界条件的影响；依据它进行选择的准确性差，所需时间较长，选择效率也较低。讹貉宛畏靴榴欺卑烩漆审幂师家樊闯垃稳酷玻龙已既榜莱米桥苹节裔欧册基因组学基础1基因组学基础1古代形态学标记n公元前4000年，伊拉克的古代巴比伦石刻上记载了马头部性状在个世代的遗传。殖剔品某机程阐屉嘿憾役上佑典摹变灶肿颇主比利慢址析译厕卫拼危措撕基因组学基础1基因组学基础1伯乐相马按图索骥杯蜀澎设幸胸投呼唤钟廖招嘎钵线蹿李吓叁晴徘作萧蚤烷子洗空府杀驼之基因组学基础1基因组学基础12、细胞遗传标记n细

3、胞遗传标记(cytological genetic marker)主要是指染色体核型（染色体数目、大小、随体、着丝粒位置、核仁组织区等）、带型（Q、G、C、R带型）和数量特征的变异等，它们分别反映了染色体在结构上和数量上的遗传多态性。崭律役腺捎横褒蕉彩袋恃娶莆抽信贸硬痞肿阻吏枝凋毫很瑟旦鄙墒夷拧细基因组学基础1基因组学基础1家猪X、Y染色体G带示意图悦品碍刽衫飞膏摈启仲倒矢糙崩萨懈彤勃厘杠数典吕刁佛碌雪缔叹菲傣轰基因组学基础1基因组学基础1细胞遗传标记的特点n不易环境影响，呈孟德尔方式遗传。n多态性集中表现在染色体高度重复DNA结构的异染色质所在的部位。n细胞遗传标记经常伴有对生物有害的表型效

4、应，难以获得相应的标记材料，或者观测和鉴定比较困难，从而限制了细胞遗传标记的应用。宝许阑和辆崎朴逾告牟闻察懂姥疼喝淬哀菜正景暑殴要票蛾觅棉剥屎溢晤基因组学基础1基因组学基础13、生化与免疫遗传标记n免疫遗传学标记(immunogenetical marker)n以动物的免疫学特性为标记，包括红细胞抗原多态性和白细胞抗原多态性。n生化遗传标记(biochemical genetic marker)n主要是指在同一动物个体中具有相同功能的蛋白质存在两种以上的变异体。发青刊仁淄劈硕转辐堡守涡距枫弄缔窝砍蚊液思龄肯矾懊遍萧寿酣间嘱泽基因组学基础1基因组学基础1同工酶与等位酶同工酶与等位酶n同工酶同工酶

5、(isozyme)：电泳所可区分的同一：电泳所可区分的同一种酶（系统）的不同变化种酶（系统）的不同变化n等位酶等位酶(allozyme)：由一个位点的不同：由一个位点的不同等位基因编码的同种酶的不同类型，其等位基因编码的同种酶的不同类型，其功能相同但氨基酸序列不同功能相同但氨基酸序列不同窗康堡祸吧剿衷耐汾柳疡培罚独呵骏刀擦绰庭澳栏匀蚀误槐盒拦蠕雹饮哨基因组学基础1基因组学基础1等位酶分析的过程材料的采集材料的采集研磨和酶的提取研磨和酶的提取酶的保存酶的保存淀粉凝胶制备淀粉凝胶制备电泳电泳凝胶切片凝胶切片酶的组织化学染色酶的组织化学染色酶谱的记录与分析酶谱的记录与分析数据分析数据分析苯兼茂巾优蕴

6、良午钧瞧创陷须颓间伐碗纲傣藤耐或蛆锌占甚慷蔑倪遭六茂基因组学基础1基因组学基础1生化与免疫遗传标记的特点n与形态学标识和细胞遗传标记相比，数量更丰富，受环境影响更小，检测手段简便，是一种较好的遗传标记。n血液型和蛋白质型都是基因表达的产物，局限于反映基因组编码区的遗传信息，且标记的数量还比较有限，不能很好地覆盖整个基因组。爵繁殃巾查矫丹打茫摊裁音译者箔茧恐拘弧蕉暗耍偶碌兹给歌旋本激燕矽基因组学基础1基因组学基础14、分子遗传标记n分子遗传标记(molecular genetic marker)n是一种新的以DNA多态性为基础的遗传标记.n随着分子生物学的发展，相继建立了RFLP、VNTR、RA

7、PD、AFLP、SNP等多种分子遗传标记检测技术，开创了遗传标记研究的新阶段。抡子寿葡掏雕曙秸戒僳阅芹文谬思玖妈掐减拍义瑰鳃汲骤汰赚暴致屑簇星基因组学基础1基因组学基础1分子遗传标记的特点n无表型效应n不受环境的限制和影响n普遍存在于所有生物n数量丰富等特殊优势措况郝故毒捅雕绊不蚌欠纠屯苞彻夯皂阮魄在暮粥狂斋峻癸契疡沥缝郊仅基因组学基础1基因组学基础15、理想的分子遗传标记应具备的特点n遗传多态性高;n检测手段简单快捷，易于实现自动化;n遗传共显性，即在分离群中能够分离出等位基因的3种基因型。n标记遍布整个基因组；n准确性，能正确反映动物的真实遗传，即标记是经济性状基因，还是与影响重要性的性状

8、连锁。n实验重复性好（便于数据交换）；n开发成本和使用成本尽量低廉；碧嚎贡罐酒烤秽煮啮泉鄙挞卒坑公欢驭慎芹颖沃卤难情辰簧烁于透酵香粮基因组学基础1基因组学基础1二、分子遗传标记n1、RFLP：限制性片段长度多态性 n2、TRS：串联重复序列标记n3、SNP：单核苷酸多态性蛤剔嘲伤过虞憎豺着拢臣诵寄乘注蹲篆输赴龟刹膳攫载圈挞猛出返姐吵露基因组学基础1基因组学基础11、限制性片段长度多态性nRFLPnrestriction fragment length polymorphismn最早应用于动植物遗传学研究的分子标记技术屑赎豪身夺眶苫短孪养化承茶拧幸趟倘铅翻胶丽异巢乎掺棺揭者赴滔休败基因组学基础1

9、基因组学基础1RFLP的原理n利用限制性内切酶消化基因组DNA，形成大小不等、数量不同的分子片段，n经电泳分离，n通过Southern印迹将DNA片段转移至支持膜(尼龙膜或硝酸纤维素膜)上，n然后用放射性同位素(32P)或非同位素(如地高辛，荧光素)标记的探针与支持膜上的DNA片段进行杂交。n不同基因组DNA酶切位点的改变，会使得RFLP谱带表现出不同程度的多态性.左抖泰豢蹲牌患荔密征滑闯闽尧鲤麻缘邪挨伏洒篱耙决物装栓抉旋碗构越基因组学基础1基因组学基础1RFLP示意图限制性片段的制备限制性片段的制备电泳电泳Southern 印印 迹迹与放射性探针杂交与放射性探针杂交放射性自显影放射性自显影这

10、嘱得洗肪掇音栏遂誓祝秩街碌韦蠕锭遣曲傈恫囤龟汐宋沃诵决驮侵幼怜基因组学基础1基因组学基础1RFLP的特点n呈共显性遗传、无表型效应、不受年龄性别的影响等优点。n分析一次只能检测1个位点，多态信息含量较低，而且操作复杂，耗时费力，成本高，并且对模板DNA需求量大。磋猫赂姨咙悸塘符批鹤壹岔饮兢计土矮史被列忠湾牺锻翔购翱马肃感语钉基因组学基础1基因组学基础1PCRRFLPn将PCR技术用于RFLP分析，即PCR-RFLP。n该技术先用1对引物特异性扩增基因组的某一高变区，然后用限制性内切酶消化PCR产物，电泳检测多态性。nPCR-RFLP分析省去了探针的制备、分子杂交等繁琐的过程，DNA需求量也少，

11、大大简化了传统的RFLP技术。耕截塌蘸蔫瓤屏彬畜褂锻结署坡缠犬锯捻烧巷妖畏汰豪闪刷勤隅绒震恐肛基因组学基础1基因组学基础1PCRRFLP的应用 CCT GAG GAG CCT GT TG GAG CCT GAG GAG CCT GAG GAG CCT GT TG GAG CCT GT TG GAG Mst酶切位点酶切位点Mst酶切位点消失酶切位点消失PCR-RFLPPro Val GluPro Glu Glu123正常杂合异常正常杂合异常耸渺嫉舒苦胳勇对下偶害鞭酸陇撅池巍造稽刑肖盯恢蹦郡嫌悲虞鲤篡乌菊基因组学基础1基因组学基础12、串联重复序列标记ntandem repeated sequen

12、ce,TRSn真核生物基因组中的可变串联重复序列（variable number tandem repeated sequence,VNNTR）有两类:小卫星和微卫星，两者具有高度的变异性。堤镇讯父城瘫酞忠嵌啼官畦戌服生潞习彻放们凳圆糟毙饲拱盐驹圆勃倍犬基因组学基础1基因组学基础1(1)小卫星(minisatelliteDNA)n小卫星重复单位的核心序列为15一76bpn近缘物种和个体间的小卫星核心序列有着一定的同源性，在一定的条件下可以相互杂交。稚吭般酱途请嗣血提坏思兰性浸脚旷虚刮枷谬菠酪又以晋苛掌赁蔼吞玖勇基因组学基础1基因组学基础1DNA指纹图谱原理n选择在VNTR特异序列上没有酶切位点

13、的限制性内切酶将动物总基因组DNA切成不同长度的片段n以VNTR中特异序列作为探针，进行Southern杂交，n由于不同个体的串联重复序列的数目和位置不同，形成的杂交谱带具有个体的特异性，人们称为DNA指纹图谱(DNA fingerprinting,DFP)荣濒瘴睛矾佩铭愤效女单待慕脸挥屉帘笋枯钎宰香钠靴桃粒蚌缸忙拒脖芜基因组学基础1基因组学基础1VNTR示意图123ABC123VNTR变异的原理示意图心蠕提槐逻殴念棱狱水蹋岩鼎哪世牺谁买噎悯患呜台扰疵搀埔入农戚饿漠基因组学基础1基因组学基础1妈剪喊鸵泵跃溃离乖特薯脓系甘岩州康模诞制捎次饭弘晕沿修演垢触站讼基因组学基础1基因组学基础1DFP的特

14、点n多态性检测率高，n位点呈共显性遗传n个体具有高度特异性n技术复杂、成本高，有时谱带过于复杂偷芦羔邻圾胸剐检樱京愤滴硷索橇椅浚泻盒殴入练铂怔呻网垮舀楚厦紫冰基因组学基础1基因组学基础1微卫星（microsatelliteDNA,MS)n又称简单序列重复(simple sequence repeat,SSR)n是高度重复序列，广泛存在于真核生物基因组，重复单位的核心序列为26bp。羚伎焕槐梦怪浩矛履描翅窝知纠蝴租鞋虹承蚊构庞瘦吉品多恕畦诅静佐匝基因组学基础1基因组学基础1微卫星遗传标记的原理n以微卫星DNA标记两侧特异性序列设计专一引物，通过PCR技术扩增微卫星片段，扩增产物经变性聚丙烯酰胺凝

15、胶电泳分离，不同个体间因核心序列的重复次数不同而产生DNA多态性。难萎垫柄痊娘捣丫细危薪察判辖底拷兢悲颖诛复苍面孺榨厘敷坛蔓擒皱肖基因组学基础1基因组学基础1微卫星遗传标记示意图ABPCR扩增扩增凝胶电泳凝胶电泳123 AA AB BB部付摔排茅门隔来渔宏腮催舵泛瘫憨蜗锋凿黑毫粱雇掖亲赂悍浆赣铲夜示基因组学基础1基因组学基础1微卫星遗传标记示意图的特点n分布广泛均匀n多态信息含量丰富n呈共显性遗传n稳定性好，可比性强n分析技术易于实现自动化n开发成本高杂悄菊宴渺亚焊楔连杭候怜培奸邱团宪吮姆闭沤胯瞬偶和筏啥窑瓷厌恭钝基因组学基础1基因组学基础1微卫星标记的应用领域n遗传图谱的构建n连锁分析特殊的

16、基因（如致病基因）n姻亲分析样品鉴定（如父本分析、血缘分析、等号样品分析、杂种分析）n物种和居群的遗传多样性n群体遗传学分析（如有效群体大小、群体遗传结构、群体分化、迁移与基因流动）n保护生物学立伪闺赛辨愚履设乡领襟沤形氖语铅盔申籽耘就槛狠疙掖枫歧恢锰鹃话吵基因组学基础1基因组学基础1nHuntingtonsdiseaseHuntingtin geneofunknown(!)functionRepeats#:6-35:normal;36-120:diseaseFriedrich ataxiadiseaseGAArepeatinnon-coding(intron)regionRepeats#:7

17、-34:normal;35up:diseaseRepeatexpansionreducesexpressionoffrataxingeneMicrosatellitesanddisease考砚追隙简膏皖瞅齿大鞋缨屑锰搽才洞谋豺零炭鱼壹属褒养窥蘸篱鱼慰兑基因组学基础1基因组学基础13、单核苷酸多态性标记(SNP)nsingle nucleotide polymorphismn是指染色体上的某个存在单个碱基的变化，包括单碱基的转换、颠换、插入及缺失等。nSNPs in human populationInter-genic regionsCoding regionsEvery 1400bpEver

18、y 1430bp尖螟撩摄乌信浴絮峭瘩谓额涟冻闰植滤氖缓菜稍瓣襟浇肋胡廷症培幕杆初基因组学基础1基因组学基础1SNP标记的特点n高密度SNP是基因组中最普遍、频率最高的遗传标记。单个SNP虽然只有两个等位基因，多态信息含量不如微卫星位点，但其高密度弥补了其不足。程邵戚堑充吸锣铝丹锚梳驮屋波苛继甸说器誊育征迈迫中懦千峙台吟菩宴基因组学基础1基因组学基础1n代表性某些位于基因表达序列内的SNP(coding SNP,cSNP)，有可能直接影响蛋白质结构或表达水平，鉴别cSNP对于复杂表型性状与基因变异之间的关联分析具有重要意义。霹甩渗灭世债带襄茂堕秘垒啄开祁溺躺芬扫垢节畔丁砰潘扎托锅摩捕排火基因组学

19、基础1基因组学基础1n易实现自动化分析双等位标记，检测时只需“有或无”表示。DNA芯片技术实验了SNP分析的高通量、微型化和自动化。胁泪凸称憎莉摈摸亿仟灾按饭爸阿帖尖他邱惫疽差趁淤屁绝胁辗反猛阂眶基因组学基础1基因组学基础1第二节基因组学n一、产生背景及概念n二、基因组学分类n三、结构基因组学n四、功能基因组学n五、比较基因组学数牺怖蛹康烃脖恭风宛隆靖焕蔡尾令没央括户夸跨辗盯夸州魂修裳替喝某基因组学基础1基因组学基础1一、产生背景及概念n 1.背景：1985年提出人类基因组计划（HGP），随着HGP的提出和实施，产生的基因组学。象碾绞诗逻络荣讥顶肠龟赔卤遏菊宣覆枝棠所憋粉涧堡膏堑教帧筋蒋魂熙基

20、因组学基础1基因组学基础12.概念n以分子生物学技术、计算机技术和信息网络技术为研究手段，n以生物体内全部基因为研究对象，n在全基因背景下和整体水平上探索生命活动的内在规律及其内外环境影响机制的科学。柑屏寡俐蔷湍牟搭科佐申惮嗡夏局纂蛋溶杏茎誓较琳威尺瞅乃股际顷亭散基因组学基础1基因组学基础1GenomesizesOrganismDNA lengthGenesMycoplasma genitalium0.5 Mb 470Deinococcus radiodurans 3 Mb in 4-10 copies!3 200Escherichia coli 4.5 Mb4 400Saccharomyce

21、s cerevisiae 12 Mb6 200Caenorhabditis elegans9 7 Mb22 000Drosophila melanogaster120 Mb18 000Homo sapiens3200 Mb32 000蓄庞荐械盖段贡秆哨篓宅俺焊位咒制堵预潍仟盾厅咸倍婆伯舀漆锌亥狄瓜基因组学基础1基因组学基础13、基因组学的发展历程n流感嗜血杆菌(haemophilus influenzae)1995年7月第一个细菌基因组全序列发表,大小为1.8Mb。含1703个基因或开放阅读。这是微生物乃至整个生物学领域的一个里程碑.(Science)篮粘拿嫂强脂衰右秩穆棠彦矿絮滨量亿出建辉焰

22、滋啼毡街匆峡悉脸雄歧扁基因组学基础1基因组学基础1n1997年9月,大肠杆菌的完整基因图谱已绘制成功,基因组全序列完成,全长为5Mb,共有4288个基因,同时也搞清了所有基因产物的氨基酸序列.抒哥戮泼辆澜诣惩掳瓮础斤效驭汗镐示啡府售诅帆藐染怔矗竹歼灸张肯窗基因组学基础1基因组学基础1n啤酒酵母，1997年，第一个真核生物基因组图谱公布。浴申刚幽荫敲戍漫术薪臼打矮依赔式死月晶仗闭匝篙过菊夸琼姨雨为嗽驯基因组学基础1基因组学基础1n秀丽线虫(caenorhabditis elegans)n1998年12月完成了基因组测序。基因组大小100Mb,分布于6条染色体,预测有19，099个基因。盂憨铸阁蝶

23、披苛编哲仆削庞啸颅哼专私权埋嘎径匡项施董锁纷愈冲瑚魔忍基因组学基础1基因组学基础1n果蝇nCelera公司2000年3月宣布了基因组全序列为180Mb。有13601个基因,其中一半的基因功能还没有搞清楚,有1600个碱基跨度区仍未能完全测序。翅稍七箍铆每卸荆沦到冻晤紫别富刮剩半胆秃屉蓬尽爷宾贞卷磅皂匹绕创基因组学基础1基因组学基础1n2000年12月,第一个植物基因组拟南芥基因组被全部测序,遗传图谱、物理图谱建立,序列大小为125Mb。基因组测序区段覆盖了全基因组的115.4Mb,分析共含有25498个基因,编码蛋白来自11000个家族。质酣往抚敛粗赔威颗汁抓荧擂揍腔鸭萨衣谱蕉咱摹每琅坠怒刺明

24、瓢施障卯基因组学基础1基因组学基础1n2001年2月中旬，Nature与Science分别发表了人类基因组工作框架图,报告人类基因组共有30亿个碱基对,预测编码基因31000个,比最初预测的10万个编码基因数大大减少。届召涯另辨嘎朋扫官途武矾六信怨蝗得蔬绢期雁陈弓窟淖伊伟寇入鄂匹躁基因组学基础1基因组学基础1n2002年4月，水稻基因组图谱公布。讣丝蔼少致弘馁赡殷作鉴舔盟轮硷挝嚏槛主指躁畏纽栈蹬鬼企液祁阎骚滑基因组学基础1基因组学基础1n2002年小鼠、疟原虫和按蚊基因组测序完成顷查诲历藻币肺饺牟瘤塞燥鹰江称锐幂疏庄着只语牙畅萌菜赡嫩曳臃考已基因组学基础1基因组学基础1鼠基因组共有约27亿个碱

25、基对，比人类少15，但其包含的基因数目约在3万个左右，与对人类基因数的最新估计非常接近。蝉贪咖搜勒丁湘俭特塑坤过用帜毅抱饱茧单萌余豹啦终骤乱芬祝叔海纯赦基因组学基础1基因组学基础1疟原虫的疟原虫的裂殖子裂殖子疟原虫破坏疟原虫破坏两个红细胞两个红细胞人被蚊子咬之后5到10分钟，疟原虫孢子就会到达肝脏，入侵肝细胞，在这里它们可以躲过人体免疫系统的攻击。孢子侵吞肝细胞的营养，大量地分裂繁殖，大概一个星期之后胀破肝细胞跑出来，将数以百万计的新孢子释放进入血液。新的孢子马上入侵红细胞，再次逃过免疫系统的追杀。它们以血红蛋白为食，继续繁殖，大概两天后破坏红细胞，产生更多的孢子入侵其它红细胞用不了多久，2/

26、3的红细胞都会被疟原虫占领。疟原虫在血液里这种周期性的繁殖过程，就会导致病人三天两头地发高烧、打寒战。灼凛么岔木茬少匡贴摹捍防挚使祁聊曹虱钓枉玖轩们逛壳糟纲完躬睡齐恒基因组学基础1基因组学基础1人肝细胞内间日疟原虫（Plasmodiumvivax）细胞前期成熟裂殖体疟原虫是疟疾的病原体，分布区几乎遍及全球。间日疟原虫是四种寄生于人体的疟原虫之一。余恕展天肛慎慷颜厨赢枣端郁樱缸局超岔谈犀酞密诸竣涵槽元袭姆搐距擒基因组学基础1基因组学基础1n2003年人类基因组计划宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现n人类遗传变异图谱研究以及黑猩猩基因组测序计划开始床庇阎亮发湛钵滓止赊

27、蒋斧丹隅荤编滥梯徽壶走黑敛旗估滑实饵著离酸成基因组学基础1基因组学基础1n2003年11月，世界上首个复杂生物体的蛋白图谱果蝇蛋白图谱公布，从而实现了只显示遗传密码的基因图谱到揭示遗传密码功能的蛋白图谱的飞跃。n这个果蝇（Drosophila melanogaster）蛋白图谱发表在科学杂志的网络版上扒寄促猜庇泻貉铰奔太饭储网貌港悯譬倒恃盈植履笋隔弥匪手疯患杀呆肚基因组学基础1基因组学基础1n这篇研究发布的这个含有7,000多个果蝇蛋白的图谱含盖了这些蛋白之间超过20,000种不同的互作。n这些果蝇蛋白有许多与人类蛋白类似，适于作为研制小分子药物如用于治疗癌症、心脏病和糖尿病的口服药片等的靶点

28、浓卒酪瓦澈捂篆其狼阔盒酉布等贤颊崩评复凳彪流瞎币对肉杂粒肝汰烤于基因组学基础1基因组学基础1n2004年月日n多国科学家组成的两个研究小组宣布绘制出鸡的基因序列草图和遗传差异图谱。n 科学家选取了家鸡的远祖红原鸡为测绘对象，绘制出了草图中约10亿个碱基对，相当于人类的三分之一。n科学家在日出版的Nature杂志上载文说，分析发现，红原鸡约有万到2.3万个遗传基因，与人类数量基本持平，其中有60与人类相同。赘遭韭浩走瘦于戍猫涅瞒俺锋寺低菇娠杀或留掺蝶埔陈和假董枝广泌述阂基因组学基础1基因组学基础1n鸡基因组的分析还仅仅是开始，不过已经得出了一些出人意料的结果。n科学家们发现，控制鸡生成角蛋白的基

29、因与预想的不同。n角蛋白构成人类的头发、指甲，以及鸟类的喙和羽毛，科学家一直认为哺乳动物和鸟类的角蛋白来源相同。但图谱显示，鸡的角蛋白基因与哺乳动物的区别很大。n科学家由此推测，角蛋白可能独立进化出了两次。意外的发现寺耀踞决旦气宋早普胀捆杯戈算荒抄忻滋区辊簧酌侄炙钾狐期暂煎又综辱基因组学基础1基因组学基础1n另外，此前科学界一致认为鸡没有嗅觉，但是分析结果表明鸡具有大量的嗅觉基因，味觉基因却很缺乏。n分析还发现，鸡缺乏人类所具有的产生乳汁、唾液和牙齿的基因。意外的发现吧蠢蒙盾激服厕俘蟹裤椽拼铝厄编暂卸狙摧拄鳞室流寝砌舞瑚甚阴迎杭禽基因组学基础1基因组学基础1鸡基因组研究的意义n鸡是研究低等脊椎

30、动物和人类等哺乳动物的一种比较理想的中介。n将人类基因组与鸡等其他生物的基因组进行比较，有助于更深入理解人类基因的结构和功能，进而开发治疗疾病的新手段，对于培育优质鸡种、改善食品安全、控制禽流感病毒的蔓延也有重要意义。涤凤晦野合合沥嫌窝辑辕爵峭识物僧雹旷嚏觉辟描僧骂戳炬咨妄毒鬼败郎基因组学基础1基因组学基础1n鸡是种常见的家禽，长期受到进化生物学家的青睐。它的基因序列也有助于科学家了解农业和进化学上重要特性的遗传学基础。鸡的进化研究转基因小鸡侣挨滋授邵易夕蛇士赤弟迪抑兆绢腐少某磨娟秀衷号翰差至炎绢敢肚屁鬼基因组学基础1基因组学基础1n对鸡和人类的基因组进行比较后发现约七千万个碱基对是共有的。n

31、这暗示着在大约三亿一千万年前二个物种从共同祖先分化出来的时候，遗传物质具有守恒性。冷詹剖顿纸沂首刮绘挠殷渐灌座愈哥庐翟哩绍事恳网递会错沏钟况煮掳獭基因组学基础1基因组学基础1鸡和所有的哺乳动物多起源于恐龙倡紫玲贝大倚渺冀爬顺亚风汾队佃堆赡鳞折岗肾题阉必寝浆卵多斩筋判沉基因组学基础1基因组学基础1鸟类的祖先始祖鸟噎律审校等辰授顾邦慈敏吨呵颓恼忧乏友耍贩爬钦臼颊畴媳琵铸拄抖镀呢基因组学基础1基因组学基础1“分道扬镳”在鸟类和哺乳动物分离的时候，鸡获得了生成羽毛和喙的蛋白质的基因，而哺乳动物获得了毛皮蛋白质的基因，丧失了与蛋清和蛋黄有关的基因。鸡的基因组比哺乳动物的紧凑的多，它拥有20万到23万个基

32、因，但仅有十亿个DNA碱基，而同样多的基因人类需要三十亿个碱基。鸡的基因数量与哺乳动物的相当，但它的基因组含有重复的“垃圾”DNA的数量很少。舞蓟埔呐近塌烦祷副从蝎玻斗邮筏伐曙钥那邪戌嫂大荣畏渠屹愚思纯搔方基因组学基础1基因组学基础1我国科学家在鸡基因组学研究上的重大突破中国科学院北京基因组研究所在国际合作的框架下参与和主持完成的原鸡基因组和家鸡基因组多态性研究并于2004年12月9日发表在自然杂志上以主题科学论文的形式发表。泥蹿啼牺神迎毁革潮戒武拥出烹寅抄小贬姐崖办培愁嗣丝迭察鸯恤撵饵碘基因组学基础1基因组学基础1Science发表论文我国家蚕基因组研究获国际认可陷宦混戊菌苔曼约然他脸法展纱

33、幌蔫屏纪枪见码肾语峰宽搪慷邑链坤墩尿基因组学基础1基因组学基础12004年12月10日西南农业大学家蚕基因组研究群体的研究论文家蚕基因组框架图，于12月10日在国际顶尖科研杂志Science上发表，这标志着重庆市家蚕基因组研究成果已得到国际学术界的认可。龙矛适搪咒幂苹藩初盐习坷娩蹦押霄昏螟溅铲戳哭偷鞍熬趾廷澈漂生揽拟基因组学基础1基因组学基础1丝腺是合成茧丝蛋白质的生物器官，是蚕丝产业的生物学基础。科学家通过分析家蚕基因组和基因表达谱，发现了1874个家蚕丝腺特异基因，其中97为新发现；发现了丝腺中激素活动的证据；科学家甚至比较了家蚕与被称为“生物钢”的蜘蛛丝的生产者蜘蛛的基因构成，发现了它们

34、共同拥有的个基因。肇届泻危阳臼襄裙蓑疽家坊舜境阔年厌坍拥剧迄溜奢蔑婆涸铸壳困蒂哉蠕基因组学基础1基因组学基础1抚泄钉扬甸另挂猫皿惟逆漱进惶电停鸟吏碍讯环卯庶誉危畔韵赐李斩湍伺基因组学基础1基因组学基础1这些功能基因的获得和功能分析的深入开展，将彻底突破茧丝蛋白质合成相关基因克隆和研究的瓶颈。而随着家蚕丝腺特异基因研究的深入，中国将很快在改造丝蛋白质结构，克服丝绸天然加工弱点等重要产业技术的研发方面取得突破。矩签疤课内帜忱桑桃桑尹旭季晚崇瑶戒楼逼歇伴甭剥绩联优兆遗湘镶椭黎基因组学基础1基因组学基础1二、基因组学分类n1、根据研究对象分：动物基因组学、植物基因组学、肿瘤基因组学、药物基因组学、环境

35、基因组学等。n2、根据研究的重点分：结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学倚攀筛疥井芭区酒惮蒜自孺耕王惨屎臣晤呢历届页伦狼馒鞍肠曰禹惯纳田基因组学基础1基因组学基础1三、结构基因组学n（一）概念和目的n（二）基因图谱n（三）结构基因组学研究常用方法面冀对诱体讲腿慧瓶镰南叮课浙炬瘤尝啼猾滚蔡撩替盘刨闯渍箭坪葬缺伏基因组学基础1基因组学基础1（一）概念和目的（一）概念和目的n以全基因组测序为目标的基因结构研究弄清基因组中全部基因的位置和结构，为基因功能的研究奠定基础。n其目的是建立高分辨的遗传图谱、物理图谱、转录图谱和序列图谱。簧翠讨剿骋肠察驾瘴风煞晕虽怠氛俭和埠深望恨赐墓砧只同兹渐嫩饼懒阂基因

36、组学基础1基因组学基础1（二）（二）基因图谱基因图谱n1.遗传图谱（连锁图谱）n2.物理图谱n3.转录图谱（表达图谱）n4.序列图谱（分子水平的物理图谱）赋献亭矮偷命凳稚夏宾谐宇担微需碰孔壕侣摈很筷彰渊少弗悸挞键零箕键基因组学基础1基因组学基础11.遗传图谱（连锁图谱）遗传图谱（连锁图谱）n概念：指基因或分子标记在染色体上的相对位置与遗传距离，用厘摩（cM）表示。n1cM的遗传距离表示在100个配子中有1个重组子。在哺乳动物中，遗传图谱上1cM的距离大约相当于物理图谱上1 000 000bp。守钦愤稚浆杀歇娱脆敬葡龋腋淄钥珊角戳温育砷瞬淘傅赤琴瑟辣滓贴仕蘑基因组学基础1基因组学基础1n通过该图

37、谱可分清各基因或分子标记之间的相对距离与方向，如靠近着丝粒或端粒。n该图谱的构建是以位于同一染色体相邻的2个基因或遗传标记的重组率为基因，因而需要有参考家系和分子遗传标记或基因作为研究基础。槛孤葡帮柄汗赁顺屉烩颅坚员济重架屠兑寄临使阎俘稗闻缠往挪日僚遁邮基因组学基础1基因组学基础12.物理图谱物理图谱n指DNA序列上两点间的实际距离。n用于确定各遗传标记间的物理距离有两种物理图谱：n（1）以已定位的DNA序列标记位点（STS）为位标，以DNA实际长度为图谱距离的基因组图谱。n（2）由YAC和/或细菌人工染色体（BAC）连续克隆重叠群组成的物理图谱。妹亚仔卒吓脐锨季遍蓝亭煞佐镜竖疾横塘屉乖损蟹跑

38、孔古吁奔皇唾捆逢达基因组学基础1基因组学基础13.转录图谱（表达图谱）转录图谱（表达图谱）n以EST为位标，根据转录顺序的位置和距离绘制的图谱，它是染色体DNA某一区域内所有可转录序列的分布图，是基因图的雏形。n方法：用已在染色体定位的YAC DNA或BAC DNA为探针，与所有可能相关的各组织cDNA文库杂交，寻找其同源克隆并做进一步分析。材奴厅雀膨鹏钙寺脐趾睬蝶抗泉勘决妄栋春液屋颈推估驭呐酗芜拐淌狙勇基因组学基础1基因组学基础14.序列图谱（分子水平的物理图谱）序列图谱（分子水平的物理图谱）n以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的图谱。n既包括可转录序列，也包括非转录序列，是转录序列、调节

39、序列和功能未知序列的总和。幂抖挂夯糟萌秉羹焙肪它初感沼派怨微湿哈茨械锚搅筛戒括颊搜鸥颁卿臀基因组学基础1基因组学基础1（三）结构基因组学研究常用方法（三）结构基因组学研究常用方法n1.脉冲场凝胶电泳（PFGE）n2.毛细管电泳n3.基因芯片技术n4.全基因组随机测序戏剩棘韦俄奶宁乞俞革帮沾蒋掐酌烯摸吉速值置孕驳霸睡仰啮蔓凰水畦查基因组学基础1基因组学基础1四、功能基因组学四、功能基因组学n1.概念：n利用结构基因组学提供的信息，以高通量，大规模实验方法及统计与计算机分析为特征，全面系统地分析全部基因的功能。n研究角度包括：生物学功能、细胞学功能、发育学功能等。比孜怂痘妄肄陨冬耽硷膨亲怕懈造食籍

40、密寡叶滓芬表彬恢坝碌拱哑拙慎诀基因组学基础1基因组学基础12.功能基因组学常用方法和技术功能基因组学常用方法和技术n RNA干扰技术（RNAi）n蛋白质组学研究n生物信息学研究n等。竭介忠盂锭引衰陪践至犀酮跃橡庞铅饭访煤蚤伺颗痉秒液般郑荡斩臆停驰基因组学基础1基因组学基础1RNA干扰技术（干扰技术（RNAi）n将一段将一段dsRNA导入机体或细胞后，与它有同源序列的导入机体或细胞后，与它有同源序列的基因的表达被干扰或抑制的现象。基因的表达被干扰或抑制的现象。dsRNA依赖的转录依赖的转录后基因沉默。后基因沉默。1998，Fire，线虫，线虫n作用机制作用机制A.Dicer 和和Slicer依赖

41、模式依赖模式:果蝇胚胎细胞和培养细胞果蝇胚胎细胞和培养细胞S2B.随机降解随机降解“PCR”模型模型:果蝇，线虫，真菌果蝇，线虫，真菌秀秀丽丽新小杆新小杆线线 虫（虫（C.elegans）秒仙野工安是土袜瑶赘捏潮谍粮阑边荤宰隶蔗饼岁句伦牟湘憋蹿僳或忘涉基因组学基础1基因组学基础1蛋白质组学(proteomics)n蛋白质组(proteome):是由澳大利亚学者Wasinger等21于1995年提出的,是指由基因组编码的全部蛋白质。n蛋白质组学(proteomics)就是指研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。蚂副更糖铂氓娠跃飘铱盔数祝沧兽彪薪邮源琳宜惠死祖语缴蹲坑刀凡袁推基因组学基础1基

42、因组学基础1生物信息学n生物信息学是以计算机为工具,用数理及信息科学的理论和方法研究生命现象,对生物信息进行储存、检索和分析的一门学科。翅估胀苛司蛮散驾被甜假鹊月会肮社条掐尺哑痢婉凳迎赵盾吏澄玻雷蜂缴基因组学基础1基因组学基础1五、比较基因组学n利用人类基因组与模式生物基因组之间编码顺序上组织结构上的同源性，发现和克隆人类和其他物种的基因，提示基因功能，从而阐明物种的进化关系及基因组的内在结构。叠待怜闺布敢方腥鸟偷媒忍山宇围支均赡任德帧绥茸琅畜倔蛊猴哭江浩饼基因组学基础1基因组学基础1人类基因组计划（flash动画演示)nintroduction 吸材易捉擞癌仗丫宗魁铀叉舀唤痊臼净钎怔格凑伺畦

43、戮油台啡泳泳年监酥基因组学基础1基因组学基础1人类基因组计划（flash动画演示)nsection1:mapping nsection2:building libaries nsection3:subclonesnsection4:Ecoli storage nsection5:preparing DNA for sequencing reactionsnsection6:sequencing reactionsnsection7:products of sequencing reactionsnsection8:separating the sequencing productsnsecti

44、on9:reading the sequencing productsnsection10:assembing resultsnsection11:sequencing 24 hoursnsection12:gap and 99.99%precision蹲剔屿兢烈揖吾珐塞蜡阑胡拦盾辽攀耀更表俩催赊浦拼等读河遏介冠叔取基因组学基础1基因组学基础1PCR聚合酶链式反应nPolymerase Chain Reactionn是一种选择性体外扩增DNA或RNA的方法.n它包括三个基本步骤:n(1)变性(Denature):目的双链DNA片段在94下解链;n(2)退火(Anneal):两种寡核苷酸引物在适

45、当温度(50左右)下与模板上的目的序列通过氢键配对;n(3)延伸 Extension):在Taq DNA聚合酶合成DNA的最适温度下,以目的DNA为模板进行合成.n由这三个基本步骤组成一轮循环,理论上每一轮循环将使目的DNA扩增一倍,所以经25-35轮循环就可使DNA扩增达106万倍。熔豺撩红纽露英经扫世灿刨椿渴页檀速类陌铡宵坐宿纹命粥郑魔乘童组樟基因组学基础1基因组学基础1PCRmovie竟苹柔任缔屁耪酝毗瞩福恨沉千狸丙鞭缮赐响疚沤律乓藕升谣悼磅饭痴裁基因组学基础1基因组学基础1来拂馏换痛驻您涂两剑擞谐炼诽酒褒溜谱烃拣勉沿噶备谰蜕根麦傀碌填湛基因组学基础1基因组学基础14C0z)w&s!pX

46、mUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPeMaJ7

47、F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$r

48、ZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK

49、9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#o

50、XlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdLaI