人类基因组计划及基因测序

第二代测序技术—— 454测序系统
（乳液，其实是一个注水到油的独特过程）： 将这些单链结合在水油包被的直径约28的磁珠上，并在其上面 孵育、退火。乳液最大的特点是可以形成数目庞大的独立反应 空间以进行扩增。
第二代测序技术—— 454测序系统
焦磷酸测序： 测序反应以磁珠上大量扩增出的单链为模板，每次反应加入 一种进行合成反应。如果能与待测序列配对，则会在合成后 释放焦磷酸基团。释放的焦磷酸基团会与反应体系中的硫酸 化学酶反应生成。生成的和荧光素酶共同氧化使测序反应中 的荧光素分子并发出荧光，同时由板另一侧的照相机记录， 最后通过计算机进行光信号处理而获得最终的测序结果。
12号染色体——自我组装。基因是编制好的一连串程序，自我运行功能。
13号染色体——史前。你知道你为什么能消化牛奶?你祖宗几千里以前就学会了“偷奶”。
14号染色体——永生。寿命长短实在不好说。万一哪个基因调皮一下，你就挂了。
15号染色体——性别。你出生真不是自个儿决定的事，是男是女，你爸妈也没法决定。
iontorrent相比亍其他测序技术来说丌雹要昂贵癿物理成像等设备因此成本相对来说会低体积也会比较小同丌过整个芯片癿通量并丌高目前是10g左右但非常适合小基因组和外显子验证癿测序
人类基因组计划及基因测序
基因组计划
第三代测序技术—— 技术
原理： 对零模波导中的单个荧光分子进行高灵敏度检测，从而快速获 得序列信息。 聚合酶和模板结合,4色荧光标记 4 种碱基（即是）,在碱基配对 阶段,不同碱基的加入,会发出不同光,根据光的波长与峰值可判 断进入的碱基类型。同时这个 聚合酶是实现超长读长的关键之 一,读长主要跟酶的活性保持有关,它主要受激光对其造成的损伤 所影响。
物理图谱： 是利用限 制性内切 酶将染色 体切成片 段，再根 据重叠序 列确定片 段间连接 顺序，以 及遗传标 志之间物 理距离碱 基对() 或 千碱基() 或兆碱基() 的图谱。
序列图谱（ ）：序列分析采用一个区域的序列重叠群使测序工作不 断延伸，使用其中的序列标记位点作为两个片段间的重叠区域，使 分别被测序的短序列进行正确的拼接，最后获得全序列图谱。
第三代测序技术——单分子测序技术
案例：公司 系统 特点： 不需要扩展，消除了潜在的扩展错误和不均匀。 可以直接阅读的序列。例如：直接使用反转录酶，边反转录合
成边测序。 可以直接阅读包括甲基化在内的修饰。例如：使用甲基化和非
甲基化碱基的合成速率上的差异来进行区分。 读长更长。系统可以测到1000以上。 速度更快。
第二代测序序列 片段，并添加接头； ，吸附流动片段 桥式扩增与变性：碱基 的信号强度放大 测序：原理同时对扩增产物的3’ 端进行修饰，这是为下一步的 测序过程作的准备。3’修饰 的微珠会被沉积在一块玻片上。 在微珠上样的过程中，沉积小 室将每张玻片分成1个、4个 或8个测序区域。
1号染色体——生命。讲生命的诞生，来源。 2号染色体——物种。人类发展和近亲之间的分别。
人
3号染色体——历史。孟德尔以及其他科学家在遗传学上做出的贡献。 4号染色体——命运。你的命运完全在你的基因里。
种
5号染色体——环境。推翻让读者觉得基因是简单的分割开来的。
自
6号染色体——智慧。基因的存在不是为了致病的 7号染色体——本能。解释行为遗传学和进化心理学结论对人类的影响。
第二代测序技术
特点： 大大降低了测序成本的同时， 大幅提高了测序速度， 持了高准确性， 序列读长方面起第一代测序技术则要短很多。
第00长的小片段，并在片段两 端加上不同的接头，或将待测变性后事件的结果，这样我们也不必为它们负责。
人类基因组计划——四大遗传图谱
遗传图谱 序列图谱
转录图谱
遗传图谱：又称连锁图谱（ ），它是以具有遗传多态性（在一个遗 传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于 1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中 两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1）为图 距的基因组图。
转录图谱（ ）：是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上 绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类 基因组中鉴别出占具25%长度的全部基因的位置、结构与功能，最 主要的方法是通过基因的表达产物反追到染色体的位置。
基因测序——触手可及
测序技术
测序：是对分子的一级结构的分析。 意义： 分析基因组核苷酸排列序列 分析基因序列 基因定点诱变的基础 基因工程载体构建中序列定位和排序的基础 确定序列中蛋白质的编码区 历程： 第一代测序技术：双脱氧链终止法、化学降解法 第二代测序技术：焦磷酸测序、连接酶测序 第三代测序技术：单分子荧光测序 第四代测序技术：纳米孔测序
的技术， 超高读长； 高通量； 易集成，小型化； 速度快，测序时间更少； 数据分析更为简单； 实现了从低读长到超高读长、从光学检测到电子传导检测的双
重跨越。
其他测序技术——
原理：布满小 孔的高密度半 导体芯片， 一 个小孔就是一 个测序反应池。 当聚合酶把核 苷酸聚合到链 上时，会释放 出一个氢离子， 反应池中发生 改变，位于池 下离子感受器 感受到信号， 信号再转化为 数字信号。
第二代测序技术——技术
连接酶测序： 没有采用聚合酶，而采用了连 接酶。其底物是8碱基单链荧光 探针混合物，将其表示为： 3’5’。探针的5’末端分别标 记了5、 、3、6这4种颜色的荧 光染料。这个8碱基单链荧光探 针中，第1和第2位碱基（）上 的碱基是确定的，并根据种类 的不同在6-8位（）上加上了不 同的荧光标记。这是的独特测 序法，两个碱基确定一个荧光 信号，相当于一次能决定两个 碱基。这种测序方法也称之为 两碱基测序法。
基因 分类
结构基因 外显子 （编码序列) 内含子（非编码序列)
非结构基因 顺式作用元件
启动子 上游启动子元件 反应元件 增强子 沉默子 (A)加尾信号
反式作用因子
基因组——完整的单倍体序列
基因组（）： 指单倍体细胞中包括编码序列和非编 码序列在内的全部分子。
人类基因组（人类基因体）： 是指人的基因组，由23对染色体组成， 其中包括22对体染色体、1条X染色 体和1条Y染色体。 人类只有一个基因组，大约有2-3万 个基因。人类基因组含有约30亿个碱 基对，
人类 基因组
计划
基因组 概述
基因 测序
基因组概述
双螺旋的发现 ——里程碑
1953年，沃森和克里克提出了 双螺旋结构,标志着生物科学的发展进入了分子生 物学阶段，使遗传的研究深入到分子层次,“生命之谜”被打开,人们清楚地了解 遗传信息的构成和传递的途径。
基因——控制生物性状的基本遗传单位。
基因（）： 带有遗传讯息的片段称为基因。
人类基因组计划
➢人类基因组计划概述 ➢目的与意义 ➢《人种自传23章》 ➢遗传图谱
人类基因组计划——概述
人类基因组计划( , )： 是由美国科学家于1985年率先提出，于1990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 预算达30亿美元的人类基因组计划。 意义： 人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大 科学计划。 被誉为生命科学的“登月计划”。 中国： 中国于1999年9月积极参加到这项研究计划中的，承担其中1% 的任务，即人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任 务。中国因此成为参加这项研究计划的唯一的发展中国家。
第一代测序技术——化学降解测序法
原理： 先对待测末端进行放射性标记， 再通过4-5组相互独立的化学反 应分别得到部分降解产物，其中 每一组反应特异性地针对某一种 或某一类碱基进行切割。因此， 产生4-5 组不同长度的放射性标 记的片段，每组中的每个片段都 有放射性标记的共同起点，但长 度取决于该组反应针对的碱基在 原样品分子上的位置。此后各组 反应物通过聚丙烯酰胺凝胶电泳 进行分离，通过放射自显影检测 末端标记的分子，并直接读取待 测片段的核苷酸序列。
第四代测序技术——纳米孔测序技术
原理：分子在通过纳米孔道时，会对通过纳米孔的电流，或横 穿过纳米孔的电流（隧穿电流）产生影响，而每种不同的分子 通过时，对电流产生的影响具有可区别的差异。于是利用这种 差异，纳米孔测序技术就可以识别基因中碱基（对）的排列顺 序。
第四代测序技术——纳米孔测序技术
特点： 物理方法，无需生物化学预处理，直接对进行读取； 真正实现单分子检测和电子传导检测相结合的测序方法； 完全摆脱了洗脱过程、扩增过程； 成本低廉：最有希望实现1000美元基因组甚至100美序过程中通过 检测信号的变 化来获得序列 碱基信息。
其他测序技术——
特点： 相比于其他测序技术来说，不需要昂贵的物理成像等设 备，因此，成本相对来说会低，体积也会比较小，同时操作时内完成，不过整个芯片的通量并不高， 目前是10G左右，但非常适合小基因——记忆。想知道为嘛你记东西老是学完就忘么。
17号染色体——死亡。癌症啊!癌症啊!
18号染色体——历史。基因工程这玩意儿。
19号染色体——预防。你又想知道，你又不想知道。
20号染色体——政治。无知导致的悲剧。
21号染色体——优化人种论。优化人种的历史和现在遗留下来的歧视。
22号染色体——自由意志。休谟之叉：我们的行为要么是事先已经被决定了的，这样我
传
23 8号染色体和9号染色体——X和Y染色体——冲突。性染色体，同性恋是否遗传。
8号染色体——自身利益。基因组97%都不是真正的基因。基因指纹测试技术。
9号染色体——疾病。解释了血型的不同以及基因对疾病的抵抗力。 10号染色体——压力。外部事件对基因的影响。
章
11号染色体——个性。性格的天生以及后天对性格的影响。
测序技术——发展历程
第一代测序技术
第一代测序技术的主要特点： 优点： 测序读长可达1000， 准确性高达99.999%， 从头测序，从头组装 缺点： 测序成本高， 通量低， 难以大规模的应用
第一代测序技术——双脱氧链末端终止法
原理：由于的2’和3’都不含羟基，其在的合成过程中不能形 成磷酸二酯键，因此可以用来中断合成反应，在4个合成反应 体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的（分为： 和），通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确 定待测分子的序列 缺点：1、测定步骤繁琐。一个步骤重复四次，因此需要大量 相同的 拷贝，样本需求量大； 2、不能测定太长的 序列。 意义：测定了第一个基因组序列，是噬菌体X174的，全长 5375个碱基。 自此，人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力，并以此为开 端步入基因组学时代。 在2001年，完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的法为其 测序基础。
基因测序——主流测序平台价格对照表
微生物组测序 个体基因组测序 宏基因组测序 全基因组测序
16测序 ……
基因测序 未来
无限可能 ……
谢谢！
谢谢
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
人类基因组计划——概述
目的：揭开组成人体2.5万个基因的30亿个碱基对的秘密； 方法：要发现所有的人类基因，找出它们在染色体上的位置，
破译人类全部遗传信息，同时绘制出人类基因的图谱。 结果： 2001年人类基因组工作草图的发表（由公共基金资助的国际人
类基因组计划和私人企业塞雷拉基因组公司各自独立完成， 并分别公开发表）被认为是人类基因组计划成功的里程碑。 截止到2005年，人类基因组计划的测序工作已经完成。 意义： 解码生命、 了解生命的起源、 了解生命体生长发育的规律、 认识种属之间和个体之间存在差异的起因、 认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、 为疾病的诊治提供科学依据。