02 基因组学课件---遗传图绘制
合集下载
《遗传学图谱》课件
随意交配、自交和杂交
探索随意交配、自交和杂交的作用以及它们在遗传学研究中的应用。
孟德尔的遗传学定律
学习奥地利生物学家格雷戈尔·约翰·孟德尔的遗传学实验和三大基本遗传定律。
遗传变异和基因突变
探索基因变异和基因突变的类型、原因以及对个体和种群的影响。
选择和遗传漂变
了解选择和遗传漂变如何塑造种群的遗传构成，并对进化产生重要影响。
遗传学研究中的实验设计
了解进行遗传学研究时常用的实验设计和方法，以及它们的优缺点。
遗传学模型和统计学方法
介绍遗传学研究中常用的模型和统计学方法，以帮助这是《遗传学图谱》的PPT课件，将为您介绍遗传学的基本概念和应用。让我 们开始探索这个激动人心而又充满潜力的科学领域吧！
遗传学图谱概述
本节将简要介绍遗传学的概念和研究对象，以及遗传学在科学领域中的重要 性。
遗传定位和遗传映射
了解如何通过遗传定位和遗传映射技术来寻找和确定基因在染色体上的位置。
基因组学ppt课件
锁图。这一方法包括杂交实验，家系分析。遗传图距 单位为厘摩(cM), 每单位厘摩定义为1%交换率。
2）物理作图（Physical mapping） 采用分子生物学 技术直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组
实际位置。物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂 种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR), 限 制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度， 即碱基对(bp, kb)。
散的顺序按原来位置组装,需要图譜 进行指导. - 基因组存在大量重复顺序,会干扰排序, 因此要高密度基因组图.
2)由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，为靶基因 的图位克隆(map based cloning)提供了可能。
3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正.
5
二、遗传图与物理图
1）遗传作图（Genetic mapping） 采用遗传学分析方 法将基因或其它DNA分子标记标定在染色体上构建连
由于同源染色体同一区段DNA序列的 差异，当用限制酶处理时，可产生 长度不同的限制性片段。
14
什么是RFLP标记？(2)
Var. A
Var. B
EcoR I will not cut this squence 15
什么是RFLP标记？(3)
16
(二) RFLP methodology
Cutting DNA into smaller fragments by restriction enzymes
2）生化特征表型。如人类血型系列分 析。
10
基因标记并非理想的标记，因为： - 可用作标记的基因十分有限。许多
性状都涉及多基因。 - 用基因做标记将在遗传图中留下大
片的无标记区段，因为存在大量的 基因间区。
2）物理作图（Physical mapping） 采用分子生物学 技术直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组
实际位置。物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂 种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR), 限 制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度， 即碱基对(bp, kb)。
散的顺序按原来位置组装,需要图譜 进行指导. - 基因组存在大量重复顺序,会干扰排序, 因此要高密度基因组图.
2)由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，为靶基因 的图位克隆(map based cloning)提供了可能。
3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正.
5
二、遗传图与物理图
1）遗传作图（Genetic mapping） 采用遗传学分析方 法将基因或其它DNA分子标记标定在染色体上构建连
由于同源染色体同一区段DNA序列的 差异，当用限制酶处理时，可产生 长度不同的限制性片段。
14
什么是RFLP标记？(2)
Var. A
Var. B
EcoR I will not cut this squence 15
什么是RFLP标记？(3)
16
(二) RFLP methodology
Cutting DNA into smaller fragments by restriction enzymes
2）生化特征表型。如人类血型系列分 析。
10
基因标记并非理想的标记，因为： - 可用作标记的基因十分有限。许多
性状都涉及多基因。 - 用基因做标记将在遗传图中留下大
片的无标记区段，因为存在大量的 基因间区。
基因组学课件遗传图绘制
处于染色体上的位置相对固定 同一亲本及其子代相同位点上的多态 性片段特征不变 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段， 具有共显性特点
Mechanism of DNA cleavage by the restriction
enzyme BamHI
In a RFLP, alleles may differ in the presence or absence of a cleavage site in the DNA
+ 长毛耳男人 ：患者的耳廓上长有长而硬的毛。这种病在印 第安人中发现的较多，高加利索人，澳大利亚土人、日本 人、尼日利亚人中也有少数发现
体细胞杂交定位法
+ 体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization) + 应用不同物种的细胞培养获 得 杂种细胞系
(hybrid cell line)，根据不同杂种细胞中保留 的极少数人的染色体与某些相关基因的对 应关系进行基因定位的方法
+ DNA标记
DNA标记
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms, 限制性片段长度多态 性) 简单序列长度多态性（Simple sequence length polymorphisrns, SSLPs） 单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNPs）
（1）限制性片段长度多态性(RFLP)
+ RFLP是指不同个体基因 组内的核苷酸序列因某 种原因产生碱基突变后 ，改变了某种限制性内 切酶的剪切位点，形成 了长度不等的限制性片 段
+ 限制性片段在人类不同 个体间呈现的多态性现 象称为限制片段长度多
Mechanism of DNA cleavage by the restriction
enzyme BamHI
In a RFLP, alleles may differ in the presence or absence of a cleavage site in the DNA
+ 长毛耳男人 ：患者的耳廓上长有长而硬的毛。这种病在印 第安人中发现的较多，高加利索人，澳大利亚土人、日本 人、尼日利亚人中也有少数发现
体细胞杂交定位法
+ 体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization) + 应用不同物种的细胞培养获 得 杂种细胞系
(hybrid cell line)，根据不同杂种细胞中保留 的极少数人的染色体与某些相关基因的对 应关系进行基因定位的方法
+ DNA标记
DNA标记
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms, 限制性片段长度多态 性) 简单序列长度多态性（Simple sequence length polymorphisrns, SSLPs） 单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNPs）
（1）限制性片段长度多态性(RFLP)
+ RFLP是指不同个体基因 组内的核苷酸序列因某 种原因产生碱基突变后 ，改变了某种限制性内 切酶的剪切位点，形成 了长度不等的限制性片 段
+ 限制性片段在人类不同 个体间呈现的多态性现 象称为限制片段长度多
第02章 遗传图绘制
最早涉及RFLP的论文
1) Botstein D, White RL, Skolnick M, Davis RW (1980) Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. Am J Hum Genet 32:314–331 [PubMed] 2. Gusella JF, Wexler NS, Conneally PM, Naylor SL, Anderson MA, Tanzi RE, Watkins PC, Ottina K, Wallace MR, Sakaguchi AY, Young AB, Shoulson I, Bonilla E, Martin JB (1983) Polymorphic DNA marker genetically linked to Huntington’s disease. Nature 306:234–238 [PubMed] doi: 10.1038/306234a0. 3. Knowlton RG, Cohen-Haguenauer O, Van Cong N, Frezal J, Brown VA, Barker D, Braman JC, Schumm JW, Tsui LC, Buchwald M, Donis-Keller H (1985) A polymorphic DNA marker linked to cystic fibrosis is located on chromosome 7. Nature 318:380–382 [PubMed] doi: 10.1038/318380a0.
基因组路标(landmarker)
基因组学 课件 遗传作图 物理图PPT文档89页
谢谢！
基因组学 课件 遗传作图 物理图
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美பைடு நூலகம்斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
《遗传图绘制》课件
药物研发
遗传图绘制有助于发现与药物分布、 活化等有关的基因变异等位基因，为 新药研发提供重要线索。
物种进化研究
物种起源和演化
遗传图绘制可以揭示物种的起源和演化历程，帮助我们理解 生物多样性的形成和演化机制。
生物进化理论
通过遗传图绘制，可以验证和发展生物进化理论，为进化生 物学研究提供有力支持。
生物多样性研究
物种分类和系统发育
遗传图绘制有助于确定物种之间的亲 缘关系和系统发育，为物种分类和生 物多样性研究提供科学依据。
生态平衡和保护
了解物种的遗传多样性和亲缘关系， 有助于制定更有效的生态平衡保护措 施，维护生物多样性。
04
遗传图绘制的展望
遗传图绘制技术的发展趋势
自动化和智能化
随着计算机技术和人工智能的不断发展，遗传图绘制将更加自动化和智能化，减少人工干预，提 高绘制效率和准确性。
促进生物技术发展
遗传图绘制是生物技术领域的重要应用之一，为基因组编辑 、基因治疗等新兴技术的研发和应用提供了基础。
遗传图绘制的流程
数据收集
收集相关个体的基因型或表型数据， 包括单倍型、突变位点、基因表达等 。
数据处理与分析
根据处理后的数据，利用计算机软件 绘制遗传图，展示基因之间的连锁关 系和遗传距离。
01
数据处理和分析的难度
随着数据量的不断增加，如何高效、准确地处理和分析数据成为遗传图
绘制面临的重要挑战。需要进一步发展数据处理和分析的技术和方法，
提高数据处理效率和分析准确性。
02
伦理和社会问题
随着遗传图绘制的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也日益突出，如隐
私保护、数据安全、知识产权等。需要加强相关法律法规的建设和伦理
遗传图绘制有助于发现与药物分布、 活化等有关的基因变异等位基因，为 新药研发提供重要线索。
物种进化研究
物种起源和演化
遗传图绘制可以揭示物种的起源和演化历程，帮助我们理解 生物多样性的形成和演化机制。
生物进化理论
通过遗传图绘制，可以验证和发展生物进化理论，为进化生 物学研究提供有力支持。
生物多样性研究
物种分类和系统发育
遗传图绘制有助于确定物种之间的亲 缘关系和系统发育，为物种分类和生 物多样性研究提供科学依据。
生态平衡和保护
了解物种的遗传多样性和亲缘关系， 有助于制定更有效的生态平衡保护措 施，维护生物多样性。
04
遗传图绘制的展望
遗传图绘制技术的发展趋势
自动化和智能化
随着计算机技术和人工智能的不断发展，遗传图绘制将更加自动化和智能化，减少人工干预，提 高绘制效率和准确性。
促进生物技术发展
遗传图绘制是生物技术领域的重要应用之一，为基因组编辑 、基因治疗等新兴技术的研发和应用提供了基础。
遗传图绘制的流程
数据收集
收集相关个体的基因型或表型数据， 包括单倍型、突变位点、基因表达等 。
数据处理与分析
根据处理后的数据，利用计算机软件 绘制遗传图，展示基因之间的连锁关 系和遗传距离。
01
数据处理和分析的难度
随着数据量的不断增加，如何高效、准确地处理和分析数据成为遗传图
绘制面临的重要挑战。需要进一步发展数据处理和分析的技术和方法，
提高数据处理效率和分析准确性。
02
伦理和社会问题
随着遗传图绘制的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也日益突出，如隐
私保护、数据安全、知识产权等。需要加强相关法律法规的建设和伦理
2遗传图绘制
在DNA长链上寻找特征性的分子标
记，根据分子标记将这些序列的克隆 进行连锁定位，绘制基因组图。
基因组图指导下的测序有2种可供选择的路线：
1）作图法测序：
首先绘制高密度分子标记遗传图和大分子克隆重叠群覆盖的基因组物理图， 然后根据分子标记所在的位置将遗传图和物理图彼此衔接绘制基因组整 合图。在此基础上，将单个的大分子DNA克隆逐个随机测序，随后进 行序列组装。（重叠群是指相互间存在重叠顺序的一组克隆。）这是一 种由上至下的测序策略。
第一篇RFLP论文的诞生
1) David Botstein等在Alta的研究生学术讨论 上提出RFLP的想法. 2) Skolflick将Botstein的想法告诉他父亲的好 友---当时洛克菲勒大学校长, 诺贝尔奖得主赖得 堡, 并又告之Botstein的老师Fox(MIT). Fox 向Botstein了解, 并叫他的学生White寻找人 类基因组中的RFLP. 3) White安排他的一位女博士后Whyman从事 门教成员中 发现8个成员含有该片段多态性结构.从而完成了 一项具有里程碑意义的研究.
§2 遗传图的绘制
Hale Waihona Puke HGP的首要目标是测定全部DNA序列，因目前的测序技术
不能进行很长的DNA测序，因此计划的第一阶段要分解基因组 这一巨大的研究对象，将其分为容易操作的小的区域，这个过 程简称为染色体作图。 根据使用的标记和手段的不同，HGP的基本任务可用4张图谱
来概括:
即遗传图谱，物理图谱，序列图谱和表达图谱。
遗传图谱的应用
通过遗传图谱，可大致了解各个基因或DNA片断之 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。遗传距离是通过遗传连锁分析获得的， 遗传图谱不仅是定位基因的重要手段，即使在人类基因 组物理图谱建立起来之后，它依然是研究人类基因组遗 传与变异的重要手段。
《遗传学图谱》PPT课件
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
Clone-by-clone测序
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
鸟 枪 法 测 序
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
混合法测序(Hybrid strategy)
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
一 、遗传图谱与物理图谱
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
第1篇有关人类RFLP实验论文
A Highly Polymorphic Locus in Human DNA Arlene R. Wyman and Ray White, MIT
A locus in the human genome, not associated with any specific gene, has been found to be a site of restriction fragment length polymorphism. The polymorphism was found by hybridizing a 16kilobase-pair segment of single-copy human DNA, selected from the human genome library cloned in phage CH4A, to a Southern transfer of total human DNA digested with EcoRI. DNAs from a number of individuals from within Mormon pedigrees as well as random individuals have been examined. The locus is highly variable, with at least eight alleles present, homozygotes accounting for less than 25% of the individuals examined.
《遗传作图》课件
数据预处理
对收集到的数据进行清洗、整 理和标准化处理，以确保数据 的准确性和可靠性。
统计分析
利用统计分析方法，计算遗传 标记与表型之间的关联度，并 确定基因在染色体上的位置。
数据收集
收集个体的基因型和表型数据 ，以及相关的生物样本和临床 信息。
遗传标记选择
选择与表型相关的遗传标记， 并进行基因分型。
良手段。
抗逆性研究
分析植物在各种环境压力下的基因 表达和变异，揭示植物抗逆性的分 子机制，培育抗逆性更强的新品种 。
植物系统发育研究
利用遗传作图技术，研究植物物种 间的亲缘关系和系统发育，揭示植 物多样性的演化历程。
动物遗传作图的应用案例
动物育种
通过遗传作图技术，定位和克隆 控制动物生长、繁殖和品质性状 的基因，为动物育种提供关键的
结果解读
对分析结果进行解读和解释， 并提供相关的生物信息和医学 建议。
04
遗传作图的发展与展望
遗传作图的发展历程
遗传作图的起源
遗传作图最早起源于20世纪初，随着生物学和遗传学的发 展，科学家开始尝试对生物体的遗传信息进行组织和分类 。
分子标记技术的发展
随着分子生物学技术的不断发展，科学家开始利用分子标 记技术进行遗传作图，这为遗传作图提供了更准确、更可 靠的工具。
高通量测序技术的兴起
近年来，随着高通量测序技术的兴起，遗传作图的技术手 段得到了极大的提升，可以更加快速、准确地获取生物体 的遗传信息。
遗传作图的未来展望
1 2
全面解析生物体的遗传信息
随着技术的不断发展，未来遗传作图将更加深入 地解析生物体的遗传信息，为生物体的研究和应 用提供更加全面的信息。
跨物种比较和进化研究
对收集到的数据进行清洗、整 理和标准化处理，以确保数据 的准确性和可靠性。
统计分析
利用统计分析方法，计算遗传 标记与表型之间的关联度，并 确定基因在染色体上的位置。
数据收集
收集个体的基因型和表型数据 ，以及相关的生物样本和临床 信息。
遗传标记选择
选择与表型相关的遗传标记， 并进行基因分型。
良手段。
抗逆性研究
分析植物在各种环境压力下的基因 表达和变异，揭示植物抗逆性的分 子机制，培育抗逆性更强的新品种 。
植物系统发育研究
利用遗传作图技术，研究植物物种 间的亲缘关系和系统发育，揭示植 物多样性的演化历程。
动物遗传作图的应用案例
动物育种
通过遗传作图技术，定位和克隆 控制动物生长、繁殖和品质性状 的基因，为动物育种提供关键的
结果解读
对分析结果进行解读和解释， 并提供相关的生物信息和医学 建议。
04
遗传作图的发展与展望
遗传作图的发展历程
遗传作图的起源
遗传作图最早起源于20世纪初，随着生物学和遗传学的发 展，科学家开始尝试对生物体的遗传信息进行组织和分类 。
分子标记技术的发展
随着分子生物学技术的不断发展，科学家开始利用分子标 记技术进行遗传作图，这为遗传作图提供了更准确、更可 靠的工具。
高通量测序技术的兴起
近年来，随着高通量测序技术的兴起，遗传作图的技术手 段得到了极大的提升，可以更加快速、准确地获取生物体 的遗传信息。
遗传作图的未来展望
1 2
全面解析生物体的遗传信息
随着技术的不断发展，未来遗传作图将更加深入 地解析生物体的遗传信息，为生物体的研究和应 用提供更加全面的信息。
跨物种比较和进化研究
基因组学_课件_2.遗传作图_3_物理图
中英联合实验室
基因组研究内容
•基因表达研究，即比较不同组 基因表达研究， 基因表达研究 织和不同发育阶段、 织和不同发育阶段、正常状态 与疾病状态， 与疾病状态，以及体外培养的 细胞中基因表达模式的差异。 细胞中基因表达模式的差异。 •基因产物-蛋白质功能研究，包 基因产物-蛋白质功能研究， 基因产物 括单个基因的蛋白质体外表达 方法。 方法。 •蛋白质-蛋白质功能研究。 蛋白质-蛋白质功能研究。 蛋白质
中英联合实验室
中英联合实验室
基因组作图的方法
遗传作图 物理作图 序列作图 基因作图
中英联合实验室Leabharlann 基因组学（genomes）
基因组图
遗传作图（ ）：采用遗传 遗传作图（genetic mapping）：采用遗传 ）： 学分析方法（杂交实验和家系分析）， ），将基 学分析方法（杂交实验和家系分析），将基 因或其他DNA顺序标定在染色体上，构建连 顺序标定在染色体上， 因或其他 顺序标定在染色体上 锁图。遗传图距单位为厘摩（ ）， ），每单位 锁图。遗传图距单位为厘摩（cM），每单位 厘摩定义为1%交换率 交换率。 厘摩定义为 交换率。 物理作图（ ）：采用分 物理作图（ phisical mapping ）：采用分 子生物学技术，直接将DNA分子标记、基因 分子标记、 子生物学技术，直接将 分子标记 或克隆标定在基因组实际位置。 或克隆标定在基因组实际位置。限制性片段 作图与克隆作图的图距单位为碱基对。 作图与克隆作图的图距单位为碱基对。
中英联合实验室
重叠群法： 重叠群法：contig，指相互间存在重叠顺序的 ， 一组克隆。 一组克隆。根据重叠顺序的相对位置将各个克 隆首尾连接， 隆首尾连接，覆盖的物理长度可达百万级碱基 在单个的重叠群中，采用鸟枪法测序， 对。在单个的重叠群中，采用鸟枪法测序，然 后在重叠群内进行组装。由上至下。 后在重叠群内进行组装。由上至下。 直接鸟枪法：首先进行全基因组鸟枪法测序 测序， 直接鸟枪法：首先进行全基因组鸟枪法测序， 再以基因组图的分子标记为起点， 分子标记为起点 再以基因组图的分子标记为起点，将鸟枪法 DNA片段进行组装。根据高密度的基因组图分 片段进行组装 片段进行组装。 子标记，检测组装片段是否处在正确的位置， 子标记，检测组装片段是否处在正确的位置， 校正因重复顺序的干扰产生的序列误排。 校正因重复顺序的干扰产生的序列误排。由下 至上
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第2章 遗传图绘制
基因组计划包括三个阶段工作： 遗传图的构建 物理图的构建 DNA全序列测定
？每次测序反应可阅读的DNA长 度<1000bp
(Also known as a linkage map) a chromosome
map of a species that shows the position of its known genes and/or markers relative to each other, rather than as specific physical points on each chromosome --------Dr. Eric Green, of the National Human Genome Research Institute's Genome Technology Branch, defines genetic map
+ 建立含有单条人染色
体的体细胞杂交
+ 将连锁分析原理用于杂种细胞染色体分析的方法称为同线
分析 + 连锁分析主要是依据两观侧基因的分离及性状重组情况， 通过重组值来判断基因在染色体上的分布 + 当重组值为50%时，可能性有三种：
– ①位于不同染色体上 – ②位于同一染色体臂，但距离较远 – ③位于着丝点两侧
+ 原位杂交
+ 标记构建 – 第一代标记是限制性片段长度多态性RFLP – 第二代标记位点是大量的可变数量串联重复 （VNTR)，包括微、小卫星(MS)或短串联重复 (STR 或SSLP) – 第三代标记是位点极其丰富的单核苷酸多态性 (SNP)
+ 原位杂交(in situ hybrization)是Hogness G于
图 10 在作图中用 DNA 指纹作为标记
+ 单核苷酸多态性(SNP)
是第三代标记，被用 于遗传图谱构建及功 能分析 + 由于SNP在不同个体间 和不同组织、细胞间 高度多态性，使其成 为研究基因多样性和 识别、定位疾病相关 基因的一种新型手段
检测SNP的特异杂交
DNA芯片（DNA chip）技术
DNA芯片
动态等位专一性杂交（Dynamic allelespecif于96孔板的每个凹槽 中，由于荧光标记试剂只与双链DNA结合，所以 只有可杂交的分子发出荧光 实验初始时保持可使单个碱基错配的反应条件， 此时寡聚核苷酸可与任何等位SNP分子杂交 随后逐步提高反应温度，由于完全互补配对的杂 交分子较之含有错配硷基的杂交分子可耐受较高 的温度 当反应温度升高到临界点时，含有错配的杂交分 子将会解链，荧光信号同时消失，说明该样品中 含有SNP
+ 体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization)
+ 应用不同物种的细胞培养获 得 杂种细胞系
(hybrid cell line)，根据不同杂种细胞中保留 的极少数人的染色体与某些相关基因的对 应关系进行基因定位的方法
+ 染色体定位的方法： + 同线分析法 + 克隆分布板法
+ 染色体原位杂交技术是DNA探针与染色体上的
DNA杂交，并在染色体上直接进行检测的分子 标记技术 + 目前发展最快的是荧光素标记的原位DNA杂交 技术，即荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization, 简称FISH技术），是利用与荧 光素分子偶联的单克隆抗体与抗原标记的探针 分子特异性的结合来检测DNA序列在染色体上 的位置
+ 通过诱变剂处理人的细胞，将含有断裂染色体的
细胞与小鼠细胞融合，筛选含有缺失人的染色体 片段的杂种细胞 + 先使人鼠细胞杂交，获得含有人的一条染色体的 杂种细胞系，再使其断裂，分离不同断裂类型的 亚克隆 + 前者可获得不同染色体的许多缺失杂种。后者只 获一种特定染色体的某些缺失杂种。对区域定位 来讲，后者更为便利。通过染色体结构变异已经 定位了一些人类疾病基因
Mechanism of DNA cleavage by the restriction enzyme BamHI
In a RFLP, alleles may differ in the presence or absence of a cleavage site in the DNA
Southern blot
– 采用遗传学分析方法将基因或其它DNA顺序标定在染色 体上构建连锁图。这一方法包括杂交实验，家系分析。 – 遗传图距单位:厘摩(centi-Morgan, cM), 每单位厘摩定义 为1%交换率
+ 物理作图（Physical mapping）
– 采用分子生物学技术直接将DNA分子标记、基因或克隆 标定在基因组实际位置。 – 物理图的距离依作图方法而异
+ 小卫星DNA的核心序列
一般为几个到几十个 核苷酸，不同个体的 不同基因座位重复次 数不同，每个重复单 位的组成可略有变异 + 位置：一般在染色体 端粒部位，广泛存在 于人体基因组中
+ 微卫星DNA(Micro-satellite DNA)标记 + 属高度重复序列，重复单元2~6bp，如(CA)n、(AT)、
+ RFLP是指不同个体基因
组内的核苷酸序列因某 种原因产生碱基突变后， 改变了某种限制性内切 酶的剪切位点，形成了 长度不等的限制性片段 + 限制性片段在人类不同 个体间呈现的多态性现 象称为限制片段长度多 态性
RFLP的特征
RFLP是第一种被用于作图研究的DNA标 记，它们一般有如下特征 处于染色体上的位置相对固定 同一亲本及其子代相同位点上的多态 性片段特征不变 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段， 具有共显性特点
– 家系分析法 – 体细胞杂交定位法等 – 染色体易位作图、染色体缺失作图：体细胞杂交定位中 较为精细的方法
+ 家系分析法(pedigree method)
– 对某家庭性状相关成员进行 统计，分析性状之间的连锁关 系，通过重组率进行相关基因定位，这种方法称为家系分析 法，又称系谱分析法 – 1968年约翰霍普金斯大学的学生Donahue在做染色体实验时 发现自己的1号染色体缢痕区增长，通过对他自己家族染色 体的观察，进一步发现这一异常是遗传的，并与特殊血型 （Fy）具有平行性，因此将血型基因定位于1号染色体上， 这是首次定位常染色体上的基因，从而建立了细胞学定位法 – 1973年发现第二条染色体短臂缺失（2P－）的患者红细胞酸 性磷酸酶（ACP－1）活性明显降低，于是将此酶定位于第2 条染色体上，这就是利用剂量效应的方法
荧光标记原位杂交原理示意图
+ 制备探针 + 染色体制片 + 染色体处理与变性 + 染色体与探针杂交
+ 显微检测
+ 基因标记 – 缺点：高等生物基因组很大，而基因的数目是 十分有限的，许多性状都涉及多基因 ，基因组 中存在大量的基因间隔区，纯粹用基因作为标 记将在遗传图中留下大片的无标记区段
对于人类来说，SNP的意义在于： + 致病SNP + 疾病易感性SNP + 具有诊断价值的SNP + 疾病的SNP谱 + 人表型相关SNP + 药物作用与不良反应的SNP + 药物剂量SNP
日本研究人员最近
经过研究发现，与 糖尿病有关的基因 并不是千篇一律， 它们之间存在着个 人差别，即“单核 苷酸多态性”（SNP）
(GGC)n等重复，重复区大多几十~几百bp，分散在基 因组中
+ 呈现孟德尔式遗传 + 目前微卫星DNA已经发现了２万余个位点
TTCAGCTAGCTCAGCAGCAGCAGCAGCAGAGCTTGC AAGTCGATCGAGTCGTCGTCGTCGTCGTCTCGAACG
微卫星DNA PCR扩增结果（示例）：
1975年首次提出的多态性标记的检测方法 + 基础：分离和克隆获得的基因或随机片段，将这 些克隆片段用同位素、生物素或荧光染料进行标 记后，作为探针，直接在玻片上与细胞分裂中期 染色体DNA进行杂交，经过放射性自显影或荧光信 号显示，确定这一基因在染色体上的杂交位置 + 统计、分析、汇总各中期细胞内的染色体结果， 选出杂交最集中的染色体区域，便是该基因在染 色体上的具体位置
辐射杂种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR) 限制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度，即碱基对
+ 绘制遗传图谱就是要进行每条染 色体上基因座位的
顺序和距离的确定，即主要通过家系分析，对不同 性状之间、性状与标 记之间、标记与标记之间的连 锁遗传频率进行计算，最终绘制遗传连锁图 + 方法：
+ 伴性遗传法主要是根据人类性染色体组成和伴性遗传原理
进行XY染色体上基因的定位 + Y染色体——“全男性遗传” + 蹼趾男人：美国的斯柯菲尔德家庭的14个男人在其第2～3 趾间都长有一个蹼状的联系物（如同鸭子脚上的蹼），而 患者的11个女儿没有一个有此性状，这些女子结婚后子女 也没有带此性状的，因而认为蹼趾是Y伴性遗传。但是蹼趾 这个症状也有男女都有的，只是男患者多于女患者。因此， 有人认为蹼趾的遗传性尚不能完全肯定为Y伴性遗传 + 长毛耳男人 ：患者的耳廓上长有长而硬的毛。这种病在印 第安人中发现的较多，高加利索人，澳大利亚土人、日本 人、尼日利亚人中也有少数发现
PCR（Polymerase chain reaction）
The first 4 cycles of PCR in detail
有二种类型的SSLP常用于作图：
小卫星序列（minisatellite），有时又称 可 变 串 连 重 复 （ variable number of tandem repeats, VNTR），其重复单位的 长度为数十个核苷酸 微卫星序列（microsatellite）或简单串 联重复（simple tandem repeats, STR or SSR），其重复单位为1-6个核苷酸，由 10-50个重复单位串联组成
基因组计划包括三个阶段工作： 遗传图的构建 物理图的构建 DNA全序列测定
？每次测序反应可阅读的DNA长 度<1000bp
(Also known as a linkage map) a chromosome
map of a species that shows the position of its known genes and/or markers relative to each other, rather than as specific physical points on each chromosome --------Dr. Eric Green, of the National Human Genome Research Institute's Genome Technology Branch, defines genetic map
+ 建立含有单条人染色
体的体细胞杂交
+ 将连锁分析原理用于杂种细胞染色体分析的方法称为同线
分析 + 连锁分析主要是依据两观侧基因的分离及性状重组情况， 通过重组值来判断基因在染色体上的分布 + 当重组值为50%时，可能性有三种：
– ①位于不同染色体上 – ②位于同一染色体臂，但距离较远 – ③位于着丝点两侧
+ 原位杂交
+ 标记构建 – 第一代标记是限制性片段长度多态性RFLP – 第二代标记位点是大量的可变数量串联重复 （VNTR)，包括微、小卫星(MS)或短串联重复 (STR 或SSLP) – 第三代标记是位点极其丰富的单核苷酸多态性 (SNP)
+ 原位杂交(in situ hybrization)是Hogness G于
图 10 在作图中用 DNA 指纹作为标记
+ 单核苷酸多态性(SNP)
是第三代标记，被用 于遗传图谱构建及功 能分析 + 由于SNP在不同个体间 和不同组织、细胞间 高度多态性，使其成 为研究基因多样性和 识别、定位疾病相关 基因的一种新型手段
检测SNP的特异杂交
DNA芯片（DNA chip）技术
DNA芯片
动态等位专一性杂交（Dynamic allelespecif于96孔板的每个凹槽 中，由于荧光标记试剂只与双链DNA结合，所以 只有可杂交的分子发出荧光 实验初始时保持可使单个碱基错配的反应条件， 此时寡聚核苷酸可与任何等位SNP分子杂交 随后逐步提高反应温度，由于完全互补配对的杂 交分子较之含有错配硷基的杂交分子可耐受较高 的温度 当反应温度升高到临界点时，含有错配的杂交分 子将会解链，荧光信号同时消失，说明该样品中 含有SNP
+ 体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization)
+ 应用不同物种的细胞培养获 得 杂种细胞系
(hybrid cell line)，根据不同杂种细胞中保留 的极少数人的染色体与某些相关基因的对 应关系进行基因定位的方法
+ 染色体定位的方法： + 同线分析法 + 克隆分布板法
+ 染色体原位杂交技术是DNA探针与染色体上的
DNA杂交，并在染色体上直接进行检测的分子 标记技术 + 目前发展最快的是荧光素标记的原位DNA杂交 技术，即荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization, 简称FISH技术），是利用与荧 光素分子偶联的单克隆抗体与抗原标记的探针 分子特异性的结合来检测DNA序列在染色体上 的位置
+ 通过诱变剂处理人的细胞，将含有断裂染色体的
细胞与小鼠细胞融合，筛选含有缺失人的染色体 片段的杂种细胞 + 先使人鼠细胞杂交，获得含有人的一条染色体的 杂种细胞系，再使其断裂，分离不同断裂类型的 亚克隆 + 前者可获得不同染色体的许多缺失杂种。后者只 获一种特定染色体的某些缺失杂种。对区域定位 来讲，后者更为便利。通过染色体结构变异已经 定位了一些人类疾病基因
Mechanism of DNA cleavage by the restriction enzyme BamHI
In a RFLP, alleles may differ in the presence or absence of a cleavage site in the DNA
Southern blot
– 采用遗传学分析方法将基因或其它DNA顺序标定在染色 体上构建连锁图。这一方法包括杂交实验，家系分析。 – 遗传图距单位:厘摩(centi-Morgan, cM), 每单位厘摩定义 为1%交换率
+ 物理作图（Physical mapping）
– 采用分子生物学技术直接将DNA分子标记、基因或克隆 标定在基因组实际位置。 – 物理图的距离依作图方法而异
+ 小卫星DNA的核心序列
一般为几个到几十个 核苷酸，不同个体的 不同基因座位重复次 数不同，每个重复单 位的组成可略有变异 + 位置：一般在染色体 端粒部位，广泛存在 于人体基因组中
+ 微卫星DNA(Micro-satellite DNA)标记 + 属高度重复序列，重复单元2~6bp，如(CA)n、(AT)、
+ RFLP是指不同个体基因
组内的核苷酸序列因某 种原因产生碱基突变后， 改变了某种限制性内切 酶的剪切位点，形成了 长度不等的限制性片段 + 限制性片段在人类不同 个体间呈现的多态性现 象称为限制片段长度多 态性
RFLP的特征
RFLP是第一种被用于作图研究的DNA标 记，它们一般有如下特征 处于染色体上的位置相对固定 同一亲本及其子代相同位点上的多态 性片段特征不变 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段， 具有共显性特点
– 家系分析法 – 体细胞杂交定位法等 – 染色体易位作图、染色体缺失作图：体细胞杂交定位中 较为精细的方法
+ 家系分析法(pedigree method)
– 对某家庭性状相关成员进行 统计，分析性状之间的连锁关 系，通过重组率进行相关基因定位，这种方法称为家系分析 法，又称系谱分析法 – 1968年约翰霍普金斯大学的学生Donahue在做染色体实验时 发现自己的1号染色体缢痕区增长，通过对他自己家族染色 体的观察，进一步发现这一异常是遗传的，并与特殊血型 （Fy）具有平行性，因此将血型基因定位于1号染色体上， 这是首次定位常染色体上的基因，从而建立了细胞学定位法 – 1973年发现第二条染色体短臂缺失（2P－）的患者红细胞酸 性磷酸酶（ACP－1）活性明显降低，于是将此酶定位于第2 条染色体上，这就是利用剂量效应的方法
荧光标记原位杂交原理示意图
+ 制备探针 + 染色体制片 + 染色体处理与变性 + 染色体与探针杂交
+ 显微检测
+ 基因标记 – 缺点：高等生物基因组很大，而基因的数目是 十分有限的，许多性状都涉及多基因 ，基因组 中存在大量的基因间隔区，纯粹用基因作为标 记将在遗传图中留下大片的无标记区段
对于人类来说，SNP的意义在于： + 致病SNP + 疾病易感性SNP + 具有诊断价值的SNP + 疾病的SNP谱 + 人表型相关SNP + 药物作用与不良反应的SNP + 药物剂量SNP
日本研究人员最近
经过研究发现，与 糖尿病有关的基因 并不是千篇一律， 它们之间存在着个 人差别，即“单核 苷酸多态性”（SNP）
(GGC)n等重复，重复区大多几十~几百bp，分散在基 因组中
+ 呈现孟德尔式遗传 + 目前微卫星DNA已经发现了２万余个位点
TTCAGCTAGCTCAGCAGCAGCAGCAGCAGAGCTTGC AAGTCGATCGAGTCGTCGTCGTCGTCGTCTCGAACG
微卫星DNA PCR扩增结果（示例）：
1975年首次提出的多态性标记的检测方法 + 基础：分离和克隆获得的基因或随机片段，将这 些克隆片段用同位素、生物素或荧光染料进行标 记后，作为探针，直接在玻片上与细胞分裂中期 染色体DNA进行杂交，经过放射性自显影或荧光信 号显示，确定这一基因在染色体上的杂交位置 + 统计、分析、汇总各中期细胞内的染色体结果， 选出杂交最集中的染色体区域，便是该基因在染 色体上的具体位置
辐射杂种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR) 限制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度，即碱基对
+ 绘制遗传图谱就是要进行每条染 色体上基因座位的
顺序和距离的确定，即主要通过家系分析，对不同 性状之间、性状与标 记之间、标记与标记之间的连 锁遗传频率进行计算，最终绘制遗传连锁图 + 方法：
+ 伴性遗传法主要是根据人类性染色体组成和伴性遗传原理
进行XY染色体上基因的定位 + Y染色体——“全男性遗传” + 蹼趾男人：美国的斯柯菲尔德家庭的14个男人在其第2～3 趾间都长有一个蹼状的联系物（如同鸭子脚上的蹼），而 患者的11个女儿没有一个有此性状，这些女子结婚后子女 也没有带此性状的，因而认为蹼趾是Y伴性遗传。但是蹼趾 这个症状也有男女都有的，只是男患者多于女患者。因此， 有人认为蹼趾的遗传性尚不能完全肯定为Y伴性遗传 + 长毛耳男人 ：患者的耳廓上长有长而硬的毛。这种病在印 第安人中发现的较多，高加利索人，澳大利亚土人、日本 人、尼日利亚人中也有少数发现
PCR（Polymerase chain reaction）
The first 4 cycles of PCR in detail
有二种类型的SSLP常用于作图：
小卫星序列（minisatellite），有时又称 可 变 串 连 重 复 （ variable number of tandem repeats, VNTR），其重复单位的 长度为数十个核苷酸 微卫星序列（microsatellite）或简单串 联重复（simple tandem repeats, STR or SSR），其重复单位为1-6个核苷酸，由 10-50个重复单位串联组成