医学遗传学精品课件(南方医科大学)第三章人类基因组计划

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2001年
发表人类基因组初稿 完成10万个人类全长cDNA的测序
2001 年 2 月人类基 因组计划公立阵营在 15 日出版的《nature》 杂志、塞莱拉公司在 16 日出版的《science》 杂志上公布各自的人 类基因组测序草图
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人类基因组计划的研究概况
➢ 2001年2月12日，参加绘制人类基因组图谱的美、 英、日、法、德、中6国科学家公布了更加准确、 清晰、完整的人类基因组图谱，并指出人类基因 总数只有 3 ~ 3.5万个, 编码序列占2%。
Human Genome
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人类科学史上的三大工程
曼哈顿原子弹计划 40年代
阿波罗登月计划 60年代
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人类基因组计划 90年代
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不可否认，随着社会的发展，人类已经成为 地球的统治者 ，并已经向其他星球迈进。
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1911年12月14日 ，罗阿德• 1909年4月6日，皮尔里 阿蒙森（挪威）到达南极点 （美）抵达北极点
➢ 1990 年10月，美国确定把当年的10月1日作为官
方实施HGP的起始日期，被誉为生命科学“阿波
罗登月计划”的国际人类基因组计划启动
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人类基因组计划的研究概况
➢ 1990年10月1日正式启动 ➢ 多国科学家参加
美国：54%， 英国：33%，日本：7%， 法国：2.8%，德国：2.2%。 ➢ 预计15年时间，投资30亿美元，完成 30 亿对 碱基的测序，并对所有基因进行绘图和排序 ➢ 中国于1999年9月加入人类基因组计划，承担 1% 的测序任务（Chrom 3）。
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人类基因组计划的研究概况
• 1998年，生产DNA测序仪的最大厂家 Perkin-Elmer(简称PE)公司与文特尔领导的 基因研究所合作成立了塞莱拉（Celera）遗 传信息公司，并宣布他们将利用最新技术 在3年内完成人类基因组的测序工作，这使 得该计划处于一种公私竞争的状态，从而 加快了人类基因组的研究步伐。
1953年5月29 日，埃德蒙-希 拉里 (新西兰)
登上珠峰
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1961年4月12日 ，加加 1969年7月16日 ，阿姆 林（前苏）升入太空 斯特朗（美）登上月球
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人类可以征服地球环境最险恶的南北极 以及第三极珠峰。可以遨游太空、登上 月球。但是对自已身体了解得怎么样呢？
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有数据表明，在我国：
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• 1998年4月杨焕明、于军落户 中科院遗传所，提出开展大规模 基因组测序的建议。
• 1998年8月中科院遗传所人类 基因组中心正式挂牌成立。宣布 了开展大规模测序和建设相关技 术平台的中心发展计划。
•1999年2月开始大规模基因组测 序技术平台建设。7月，北京华 大基因研究中心诞生。
•2000年4月，1% 基因组序列工作 框架图完成。
➢ 1cM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。
➢ 人类基因组的全约3600cM
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物理图
人类基因组的物理图是指以已知核苷酸序列 的DNA片段（序列标签位点，STS）为“路标”， 以碱基对（bp，kb，Mb）作为基本测量单位（图 距）的基因组图。
➢ 2001年7月10日，中国“人类基因组计划”重大项 目秘书长杨焕明教授宣布：在人类基因组完成图 的绘制工作中，中国已率先超额（1.13%）完成 所承担的任务。
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2003 年人类基因组计划完成
2003.5.28—2003.6.2 冷泉港 人类基因组完成图发布会
基因组学概念及范畴
基因组(genome)是德国遗传学家H. Winkler在1920 年将gene（基因）和chromosome(染色体)两个词缩合而 创造的一个新词，意思是指染色体上的全部基因。几十 年来，随着分子生物学的发展，其含义扩展为在个体水 平代表一个个体所有遗传性状的总和，在细胞水平代表 一个细胞所有不同染色体（单倍体）的总和，在分子水 平代表一个物种所有DNA分子的总和。
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基因图
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2%－5%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mRNA反追到染色体的位置。
▪ 人类所拥有的基因位点都是相同的，不同种族、不同个体的 基因差异(人类基因组的多样性)以及“正常”与“疾病”基 因的差异，只是同一位点上的等位基因的差异。
▪ 人类基因组计划所提供的人类核酸序列图，蕴藏了决定我们 生、老、病、死的所有遗传信息，将成为人类认识自我、改 造自我－使人类健康长寿的知识源泉，为21世纪现代生物学 和医学奠定了基础。
➢ 11.0％的人患有高血压症 ➢ 4.2%的人有不同程度的残疾 ➢ 2.5％的人智力低下
在全球约有20％～50％的人每天备受各种慢性疾病 的折磨。肿瘤、心血管疾病等主要死因已成为驱除 不掉的幽灵；艾滋病、疯牛病、SARS、禽流感等新 的传染病使人们对未知灾难又有了新的恐惧。
以上问题很难解决！！
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➢ 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，
➢ 以生物体内全部基因为研究对象， ➢ 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。
HGP基本内容
（一）遗传图 （二）物理图
（三）序列图 （四）基因图
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一、 遗传图谱（连锁图谱）
➢ 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。
HGP时期的工作
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➢ 1986年6月，HGP在美国冷泉港实验室召开的分子
生物学会议上引起了激烈辩论
➢ 1987年初，美国能源部和国立卫生研究院为HGP
下拨了启动经费约550万美元（全年1.66亿美元）
➢ 1988年2月，国家科学研究委员会（NRC）的15位
专家撰写完成“人类基因组的作图与测序”报告
▪ STS是基因组中任何单拷贝的长度在100～500bp之 间的DNA序列，与核酸内切酶识别序列相关联。
▪ 物理图主要内容是建立相互重叠连接的“相连DNA 片段群”。
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序列图
▪ 人类基因组的核苷酸序列图是分子水平上最高层次、最详尽 的物理图。测定总长约1米、由30亿个核苷酸组成的全序列 是人类基因组计划的最终目标。