基因组学 2.遗传作图 3 物理图
什么是遗传图谱和物理图谱
1.什么是遗传图谱和物理图谱？两者的异同是什么？遗传图谱在基因组研究中的意义何在？答：遗传图谱：某一物种的染色体图谱（也就是我们所知的连锁图谱），显示所知的基因和/或遗传标记的相对位置，而不是在每条染色体上特殊的物理位置。
采用遗传学分析方法将基因或其它DNA标记按一定的顺序排列在染色体上，这一方法包括杂交实验，家系分析。
标记间的距离（遗传图距）用减数分裂中的交换频率来表示，单位为厘摩(Centi-Morgan, cM), 每单位厘摩定义为1%交换率。
遗传学图谱的解像度（分辨率）低，大约只能达到100万碱基对(1Mb)的水平。
物理图谱：顾名思义，是DNA中一些可识别的界标（如限制性酶切位点、基因等）在DNA上的物理位置，图距是物理长度单位，如染色体的带区、核苷酸对的数量等。
两者异同：①遗传图谱是基于重组频率，物理图谱是基于直接测量的DNA结构。
②减数分裂重组的频率并不统一沿大多数染色体。
有一些热点和冷点在重组和/或突变。
热点和冷点会导致相当大的格律失真时，遗传图谱和物理地图并排排列时。
③遗传图谱表示的是基因或标记间的相对距离，以重组值表示，单位CM④物理图谱表示的是基因或标记间的物理距离，距离的单位为长度单位，如μm或者碱基对数（bp或kp）等。
意义：通过遗传图谱，我们可以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，那个更靠近端粒等。
遗传图谱不仅是现阶段定位基因的重要手段，即使在人类基因组全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。
2.基因组和转录组有什么对应关系？两者的差异何在？答：对应关系：基因组是指一种微生物（包括细菌和病毒）或其它生物体细胞中的总DNA或RNA(是指逆转录病毒),包括核DNA，细胞器DNA(动植物线粒体DNA和植物叶绿体DNA)和染色体外遗传成分(如细菌的质粒DNA)。
转录组即一个活细胞所能转录出来的所有mRNA。
研究转录组的一个重要方法就是利用DNA芯片技术检测有机体基因组中基因的表达。
第 2 章 遗传图绘制.
如何寻找RFLP标记
1) 随机克隆筛选; 2) 将其它方法获得的DNA标记, 如RAPD
(random amplified polymorphism DNA) 标记转换为RFLP标记; 3) 从cDNA 中寻找RFLP. 4) 计算机筛选, 即电子杂交.
AFLP(amplified fragment lenth polymorphism, 放大的片段长度多态性)
RFLP多态性的产生与检测(1)
子代两个亲本基因型, 两个重组基因型.
RFLP多态性的产生与检测(2)
亲子 代
RFLP
多 态 性 的 检 测
RFLP的特点
1) 处于染色体上的位置相对固定; 2) 同一亲本及其子代相同位点上的多态
性片段特征不变; 3) 同一凝胶电泳可显示等位区段不同多
态性片段, 表现为共显性. 4) 需要用Southern杂交检测显示.
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)。
如何检测SSR
第三代分子标记---SNP
SNP的一些特点
1) SNP由核苷酸代换产生. 2) 人类基因组平均600bp含一个SNP. 3) 人类基因组SNP总量大于500万.占人类
DNA顺序差异的10% - 50%. 4) 基因组中一些紧密连锁的SNP可组成单倍
型(Haplotype).单倍型中不同的SNP位点 之间不发生重组与交换.
通过遗传学方法, 以遗传图距(cM) 为单位绘 制的染色体上基因或标记之间相对位置的 连锁图.
基因组学
名词解释：第一章基因组遗传图（连锁图）：指基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离。
单位是厘摩cM （基因或DNA片段在染色体交换过程中分离的频率）。
物理图：以已知核苷酸序列的DNA片段（序列标签位点，sequence-tagged site, STS）为“路标”，以碱基对作为基本测量单位（图距）的基因组图。
转录图：以EST（expressed sequence tag ，表达序列标签）为标记，根据转录顺序的位置和距离绘制的图谱。
EST：通过从cDNA文库中随机挑选的克隆进行测序所获得的部分cDNA的5'或3'端序列称为表达序列标签（EST），一般长300-500 bp左右。
序列图（分子水平的物理图）：序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。
既包括可转录序列，也包括非转录序列，是转录序列、调节序列和功能未知序列的总和。
基因：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA序列，即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。
基因组（genome）：生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的总和。
基因组学（genomics）：涉及基因组作图、测序和整个基因组功能分析的一门学科。
C值：单倍体基因组的DNA总量，一个特定种属具有特征C值C值矛盾（C value paradox）：指一个有机体的C值和其编码能力缺乏相关性。
单一序列：基因组中单拷贝的DNA序列。
重复序列：基因组中多拷贝的DNA序列。
复杂性（complexity）：基因组中不同序列的DNA总长。
高度重复序列（highly repetitive sequence）：重复片段的长度单位在几个到几百个碱基对（base pair，bp）之间（一般不超过200 bp），串联重复频率很高（可达106以上），高度重复后形成的这类重复顺序称为高度重复顺序。
中度重复序列（intermediate repetitive sequence ）：重复长度300～7000 bp不等，重复次数在102～105左右。
遗传课件 3基因连锁与遗传作图
♀ 灰色常翅 × ＋b＋vg 测交后代 ↓
♂ 黑色残翅（双隐性个体） bbvgvg
灰色残翅 灰色常翅 黑色常翅 黑色常翅 ＋bvgvg ＋b＋vg bb＋vg bbvgvg 20 3 19 4 亲组合 重组合 亲组合 重组合
亲组合类型：39/46＝84.8％ 重组合类型：7/46＝15.2％
亲组合类型远远大于重组合类型
5、基因定位（gene mapping）
（gene location/localization）
用一定的方法，确定基因或遗传标记在染色 体上的相对位置和排列次序。
1910年，Morgen：果蝇白眼基因→X染色体； 1911年，Wilson：人红绿色盲基因→X染色体；
1968年，Donahue：人Duffy血型基因→1号染色体
ppll 比率d =1338/6952×100%=19.2%。 1/2 则: pl 配子频率d=(0.192) = 0.44 即44% 亲本型pl与PL配子的频率应相等 故PL为44%； 重组型配子(Pl ，pL)的频率各为 (50 –44)%=6% F1 形成的四种配子比例为： 44PL∶6pl∶6pL∶44pl
pl配子的频率d=
交换值=（1-2
交换值=2
）×100% F2双隐性个体的频率 同理可证，在相斥相中，
F2双隐性个体的频率 ×100%
自交法举例
香豌豆
12 %
紫花、长花粉粒 红花、圆花粉粒 PPLL ppll F1 紫花、长花粉粒 PpLl F2 紫长 紫圆 红长 红圆 总数 P_L_ P_ll ppL_ ppll 实际个体数 4831 390 393 1338 6952 P
C C Sh Sh c sh
c
sh
物理图绘制基因组学概论
制酶不当或重复顺序干扰，会出现误排。 原位杂交：操作困难，资料积累慢，一次实验定位
的分子标记不超过3-4 个。
STS绘图是用于构建详细的大基因组物理图的 主流技术
基因组学概论
指纹fingerprinting：DNA样品所具有的特定DNA片段组成，限
定的序列特征。指纹重叠，表明2个克隆具有共同的区段
限制性带型指纹：用不同限制性酶处理样品，凝胶分析，DNA
条带有部分相同，说明它们含有重叠的序列
重复序列DNA指纹：不同克隆酶解电泳，转移到杂交膜中，用
一种或几种基因组范围的重复序列作为探针杂交，出现相同的杂 交带型，说明重叠
自主复制起始点：在细胞中启动染色体的复制
缺陷：插入子稳定性问题、同一酵母细胞多个YAC引 起交换产生嵌合
基因组学概论
8
大分子DNA的克隆载体
酵母人工染色体YAC：克隆的DNA片段平均600kb
噬菌体P1载体：与噬菌体载体相似，将天然噬菌体 基因组中的一段区域缺失，容量达125kb
细菌人工染色体 BAC (bacterial artificial chromosome) ：由大肠杆菌中F质粒衍生，容量达 300kb，单拷贝复制，稳定，不会因重组发生嵌合
P1人工染色体PAC：结合P1载体和BAC载体的优 点
பைடு நூலகம்
基因组学概论
9
基因组学概论
10
3.2 基于克隆的基因组作图
3.2.1 载体
质粒、噬菌体、粘粒
大分子DNA的克隆载体 (YAC, P1, BAC, PAC …)
3.2.2 重叠群组建
基因组学-Genomics-知识考点汇总
基因组学-Genomics-知识考点汇总•基因组（Genome：Gene＋chromosome）细胞或生物体中一套完整的单倍体遗传物质•基因组学（Genomics）最早Thomas Roderick在1986年提出，包括基因组作图、测序和分析。
可分为结构基因组学和功能基因组学。
一、结构基因组学1.遗传图(Genetic Mapping Genomes) : Based on the calculation of recombination frequencyby linkage analysis .通过亲本的杂交，分析后代的基因间重组率，并用重组率来表示两个基因之间距离的线形连锁图谱每条染色体组成一个连锁群，所有染色体的连锁群组成的图谱即构成基因组遗传图。
重组率代表基因位点之间的相对距离。
在遗传作图中，人们把一个作图单位定义为1厘摩（cM），1cM等于1%的重组率。
提高遗传作图的分辨率：选用不同的杂交群体；增加杂交群体的数目；增加分子标记的数目；扩大分子标记的来源分子标记：绘制基因组遗传图需要的坐标点。
分子标记的主要来源是染色体上存在的大量等位基因。
在DNA水平上，两个基因间一个碱基的差异就足以形成等位基因。
2.物理图（physical map）：指DNA序列上两点的实际距离，它是以DNA的限制酶片段或克隆的大片段的基因组DNA分子为基本单位，以连续的重叠群为基本框架，通过遗传标记将重叠群或基因组DNA分子有序排列于染色体上。
物理图的绘制: Based on molecular hybridization analysis and PCR techniques杂交法；指纹法；荧光原位杂交技术。
3.基因组序列测定: Sequencing methods: the chain termination procedure;Map-based clone by clone strategy;Whole genome shotgun (WGS) strategy;Sequence assembly;•传统基因组测序的方法：克隆步移法（BAC-by-BAC Strategy）和全基因组鸟抢法（Whole Genome Shotgun Strategy）。
基因组学考试 名词解释
武汉大学李阳生老师基因组学考试名词解释名词解释1.基因= 由不同的DNA片段共同组成的一个完整的表达单元，有一个特定的表达产物，表达产物可以是RNA分子，亦可为多肽分子。
2.遗传图谱=以遗传距离表示基因组内基因座位相对位置的图谱。
3.遗传作图= 采用遗传学分析方法将基因或其他DNA顺序标定在染色体上构建连锁图。
4.DNA标记= 一段DNA顺序，具有2个或多个不同的可以区分的版本，即等位形式。
AFLP、STS、RALP、RFLP、SSR、SNP等。
5.重组热点= 染色体的某些位点之间比其他位点之间由更高的交换频率，被称为重组热点。
6.共分离= 在有性繁殖的后代，这种基因附近有一个紧密连锁的分子标记与连锁的基因有最大的可能同时出现在同一个体中，这一现象被称为共分离。
7.物理图谱= 指表示DNA序列上DNA标记之间实际距离的图。
8.物理作图= 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。
9.重叠群= 相互重叠的DNA片段组成的物理图称为重叠群。
10.稀有切点限制酶=指该酶识别的碱基顺序在基因组中只有很少数量，可产生较大的DNA片段。
11.DNA指纹= 小卫星DNA具有高度的可变性，不同个体，彼此不同。
但“小卫星DNA”中有一段序列则在所有个体中都一样，称为“核心序列”。
如果把核心序列串联起来作为探针，与不同个体的DNA进行分子杂交，就会呈现出各自特有的杂交图谱，它们与人的指纹一样，具有转移性和特征性，因人而异，因此被称作“DNA指纹”(DNA fingerprint)。
12.染色体步移=从第一个重组克隆插入片段的一端分离出一个片段作为探针从文库中筛选第二个重组克隆，该克隆插入片段含有与探针重叠顺序和染色体的其他顺序。
从第二个重组克隆的插入片段再分离出末端小片段筛选第三个重组克隆，如此重复，得到一个相邻的片段，等于在染色体上移了一步，故称之为染色体步移（Chromosome Walking）染色体步移技术（genome walking）是一种重要的分子生物学研究技术，使用这种技术可以有效获取与已知序列相邻的未知序列。
基因组学-名词解释
Chromosome walking，染色体步移，通过鉴定克隆DNA的重叠部分来构建克隆重叠群的一种方法Contig，（重叠群）一组连续的重叠DNA序列C-value paradox，（C值悖论）在每一种生物中其单倍体基因组的DNA总量是特异的，被称为C值 (C Value)。
C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象称为C值悖论CpG island，（CPG岛）人类基因组中大约56%的基因上游富含GC的DNA区域Physical gap，（物理间隙）指构建基因组文库时被丢失的DNA序列，它们从已有的克隆群体中永久性地消失Restriction mapping，限制性酶切图谱，通过分析限制性酶切片段的大小确定DNA分子中限制性酶切位点Scaffold,骨架序列，序列间隙分开的一系列序列重叠群Genomics, 基因组学，研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。
用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。
Proteomics, 蛋白质组学，用来研究蛋白质组的各种技术Histone code，组蛋白密码，组蛋白化学修饰的模式影响各种细胞活性的假说Map-based cloning，又称定位克隆(positional cloning),用该方法分离基因是根据目的基因在染色体上的位置进行的,无需预先知道基因的DNA 顺序,也无需预先知道其表达产物的有关信息Restriction fragment length polymorphism (RFLP)，限制性片段长度多态性，因为在其一端或两端存在多态性限制位点而产生的长度各异的限制性片段Epigenetics，表观遗传学，是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科pseudogene, （假基因）一个失活，即无功能性的基因拷贝nucleoid,（拟核）原核生物中的含DNA区域fluorescent in situ hybriduzation, 荧光原位杂交，一种通过观察荧光标记在染色体的位置而确定标记物的技术sequence tagged site mapping,序列标签位点，基因组中唯一的一段DNA序列mapping reagent,作图试剂，在STS作图中使用的一种分布于单个染色体或整个基因组的DNA片段集合SSLP, 简单序列长度多态图，一系列表现长度多态性的重复序列variable number of tandem repeat, 可变数串联重复，由十几个核苷酸的重复序列拷贝组成的简单序列长度多态图，也叫小卫星short tandem repea t,短序列重复，由二，三或四核甘酸重复单位顺序排列组成的一种简单序列多态性，也叫微卫星l ong(or short) interspersed nuclear element,长散布重复片段，一种基因组范围的重复序列，常常具有转座活性RNA world, 进化早期所有生化反应以RNA为中心的时期genetic mapping, 遗传作图，采用遗传学技术构建基因组图谱physical mapping（物理图）采用分子生物学技术构建基因组图谱的方法1 / 1。
基因组学课件整理
1.什么是SNP和SSLP？SNP：即单核苷酸多态性，是由于基因组中等位位点上单个核苷酸改变而导致的核酸序列多态性(Polymorphism)。
SSLP：简单序列长度多态性，是一系列不同长度的重复序列，包括卫星DNA，小卫星，微卫星（STR）。
2．知识整理：一．基因组介绍1，Gene: A DNA segment containing biological information and hence coding for an RNA and/or polypeptide molecule.Genome: The entire genetic complement of a living organism.⏹Prokaryocyte⏹Eukaryocyte: nuclear genome + organelle(chloroplast, mitochondrion) genome2，Transcriptome: Coding RNA; the product of genome expression3，Proteome: The proteome comprises all the proteins present in a cell at a particular time.The proteome means all the proteins being made by the transcriptome4,基因组学的发展和研究现状二基因组作图绘制遗传图谱的实验基础是什么？即连锁分析。
1,基因组做图的目的：利用鸟枪法测定含有重复序列的DNA大分子方面存在困难：①利用鸟枪法需要将DNA打成片段，进行测序后再进行拼接；这对于较大的基因组尤其是人的基因组来说是困难的，因为随着片段数的增加，所需要分析的数据越来越复杂；②鸟枪法存在的第二个问题是当分析基因组的重复区域时会发生错误，导致部分重复区域被遗遗漏或是将同一染色体或是不同染色体的两个片段错误的连接在一起。
基因组学考试名词解释
武汉大学李阳生老师基因组学考试名词解释名词解释1.基因=由不同的DN A片段共同组成的一个完整的表达单元，有一个特定的表达产物，表达产物可以是RNA分子，亦可为多肽分子。
2.遗传图谱=以遗传距离表示基因组内基因座位相对位置的图谱。
3.遗传作图=采用遗传学分析方法将基因或其他D N A顺序标定在染色体上构建连锁图。
4.DNA标记=一段DNA顺序，具有2个或多个不同的可以区分的版本，即等位形式。
A FLP、STS、RALP、RFLP、SSR、SNP等。
5.重组热点=染色体的某些位点之间比其他位点之间由更高的交换频率，被称为重组热点。
6.共分离=在有性繁殖的后代，这种基因附近有一个紧密连锁的分子标记与连锁的基因有最大的可能同时出现在同一个体中，这一现象被称为共分离。
7.物理图谱=指表示DNA序列上DN A标记之间实际距离的图。
8.物理作图=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。
9.重叠群=相互重叠的D NA片段组成的物理图称为重叠群。
10.稀有切点限制酶=指该酶识别的碱基顺序在基因组中只有很少数量，可产生较大的DNA片段。
11.DNA指纹=小卫星DNA具有高度的可变性，不同个体，彼此不同。
但“小卫星DNA”中有一段序列则在所有个体中都一样，称为“核心序列”。
如果把核心序列串联起来作为探针，与不同个体的DNA进行分子杂交，就会呈现出各自特有的杂交图谱，它们与人的指纹一样，具有转移性和特征性，因人而异，因此被称作“DNA指纹”(DNA finger print)。
12.染色体步移=从第一个重组克隆插入片段的一端分离出一个片段作为探针从文库中筛选第二个重组克隆，该克隆插入片段含有与探针重叠顺序和染色体的其他顺序。
《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.
基因组学遗传作图物理图
2.2.2 DNA（分子）标记
? 限制性片段长度多态性（restriction fragment length
polymorphisms,RF）LP
? 简单序列长度多态性（simple sequenece length
polymorphisrns,SSLPs) ? 小卫星序列：（Minisatellite DN）A ? 微卫星序列：（Microsatellite DNA, ）MS
? 功能蛋白质组 (Functional Proteome) ：在特定时 间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白 质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质 组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。
中英联合实验室
基因组计划
? 模式微生物基因组计划 ? 模式植物基因组计划 ? 模式动物基因组计划 ? 人类基因组计划
中英联合实验室
什么是基因组？
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
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 织和不同发育阶段、正常状态与 疾病状态，以及体外培养的细胞 中基因表达模式的差异。 ?基因产物 -蛋白质功能研究，包 括单个基因的蛋白质体外表达方 法。
中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
? 基因标记：有用、有效，并非理想。
? 高等生物，可用作标记的基因十分有限 ? 许多性状都涉及多基因。 ? 高等生物基因组中存在大量的基因间隔区，用基因
标记将在遗传图中留下大片的 无标记区段。 ? 并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分，因
基因组学课件遗传图绘制
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
这就是利用剂量效应的方法
Mechanism of DNA cleavage by the restriction enzyme BamHI
+ 染色体与探针杂交 74 46.
体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization)
34 138.
+ 显微检测 （Mb） 性别平均 cM/Mb 女性 cM/Mb 男性 cM/Mb
F
F 和 E 不连锁(不在一条染色体上)
G
H
I 和 C 连锁
G 和 I 等位基因或不连锁
I
图 10 在作图中用 DNA 指纹作为标记
（三）单核苷酸多态性标记(SNP)
+ 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
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
21q 39
59.
74 46.
染色体专一位点探针
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
03 基因组学课件---物理图绘制
PAC载体—P1正选择克隆载体PAD10-SACBII
LoxP位点将该载体分为两个 结构区 一个结构区含有P1 pac顺序， pBR322复制起始点和一段 约10 kb来自腺病毒的填充 区段 另一结构区含有P1质粒复 制子，卡那霉素抗性筛选标 记基因（KanR），IPTG诱导 裂解复制子和正筛选sacBII 卡盒 Sac基因：果聚糖（死亡） →蔗糖（>2%，不能生长）
3.1 限制性作图
3.1.1
限 制 性 作 图 的 基 本 原 理
3.1.2 DNA分子限制性作图
获得理想大小的DNA片段对基因组的 限制性作图至关重要，其关键是选择合 适的限制酶
识别位点硷基数目 4 6 8 10 预计DNA片段平均长度（kb） 1 4 64 1000
限制性作图的局限
限制位点多时，产生大量的片段，难以 排序 无法区分大小相同的片段
染色体DNA 凝胶伸展术
单 个 分 子 拉 伸
DNA
线性和环状Λ分子的酶切位点
3.2 基于克隆的基因组作图
3.2.1 大分子DNA的克隆载体
克隆大于100 kb DNA的突破首先是从酵母人 工染色体（yeast artificial chromosomes, YAC） 的发明开始的（Burke等，1987） YAC载体主要由3个基本部件构成：
第3章 物理图绘制
Physical map A chromosome map of a species that shows the specific physical locations of its genes and/or markers on each chromosome. Physical maps are particularly important when searching for disease genes by positional cloning strategies and for DNA sequencing.
基因组作图资料
1.1 限制性酶切作图的原理 二
A
B
1
3
A
B
完全酶切
1
4
9
6
6
A+B
1 3 6
不完全酶切
1
9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
6
1
3
6
两酶切点之间的片段为重叠的片段
二、 物理图谱（physical map）
1.2 部分酶切法测定DNA片段位置
①完全降解：获得完全酶切片段的数目和大小 的图谱。
②部分降解：避免所有切口断裂的完全降解发 生。部分酶解产物同样进行电泳分离及自显影。
表型
实得数量
ec + +
810
+ sc cv
828
ec sc +
62
+ + cv
88
+ sc +
89
ec + cv 合计
103 1980
ec-sc 的重组值：
62+88 1980
ec-cv 的重组值：9.7
sc-cv 的重组值：17.3
=7.6%
ec 7.6 sc ec 9.7 cv
sc 7.6
ec
二、 物理图谱（physical map）
1、物理图作图方法 之 限制性酶切作图
1.1 限制性酶切作图的原理 二
➢对DNA进行不完全酶切，产生部分重叠的片段。 ➢可根据重叠顺序的相对位置将各个片段首尾连 接，构成连续顺序图。 ➢以连续的重叠群为基本框架，通过遗传标记将 重叠群排列于染色体上。
二、 物理图谱（physical map）
一、 遗传图谱（genetic map）
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基因组（Genome）：一个生物体、细胞器或病毒 的整套基因和染色体组成，即全部基因的总称（包 括所有的编码区和非编码区）
基因组学（Genomics）：以基因组分析为手段， 对所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基 因定位、时序表达模式和基因功能分析的一门科学。
分子遗传学的分支学科 提供有关生物物种及其细胞功能的进化信息 生命科学的前沿和热点领域
•蛋白质-蛋白质功能研究。
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基因组学的分类
分类：
结构基因组学(Structural Genomics) 比较基因组学(Comparative Genomics) 功能基因组学(Functional Genomics) 药物基因组学(Medical Genomics) 营养基因组学(Nutritional Genomics) 生物信息学(Bioinformatics) 蛋白质组学(Proteomics)
不同的个体间药物的疗效和副作用存在差异。 促使新药的发现。 根据个体的遗传背景来优化药物治疗方案，即“个
体化治疗”。
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基本概念
营养基因组学：
研究对人类营养有重要作用的植物次级代谢途径的 相关基因。
与铁吸收转运有关的基因 与生物素、维生素B1和维生素E合成有关酶的基因
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基本概念
生物信息学：
诊断、预防和治疗提供合理有效的方法。 依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计 ……
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基本概念
蛋白质组学：
蛋白质组(Proteome)：在一种细胞内存在的全部 蛋白质。
蛋白质组学：研究细胞内所有蛋白质及其动态变化 规律的科学。
功能蛋白质组(Functional Proteome)：在特定时 间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白 质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质 组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。
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基因组计划
模式微生物基因组计划 模式植物基因组计划 模式动物基因组计划 人类基因组计划
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基因组计划 ？
获得全基因组序列：为基因组的全面测序提
供工作框架 构建基因组图：在长链DNA分子上寻找特征
性标记，根据分子标记将包括这些序列的克 隆进行连锁定位，绘制基因组图。 根据基因组图，基因组区段分解、逐个测序， 最后进行组装
基因功能发现、基因表达分析、突变检测、基因 组的表达与调控研究。
单一基因--蛋白质 基因组--蛋白质组，系统研 究。
对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因 组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。
一个细胞的转录表达水平能够精确特异地反映类 型、发育阶段以及状态。
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细 胞 总DNA
细 胞 总RNA
.Hale Waihona Puke 基本概念结构基因组学：
通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基 因定位的科学。
将基因组分解成小的易操作的结构区域，构建高分 辨率的遗传图、物理图、转录本图，一个生物体基 因组的最终图就是它的全部DNA序列 。
人类基因组计划 果蝇基因组 拟南芥菜基因组
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基本概念
遗传连锁图：通过遗传重组所得到的基因线性排列 图称为遗传连锁图。通过计算连锁的遗传标志之间 的重组频率,确定它们的相对距离。
在基因组图谱和测序基础之上，对已知的基因和基 因组结构进行比较，了解基因的功能、表达机理和 物种的进化的学科。
比较分析7种生物的基因组，结果表明：在进化上，古细 菌、真菌和真核生物有一个共同的具有自养能力的最近 祖先。
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基本概念
功能基因组学
后基因组学(Post genomics)，利用结构基因组 学提供的信息和产物，通过在基因组系统水平上 全面分析基因的功能。
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重叠群法：contig，指相互间存在重叠顺序的 一组克隆。根据重叠顺序的相对位置将各个克 隆首尾连接，覆盖的物理长度可达百万级碱基 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。
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，将鸟枪法 DNA片段进行组装。根据高密度的基因组图分 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。由下 至上
物理图谱：是利用限制性内切酶将染色体切成数个 片段，根据重叠序列把片段连接成染色体，确定遗 传标志之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基(kb)或 兆碱基(Mb)]的图谱。
转录本图谱：序列图谱。
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基本概念
比较基因组学：
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基因组学
最早1986年，由美国霍普金斯大学著名 人类遗传学家和内科教授McKusick （1921-2008）提出来的
随着人类基因组计划的实施，基因组学逐 渐成为一门以结构基因组学为主的高度综 合和跨学科的科学
功能基因组学、比较基因组学、环境基因 组学、药物基因组学等都纷纷出台。
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什么是基因组？
输 卵 管 细 胞 成 红 细 胞胰 岛 细 胞输 卵 管 细 胞 成 红 细 胞 胰 岛 细 胞
卵 清 蛋 白 基 因 +
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β -珠 蛋 白 基 因 +
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胰 岛 素 基 因
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实 验 方 法
Southern杂 交
Northern杂 交
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基本概念
药物基因组学：
根据不同个体间的基因组差异与基因多态性，阐明 个体间在药物代谢和效应方面发生差别的遗传基础。
以计算机为工具，用数学和信息科学的观点、理论和方法去 研究生命现象，对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
以基因组DNA序列信息分析作为源头，破译隐藏在DNA序 列中的遗传语言发现新的基因和新的功能 ，进行蛋白质空 间结构模拟和预测。
认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质。 揭示人体生理和病理过程的分子基础，为人类疾病的预测、
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
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基因组研究内容
•基因表达研究，即比较不同组 织和不同发育阶段、正常状态与 疾病状态，以及体外培养的细胞 中基因表达模式的差异。 •基因产物-蛋白质功能研究，包 括单个基因的蛋白质体外表达方 法。