基因组学概述 PPT课件

• 人工染色体含有三种必需成分：着丝粒、端粒和复制 起点。
• 着丝粒(CEN)位于染色体中央，呈纽扣状结构，在有 丝分裂时结合微管并调控染色体的运动，也是姐妹染色 单体配对时的最后位点，接收细胞信号而使姐妹染色体 分开。
• 端粒（TEL）：主要功能是防止染色体融合、降解、
确保其完整复制。端粒酶以其自身RNA为模板，在染色 体端部添加上端粒重复序列，并参与端粒长度和细胞增
3.基因工程所用的vector实际上是DNA分子，是用来 携带目的基因片段进入受体细胞的DNA。
载体的分类
分类依据 1.按功能分成
类
别
（1）克隆载体 （2）表达载体
2.按进入受体细胞类 型分
3.按载体来源分 4.按克隆片段得大小 （克隆能力）分
（1）原核载体 （2）真核载体 （3）穿梭载体
病毒载体＋
DNA序列片段组装（sequence assembly)，又称序列拼接）的任务 就是根据这些序列片段，重建目标DNA序列。如果能够得到 DNA一条链的序列，那么根据互补原则，另一条链的序列也就 得到了。
• DNA测序不能从染色体进行，首先必须克隆化，构建基因组 的物理图谱。
• 先构建片段DNA克隆(以YAC或BAC为载体)，并把克隆依染 色体排序，这就是“染色体的克隆图”。依片段DNA克隆在 染色体上所在的位置排序，可以得到相互重叠的一系列克隆， 叫做“克隆重叠群”(contig)。选取有关的克隆进行DNA测 序，就可以“拼装”出整个染色体或基因组的DNA序列。如 果克隆片段太大仍不便于直接测序，则需通过亚克隆，构建 更小的片段。
殖的调控。
• 复制起点： DNA复制通常由起始蛋白与特定的DNA 序列相互作用开始。
载体的概念：
1.要把一个有用的基因（目的基因——研究或应用基 因）通过基因工程手段送到生物细胞（受体细胞），需要 运载工具（交通工具）携带外源基因进入受体细胞，这种 运载工具就叫做载体（vector）。
2.凡来源于质粒或噬菌体的DNA分子，可以插入或克 隆DNA片段统称为vector。
复制）和parA、 parB（控制拷贝数）等成分。
BAC的优点
1． 易于用电击法转化E.coli（转化效率比转化酵母高10100倍）； 2． 超螺旋环状载体，易于操作； 3． F‘质粒本身所带的基因控制了质粒的复制； 4． 很少发生体内重排。
有人把人类染色体端粒DNA上单个α-卫星DNA单 元多聚化形成1Mb左右的大片段并与人类基因组DNA 混合，产生了能被复制、能正常分裂并得到长期稳定 保存的人工合成的染色体，长度约为6-10Mb，称为
内含子
20~30% 中度至高度重复序列
约60%
串联重复序列/ 成簇重复序列
约40% 分散重复序列
11.2 高通量DNA序列分析技术
在大规模DNA测序中，目标DNA分子的长度可达上百万个bp。现 在还不能直接测定整个分子的序列，然而，可以得到待测序列 的一系列序列片段。
序列片段是DNA双螺旋中的一条链的子序列（或子串）。这些序 列片段覆盖待测序列，并且序列片段之间也存在着相互覆盖或 者重叠。在一般情况下，对于一个特定的片段，我们不知道它 是属于正向链还是属于反向链，也不知道该片段相对于起点的 位置。另外，这样的序列片段中还可能隐含错误的信息。序列 片段的长度范围300－1000 bp，而目标序列的长度范围是3100 万bp，总的片段数目可达上千个。
(1)<1kb (2)<10kb (3)<22kb (4)<50kb (5)0.1-0.4Mb (6)0.5-2Mb
克隆扩增或表达 √√ √
举例 PBR322 PCDN3
PUC8 PBUDCE41 YE
(1)M13 (2)plasmid (3)λphage (4)casmid (5)BAC (6)YAC
3.BAC 细菌人工染色体。
YAC的主要缺点
1．存在高比例的嵌合体，即一个YAC克隆含有两个本 来不相连的独立片段； 2．部分克隆子不稳定，在转代培养中可能会发生缺失 或重排； 3．难与酵母染色体区分开，因为YAC与酵母染色体具 有相似的结构。 4．操作时容易发生染色体机械切割。
以细菌寄主系统为基础的克隆载体形成嵌合体的频 率较低，转化效率高，又易于分离。科学家用"染色体 建造"法用F质粒及其调控基因构建细菌载体，克隆大 片段DNA。该质粒主要包括oriS， repE（控制F质粒
说明：
1.穿梭载体（sbuttle vector） 指在两种宿主生物体 内复制的载体分子，因而可以运载目的基因（穿梭 往返两种生物之间，如：YEP,DIDB219
2.YAC Yeast Artificial Chromsome 由酵母基因和 PBR322质粒衍生物构成，对克隆大的真核基因十分 有用，在HGP中发挥主要作用。
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11.1 人工染色体构建
1983年，美国的Dana-Farber癌症研究所和哈佛大学 医学院的教授首次在Nature上发表文章，报道了构建 YAC（Yeast Artificial Chromosome）库的过程。1987年， Burke等人发现，仅仅带有ARS序列(autonomous replicating sequence) 的载体虽然能够被复制，但极易在 有丝分裂时丢失。即使在选择培养基上，也只有5%20%的子代细胞带有ARS载体。加入Centromeres （CEN）能显著提高ARS质粒在有丝分裂时的稳定性， 90%以上子代细胞带有该载体。CEN还能显著降低拷贝 数，从20-50/细胞降为1-2/细胞。（Science, 236:806812）。
• 另外一种方法是对所有相互重叠的亚克隆进行测序，然后直 接通过计算机程序根据其重叠部分进行“拼装”。
MAC或HAC。
人类基因组
核基因组(3200Mb)
约10% 基因和基因有关序列
约90% 基因外序列
线粒体基因组(16.6kb)
rRNA 基因
tRNA 基因
蛋白编码 基因
专一或中等重复序列
<10%
>90%
70~80%
专一的或低 拷贝数序列
Coding DNA Non-coding DNA
假基因
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基因片段