基因组与比较基因组
植物遗传学中的基因定位方法
植物遗传学中的基因定位方法植物遗传学是研究植物遗传特征和遗传变异的学科，其中一个核心问题是如何准确地确定和定位植物基因。
基因定位方法是遗传学中的重要研究手段，可以帮助我们理解植物基因在遗传变异中的作用和表达，为植物育种和遗传改良提供有力支持。
本文将为您介绍几种常用的植物遗传学中的基因定位方法。
1. 传统遗传分析法传统遗传分析法是植物遗传学中最早应用的一种方法，它通过对自交或杂交后代的遗传测定和分离分析，推断并确定目标基因在植物染色体上的位置。
该方法的核心是构建遗传连锁图谱，将物理上相邻的基因组成一个连锁群体，并利用基因间重组频率来确定基因在染色体上的相对位置。
这种方法在植物遗传学中得到广泛应用，尤其在经济作物的育种中，起到了至关重要的作用。
2. 分子标记辅助选择法随着分子生物学技术的发展，分子标记辅助选择法成为了植物基因定位的重要手段。
这一方法基于不同个体之间的遗传标记的差异，通过分析标记与目标基因之间的关联性，来确定目标基因在染色体上的位置。
常见的分子标记包括限制性片段长度多态性（RFLP）、随机扩增多态性DNA（RAPD）和序列特定扩增片段（SSR）等。
该方法具有高分辨率、快速和经济的优势，被广泛应用于植物遗传学研究和育种实践当中。
3. 基因组测序和比较基因组学近年来，基因组学的发展为植物基因定位提供了更加准确和全面的手段。
通过对植物基因组的测序和比较，可以确定目标基因在染色体上的具体位置。
基因组测序技术的不断进步使得我们能够在短时间内测定大量基因的序列，进而对基因进行注释和定位。
同时，比较基因组学的研究可以帮助我们理解不同物种之间基因在进化过程中的演化和分化，从而推导出基因在染色体上的定位。
4. 基因表达和功能分析除了确定基因在染色体上的位置，基因表达和功能分析也是植物遗传学中重要的研究内容。
通过分析基因的表达模式和功能，可以更好地理解基因在遗传变异过程中的作用和调控机制。
常用的技术手段包括全转录组测序、实时荧光定量PCR等，它们能够帮助我们在细胞水平和分子水平上揭示基因的功能特征和调控网络。
基因组学和比较基因组学
基因组学和比较基因组学基因组学是研究生物体的基因组结构、组成和功能的科学领域。
它通过对基因组DNA序列的分析，探索基因与生物体性状之间的关系，以及基因组在进化过程中的变化。
而比较基因组学则是基因组学的一个重要分支，通过比较不同物种的基因组，揭示不同物种之间的共通性和差异性，从而深入研究生物体之间的进化关系和适应环境的机制。
1. 基因组学的发展在过去的几十年里，基因组学技术的飞速发展推动了该领域的迅猛发展。
创立了人类基因组计划（HGP）的里程碑式成果，将人类基因组的DNA序列测定完成并发布。
这项重大工作的完成催生了众多基因组学研究的突破，开辟了基因组学在疾病诊断、再生医学、进化生物学等领域的应用前景。
2. 基因组学的研究方法基因组学的研究方法主要包括测序技术和生物信息学分析两个方面。
测序技术利用高通量测序平台，可以快速、准确地获取生物体的整个基因组序列。
生物信息学分析则是对测序得到的海量数据进行筛选、比对、注释和解读，并通过构建基因组数据库和研发相应的算法，从中提取有意义的信息。
3. 基因组学的应用领域基因组学在医学研究中发挥着重要作用。
通过对疾病相关基因的研究，可以帮助诊断疾病、制定个体化治疗方案，甚至预测疾病的风险。
此外，基因组学在农业领域也有重要的应用。
比如利用基因组测序技术可以研究和改良作物的基因组，提高作物的产量和品质，并增强植物的抗病性和适应性。
4. 比较基因组学的研究意义比较基因组学通过比较不同物种的基因组，揭示物种之间的共通性和差异性，有助于研究生物体的进化关系和适应环境的机制。
通过比较不同种类的基因组，我们可以确定物种之间的亲缘关系，揭示不同物种之间演化的轨迹和速度。
同时，比较基因组学还有助于发现和理解基因组中的功能元件、非编码RNA等，进一步拓宽了我们对基因组的认识。
综上所述，基因组学和比较基因组学是两个相互关联的学科，它们以高通量测序技术为基础，通过分析基因组DNA序列的组成和功能，探究基因与生物体性状之间的关系，以及不同物种之间的共通性和差异性。
基因组学与医学
（一）基因组学的提出
基因组(genome) 泛指一个有生命体、病毒或细胞器
的全部遗传物质；在真核生物，基因 组是指一套染色体（单倍体）DNA。
1. 病毒基因组
DNA病毒 多数为双链(ds)、环状或线性 RNA病毒 多数为单链(ss)、线性
▪ 单链环状DNA病毒
5386nt 2500氨基酸 噬菌体phiX174 1977，Sanger
蛋白质组(proteom)： 一个细胞内的全套蛋白质，
反映了特殊阶段、环境、状态下 细胞或组织在翻译水平的蛋白质 的表达谱。
这一研究领域叫蛋白质组学 (proteomics)。
蛋白质组学的研究方法
➢双向电泳（two dimension electrophoresis,2-DE）：
蛋白质具有等电点和分子量的特异性， 将蛋白质混合物在电荷（等电聚焦，IEF） 和分子量（变性聚丙烯酰胺凝胶电泳， SDS-PAGE）两个水平上进行分离。
描述基因表达模式: 采用DNA微点阵进行整体基因表达 谱--转录组分析；采用蛋白质或 多肽微点阵、改进的双向电泳结 合飞行质谱技术分析蛋白质表达
四、比较基因组学
比较基因组学(comparative genomics) 涉及比较不同物种的整个基因组，以便深 入理解每个基因组的功能和进化关系。
进化树（系统发生树）
▪ 开环部分双链DNA病毒
HBsAg
HBcAg
聚合酶
乙型肝炎病毒（HBV）
HBsAg
HBcAg
聚合酶
乙型肝炎病毒基因组 --开环部分双链DNA
▪ 单链RNA病毒
血凝素（HA）
8节段-ssRNA
神经氨酸酶（N)
.
禽流感病毒(H5N1)
基因组学知识点总结
基因组学知识点总结基因组学是研究生物体的基因组结构、功能以及其与遗传性状的关系的学科。
下面将对基因组学的相关知识进行总结，包括基因组、基因、DNA测序技术等内容。
一、基因组和基因基因组指的是一个生物体所有基因和非编码DNA序列的总和。
基因是基因组中的一个特定区域，能够编码特定的功能性产物，如RNA和蛋白质。
基因组学研究着基因组中存在的各种基因的类型、数量以及它们在生物体中的分布和功能。
二、DNA测序技术DNA测序技术是基因组学中的重要工具，通过测序技术可以获取到DNA序列的信息，从而研究基因组结构和功能。
在过去的几十年里，DNA测序技术经历了多次技术革新，从传统的Sanger测序到现代的高通量测序技术，如二代测序和三代测序技术。
三、基因组测序项目基因组测序项目是基因组学研究的重要组成部分。
其中，人类基因组计划是最为著名的基因组测序项目之一，对人类基因组进行了全面的测序和分析，为后续的基因组学研究提供了重要的基础数据。
四、功能基因组学功能基因组学研究基因组中的各种功能元件，如调控区域、非编码RNA等，以及它们在基因调控网络中的作用和相互关系。
通过功能基因组学的研究，我们可以更好地理解基因组中各个功能区域的作用机制和生物学意义。
五、比较基因组学比较基因组学研究不同物种之间基因组的异同，以及这些差异对生物体特性的影响。
通过比较基因组学的研究，我们可以了解不同物种间的进化关系、基因家族的起源和演化等重要问题。
六、基因组编辑技术基因组编辑技术是基因组学中的一项重要技术，主要用于修饰和改变生物体的基因组。
目前，CRISPR-Cas9系统是最为常用的基因组编辑技术，能够实现高效、精确的基因组编辑，对基因组学研究和生物技术应用具有重要意义。
七、应用领域基因组学在许多领域都有广泛的应用，包括生物医学研究、农业与畜牧业、环境保护等。
通过基因组学的研究，我们可以揭示疾病的遗传基础、改良作物和畜牧动物的品质特性、了解生物多样性等重要问题。
基因组学的研究方法
基因组学的研究方法基因组学是一门研究生物体基因组的学科，通过研究基因组的组成、结构、功能和调控机制等，揭示生物多样性、进化规律以及与疾病相关的基因等重要信息。
近年来，随着高通量测序技术的广泛应用，基因组学研究取得了突破性进展。
本文将重点介绍几种常用的基因组学研究方法，以及其在基因组学领域的应用和意义。
一、全基因组测序全基因组测序是基因组学研究的重要手段之一，它的主要目的是完成对整个基因组的测序和分析。
全基因组测序可以分为两种类型：全基因组测序和外显子测序。
全基因组测序是对整个基因组的测序，旨在全面了解个体的基因组特征；而外显子测序则着重于测序个体编码蛋白质的外显子区域，用以研究基因功能和疾病相关的基因突变。
全基因组测序的主要步骤包括：DNA提取、文库构建、测序装置或服务机构选择、测序平台选择、测序数据分析、功能注释等。
全基因组测序的应用广泛，不仅可用于揭示物种的进化关系、种群遗传结构，还可以用于寻找疾病相关基因、筛查遗传变异、研究个体间的基因差异等。
二、转录组测序转录组是指一个生物体在特定条件下的所有转录产物，包括mRNA、rRNA、tRNA等。
通过转录组测序，可以揭示基因的表达模式、调控机制以及与功能相关的基因。
转录组测序的主要步骤包括：RNA提取、RNA质量检测、文库构建、测序平台选择、测序数据分析等。
通过转录组测序，可以帮助我们了解基因的转录水平和表达模式的变化，并进一步加深对基因功能的理解。
转录组测序在生物医学研究、开发新药物和诊断疾病等方面具有重要的应用价值。
三、表观遗传学研究方法表观遗传学是研究外部环境因素对基因表达和遗传信息传递的影响的学科。
通过表观遗传学研究，可以深入了解基因组的调控机制以及与环境因素间的相互作用。
常见的表观遗传学研究方法包括：DNA甲基化测序、组蛋白修饰测序、染色质构象分析等。
这些方法可以帮助我们研究基因组的结构和调控方式，发现与表观遗传学相关的重要基因，以及其在疾病发生与发展中的作用。
基因组学中的比较基因组学方法
基因组学中的比较基因组学方法基因组学是研究生物体的基因组结构、功能、组成及其相互作用的一门科学，其研究对象广泛，涉及到生命科学、医学、生态学等多个领域。
而比较基因组学则是基因组学中的一个分支，它通过比较各物种的基因组序列，揭示各种生物之间的基因演化及其遗传规律，并且研究各种基因的功能、表达、调控等问题。
在这篇文章中，我们将探讨基因组学中的比较基因组学方法。
一、基因组序列比较基因组序列比较是比较基因组学的基础，其主要作用是把不同物种的基因组序列进行比较，找出相同的序列，并且对相同的序列进行分析，从而揭示物种种类关系，共同祖先及其遗传变化等问题。
此外，基因组序列比较还可以为基因组结构和功能阐明提供重要的信息。
基因组序列比较具有以下几个特点：首先，基因组序列比较的算法不断更新，现代的比对算法比以前的更高效和准确，如MAFFT，MUSCLE等。
同时，基于多序列比对的算法也越来越成熟，如PhyML，RAxML等。
其次，基因组序列比较也需要考虑不同物种之间的基因数目和基因的排列顺序的变化，比如基因重复、基因家族和基因结构的演变等问题。
这些问题可以通过整个基因组序列的比较和基因组控制区的分析得到解决。
最后，基因组序列比较还需要考虑序列保守性和易变性的问题，这也是基因组序列比较的难点之一。
在快速进化的物种中，内含子和基因区之间的序列变异率可能非常大，这也需要采用相应的算法和策略来解决。
二、基于基因家族的比较基因组学方法基因家族是指在不同物种中存在多个拥有同样结构或功能的基因，如酪蛋白基因家族和S100基因家族等。
在基因组中，基因家族在不同物种中的数量和序列有所不同，这反映了基因家族的演化过程，因此可以通过研究基因家族的变化来推测基因的演化和基因家族的起源。
基因家族比较的方法有：1. 基因簇的比较：基因簇是指在染色体上连续排列的基因序列，通常由一系列同源基因组成。
基因簇的比较可以揭示同源基因的演化，还可以发现基因家族的新增和丢失等信息。
全基因组测序和比较基因组学的应用
全基因组测序和比较基因组学的应用随着科技的不断进步，全基因组测序和比较基因组学成为了分子生物学和生物信息学领域中的热门话题，为生物科学研究提供了更多的数据和思路。
本文将阐述全基因组测序和比较基因组学的相关概念及其应用，以及它们在疾病诊断和治疗中的贡献。
一、全基因组测序全基因组测序是指对一个生物体的全部基因组进行序列分析的方法，包括染色体的DNA序列以及其中的基因。
全基因组测序主要依赖于高通量测序技术，通过将DNA样本分解成小片段，进行高通量的脱氧核苷酸（dNTP）测序，并通过计算机程序将这些片段拼接成整个基因组的序列，从而实现对整个基因组的测序。
随着全基因组测序技术的发展，越来越多的生物体的基因组被测序。
全基因组测序为基因组学、遗传学、演化生物学等领域的研究提供了丰富的数据，也促进了许多新的领域的发展，如个性化医疗、生物工程等。
二、比较基因组学比较基因组学是研究不同生物体基因组之间相似性和差异性的学科。
它通常基于全基因组测序数据，通过对两个或多个基因组的比较，识别出它们之间的相似性和差异性。
比较基因组学主要研究生物体的基因组组成、基因结构、基因家族、基因密度、进化关系等方面的差异，以了解生物的进化、适应性和演化等问题。
比较基因组学的主要应用之一是生物分类学。
通过比较基因组数据，可以识别出不同物种的基因组之间的相似性或差异性，从而确定它们的进化关系和分类关系。
此外，比较基因组学还可以用于肿瘤学、人类学、微生物学等领域的研究。
三、1. 遗传病诊断和治疗全基因组测序和比较基因组学可用于遗传病的诊断和治疗。
全基因组测序可以帮助鉴定遗传病的致病基因，通过比较不同基因组之间的差异，找到突变、重复、缺失等异常，从而发现相关的基因型和表型。
这有助于鉴定患者的病因，为制定个性化治疗方案提供了基础。
比较基因组学也有助于研究遗传病的致病机理和治疗方法。
通过比较不同物种的基因组，可以鉴定致病基因、识别细菌的耐药性和病毒的突变，从而为制定新的治疗方法提供思路。
生物信息学-基因组分析（ＰＤＦ）
in the genomic coordinates. At least one transcript must be expressed outside of the nucleus and one
如果基因组是生命的天书，那么基因就是写成这本书的词汇。生物学家们一直假 设，微生物的故事较短，而人类的故事则是一部巨作，人类拥有8万到10万个基因。但是 UC Berkly的果蝇基因组计划的主任G. Rubin指出，果蝇的基因比我们所认为的最简单的 线虫少了5,000个。他警告说：“生物体的复杂性并不是简单地与基因数量相关联的。”
¾ 基因组的大小和基因的数量在生命进化上可能不具有特别重大的意义；
¾ 人类的基因较其他生物体更“有效” 。
¾ 人类的复杂性更主要的体现在蛋白质的复杂网络中，即蛋白质就是构成 生命的基本构件。Celera公司首席科学家Venter认为：“大部分的生物学行 为发生在蛋白质水平，而不是基因水平。”
目前已完成测序4,000多个基因组
The winner was announced at last week's Homo Sapiens genetics meeting at Cold Spring Harbor Laboratory, New York. The gene champ, Lee Rowen, who directs a sequencing project at the Institute for Systems Biology in Seattle, Washington - beat 460 other hopefuls to take home part of the cash pot.
昆虫基因组学和比较基因组学
昆虫基因组学和比较基因组学昆虫是地球上最多样化和数量最多的动物类群之一，对于了解其基因组的组成和功能，以及与其他物种之间的遗传关系具有重要意义。
昆虫基因组学和比较基因组学作为研究昆虫遗传特征的分支学科，为我们深入了解昆虫的进化和适应性提供了重要的工具和框架。
本文将首先介绍昆虫基因组学的概念和意义，然后探讨比较基因组学在昆虫研究中的应用，并最后展望昆虫基因组学和比较基因组学的未来发展方向。
一、昆虫基因组学1.1 概念和意义昆虫基因组学是研究昆虫基因组的学科，通过对昆虫基因组的测序和分析，可以了解昆虫的基因组组成、基因结构和功能以及与其他生物之间的遗传关系。
昆虫基因组学的发展在很大程度上受益于高通量测序技术的发展，使得我们能够更加全面、准确地了解昆虫的基因组特征。
昆虫基因组学的意义在于帮助我们理解昆虫的进化、适应性和形态多样性的原因。
通过比较不同昆虫的基因组，我们可以探究昆虫的祖先基因组是如何演化为现在的多样性基因组的，并揭示昆虫的进化路径和适应性进化的机制。
此外，昆虫基因组学也为研究昆虫的生理生化过程、抗病性和抗虫性提供了重要的参考。
1.2 昆虫基因组的特点昆虫基因组具有一些独特的特点，这决定了昆虫基因组学的研究方法和难度。
首先，昆虫基因组的大小差异很大。
昆虫基因组的大小可以从几百万到上十亿碱基对不等，其中有些昆虫基因组的大小甚至超过了一些高等植物和动物的基因组。
这种巨大的基因组大小对于测序、组装和分析昆虫基因组提出了挑战。
其次，昆虫基因组中大部分是非编码序列。
根据基因组注释结果显示，昆虫基因组中非编码序列占据了绝大部分，而编码蛋白质的基因数量相对较少。
这使得研究昆虫基因组的功能元件和调控机制变得更加复杂和困难。
最后，昆虫基因组存在大量的基因家族。
在昆虫基因组中，有很多基因以家族的形式存在，这些基因家族在昆虫的进化和适应性中发挥着重要作用。
因此，全面理解昆虫基因组需要深入研究这些基因家族的结构、功能和调控机制。
生命科学前沿进展基因组学、比较基因组学和宏基因组学
原核生物：一般只有一个环状DNA分子，其上所有的基因为一个基因组； 真核生物：指一个物种的单倍体染色体所含有的全部DNA分子； 真核生物通常含有2～3个基因组 －核基因组（Nuclear genome） －线粒体基因组（Mitochondrial genome） －质体基因组（Plastid genome） 真核细胞中的细胞器(如叶绿体、线粒体等)中的DNA也为环状，构成叶绿 体基因组、线粒体基因组 If not specified, “genome” usually refers to the nuclear genome.
生命科学前沿进展（一）
基因组学、元基因组学和功能 基因组学
§1 基因组学概述
基因组（genome），又称染色体组，是 某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和 （细胞内细胞器的DNA属于该细胞器的基 因组）。物种全部遗传信息的总和。
物种遗传信息的“总词典” 控制发育的“总程序” 生物进化历史的“总档案”
E. coli：4000多个基因，人：~30000个
4、原核生物的基因绝大多数是连续基因，不 含间隔的内含子；基因组结构紧密，重复序列 远少于真核生物的基因组。
例子：E. coli K-12
双链环状DNA分子，全基因组长为4,600kb； 目前已经定位的基因有4,2因组(mitochondrion genome)：长为16,569bp的环状DNA分子， 位于产生能量的细胞器——线粒体中
基因组学（genomics）
• 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分析生命体（包括人类）全部基 因组结构及功能，探索生命活动的内在规律及其内外 环境影响机制的科学。 对物种的所有基因进行定位、作图、测序和功能分析 由美国人T· H· Rodehck在1986年提出。基因组学完全改 变一次只能研究单个基因的状况，它着眼于研究并解 析生物体整个基因组的所有遗传信息。
基因组与比较基因组学
❖ 发现与DNA复制、重组等有关的序列。
❖ 研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为 疾病诊断、预防和治疗提供理论依据。
❖ 确定人类基因组中转座子、逆转座子和病毒残余序列，研究其周 围序列的性质。
❖ 研究人类个体之间的多态性（SNP）情况，用于基因诊断、个体 识别、亲子鉴定、组织配型、发育进化等许多医疗、司法和人类 学的研究。
❖ 连锁分析是通过分析同一遗传位点在不同个体中等位基因 的不同（多态性）来研究同一染色体上两位点之间的相互 关系。
2021/4/8
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❖ 遗传距离图的基本数据来自基因的重组。
2021/4/8
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❖Sds绝对是假的 么么么么方面
❖ 由于不能对人类进行“选择性”婚配，而且人类子代个体 数量有限、世代寿命较长，呈共显多态性的蛋白质数量不 多，等位基因的数量不多。DNA技术的建立为人类提供了 大量新的遗传标记。遗传标记有三代：
如果该基因与某标记间不发生重组（重组率等于0），我 们就推测该标记与所研究的疾病基因可能非常接近。
2021/4/8
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3. 物理图
❖ 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。
❖ 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。
SNP中大多数为转换，即由一种嘧啶碱基替换另一种嘧啶 碱基，或由一种嘌呤碱基替换另一种嘌呤碱基，颠换与转 换之比为1：2。
SNP有可能在密度上达到人类基因组“多态”位点数目的 极限。估计人类基因组中可能有300万个SNP位点！
基因组学
基因组：生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的总和,是指生物细胞中所有的DNA，包括所有的基因和基因间区域。
基因组学：研究基因组结构和功能的科学。
指以分子生物学技术、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。
C值：指一个单倍体基因组中DNA的总量，以基因组的碱基对来表示。
每个细胞中以皮克(pg，10-12g)水平表示。
C 值矛盾：在结构、功能很相似的同一类生物中，甚至在亲缘关系十分接近的物种之间，它们的C值可以相差数10倍乃至上百倍。
序列复杂性：不同序列的DNA总长称为复杂性，复杂性代表了一个物种基因组的基本特征。
隔裂基因：指基因内部被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子所隔裂。
假基因：来源于功能基因但已失去活性的DNA序列。
微卫星序列：或称简单串联重复，重复单位较短。
重复序列只有1-6个核苷酸，分布在整个基因组，10-50个重复单位.重叠群：通过末端的重叠序列相互连接形成连续的DNA长片段的一组克隆称为重叠群。
指纹：指确定DNA样品所具有的特定DNA片段组成。
STS作图：根据STS序列设计引物，扩增文库当中的克隆，能扩出条带的克隆都含有序列重叠的插入子。
荧光原位杂交：指在染色体上进行DNA杂交，以便识别荧光标记探针在染色体上位置的方法。
辐射杂种群：通过放射杂交产生的融合细胞群称为辐射杂种群。
覆盖面（或深度）：每个核苷酸在完成顺序中平均出现的次数，或者说完成顺序的长度与组装顺序长度之比。
支架：一组已锚定在染色体上的重叠群, 内部含间隙或不含间隙.同源性：基因系指起源于同一祖先但序列已经发生变异的基因成员。
一致性：指同源DNA顺序的同一碱基位置的相同的碱基成员, 或者蛋白质的同一氨基酸位置的相同的氨基酸成员, 可用百分比表示.相似性：指同源蛋白质的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所占的比例。
转座子：一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座，这段序列称跳跃基因或转座子。
医学遗传学名词解释(人类基因组学)
医学遗传学名词解释(人类基因组学)1、基因组（genome）指某生命体的全套遗传物质。
2、基因组学(genomics) 是从基因组层次上系统地研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学。
3、比较基因组学(comparative genomics) 是在基因组层次上比较不同生物种群之间的异同，探讨其含义。
4、疾病基因组学(morbid genomics) 是从基因组中分离重要疾病的致病基因与相关基因，确定其致病机制。
5、蛋白质组学(proteomics) 是研究组织细胞中基因组所表达的全部蛋白质，尤其是不同生命时期、不同生命状态、及不同环境条件下全部蛋白质的变化。
6、生物信息学(bioinformatics) 是生物学与计算机科学和应用数学交叉的一门科学，对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，进而达到揭示所含的生物学意义有重要作用。
7、遗传标记(genetic marker) 可以是任何一种呈孟德尔式遗传的性状或物质形式，可以是基因，血型，血清蛋白等，确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用遗传重组分析。
8、CpG岛(CpG is1and) 是哺乳动物基因组DNA中长约1000bp的CG重复序列，在基因组中含量高，约占基因组总量的1%。
几乎所有管家基因及约40%的组织特异性基因的5'端均有CpG岛，它易于甲基化，从而影响基因的表达活性。
9、表达序列标签（EST）是长约200~300bp的cDNA片段，它在基因组中的定位是不明确的。
这是由特定组织细胞中提取到mRNA后，经反转录酶催化而合成的。
由它可用不同方法获得全长cDNA，再经FISH定位在染色体上。
10、基因定位(gene mapping) 是运用一定的方法将各个基因确定到染色体的实际位置。
11、连锁分析( linkage analysis)是基因定位的一种方法。
基因在染色体上呈线性排列，在减数分裂后，由于同源染色体重组，可结合家系分析进行不同座位的基因间重组的统计，依据待定位基因与已定位基因之间的重组值分析，可确定二者之间的连锁关系和遗传距离而达到基因定位。
基因组的比较和功能分析
基因组的比较和功能分析随着现代生物学的发展，基因组编码的信息已成为解开生命奥秘的重要工具。
基因组比较和功能分析是基因组学研究的重要内容。
基因组比较可以揭示生物物种间的遗传变异和进化关系，功能分析有助于揭示基因的功能和调控机制。
本文将介绍基因组比较和功能分析的基本原理和应用。
一、基因组比较基因组比较是将两个或多个物种的基因组进行比较和分析，以揭示遗传变异和进化关系的过程。
基因组比较可以采用不同的方法和策略，比如比较基因组序列、结构和编码基因的数量与分布等。
具体方法有以下几种：1.序列比对序列比对是将两个或多个序列按其相似性进行比较，从而找到相同和不同之处的过程。
序列比对主要有全局比对和局部比对两种方式。
全局比对是将整个序列进行比对，局部比对是将序列的一部分进行比对。
序列比对方法包括BLAST、FASTA和Smith-Waterman方法等。
2.基因组装和注释基因组装和注释是将原始基因组序列进行拼接和注释的过程。
基因组装方法包括De Bruijn图法、Overlap-Layout-Consensus法、链式分析等。
基因组注释方法包括基因预测、基因结构预测和基因功能注释等。
3.基因家族分析基因家族是多个基因拥有相似功能和结构特征的基因集合，通过基因家族分析可以揭示基因组中不同基因家族的数量和分布情况。
基因家族分析可以采用BLAST、HMM等方法。
基因组比较的主要应用包括以下几个方面：1.揭示进化关系不同物种的基因组比较可以揭示它们之间的遗传相似性和差异性，从而推断它们的进化关系。
例如，使用多序列比对和分子钟方法可以推断物种的演化树，进而探讨其进化历史和进化速率。
2.发现功能性元素基因组比较可以帮助鉴定基因组中的功能性元素，如启动子、转录因子结合位点及细胞信号途径等，从而了解基因底层的控制机制。
3.基因功能注释通过比较不同物种的基因组，可以发现基因在不同生物过程中的共同点和差异点，推断其功能和调控机制。
基因组学与比较基因组分析
基因组学与比较基因组分析基因组学是研究生物体基因组结构、功能和演化的学科。
随着高通量测序技术的发展，我们能够更好地解读基因组的信息，深入了解生物的遗传特征和演化历程。
比较基因组分析则是基于基因组学的基础上，通过比较不同物种的基因组，寻找相似性和差异性，从而研究物种间的遗传关系和进化规律。
一、基因组学基因组学研究的核心是对生物体的基因组进行全面而深入的分析。
基因组是一个生物体的全部遗传信息的集合，包括DNA序列以及其他调控元件。
通过对基因组的研究，我们可以揭示生物体的遗传特征和表达规律。
在研究中，我们通常会采用以下几个步骤：1. 基因组测序：利用高通量测序技术，对生物体的基因组进行测序，获得其DNA序列信息。
2. 基因注释：根据测序结果，对基因组中的基因进行注释，确定其编码的蛋白质和RNA分子。
3. 功能分析：通过研究基因的结构和功能，揭示基因在生物体中的作用和调控机制。
4. 基因组数据管理：建立数据库和工具，对基因组数据进行整理、存储和共享，方便后续的研究和应用。
二、比较基因组分析比较基因组分析是基因组学研究的重要分支，主要通过比较不同物种的基因组，揭示其间的相似性和差异性。
这种比较有助于我们了解不同物种间的遗传关系、进化历程和功能发展。
在比较基因组分析中，我们常用的方法包括以下几种：1. 多序列比对：将多个物种的基因组序列进行比对，找出其共有的段落和变异的位点，以寻找它们之间的相似性和差异性。
2. 同源基因鉴定：通过比对不同物种的基因组，找出其中具有相似序列和保守结构的基因，以确定它们的功能和起源。
3. 进化树构建：基于比较基因组的结果，构建物种间的进化树，揭示它们的进化关系和演化历程。
4. 功能分析：通过比较基因组，预测和鉴定基因的功能，推断基因在不同物种中的表达和调控差异。
比较基因组分析的应用相当广泛。
除了对物种进化关系的研究外，它还可以应用于以下几个方面：1. 基因家族鉴定：通过比较基因组中的同源基因，鉴定出基因家族，研究其功能和进化机制。
比较基因组
比较基因组
基因组比较（Genome Comparison）是指把两个生物的全部基因组数据进行比较，通过分析比较不同物种的基因组，有助于深入了解它们密切相关的关系和共性，以及它们之间的差异性，从而能够进行更有效的干细胞或基因工程转化研究。
基因组比较包括比较不同的基因组序列，如核酸序列、蛋白质序列和位点序列等，通常使用两种类型的比较方法，分别是序列比对以及结构分析。
序列比对的基本思想是寻求两个基因组的共同序列，这里所指的序列是指在基因组内部的不同氨基酸或核苷酸序列。
结构分析侧重于研究比较最低级别的基因组结构，尝试判断这些结构是否具有功能，或者检测变异是否改变了某些功能，从而能够更好地理解比较基因组及分子练习。
基因组比较也为实现基因注入技术提供了可能，能够实现将一个物种中某些基因引入另一物种中，具有重要的实际意义，对修复失去抗性的物种有着重要的作用。
基因组比较的成果还有助于藉以进行药物开发，有助于生物安全和研究，还为人们提供有关某种物种未来发展方向的参考。
基因组比较技术正发展的非常迅速，其分析的其他基因组也在不断进行拓展，同时也更加关注比较后的生物学机制。
随着人类对基因组比较技术的不断深入研究，其拓展范围将会变得更加宽广，可以为我们未来的研究提供很宝贵的帮助。
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人类基因组计划
2003年4月14日，国际人类基因组宣布：人 类基因组序列图--“完成图”提前绘制成功。
人类基因组包括24条染色体，约30亿对核苷 酸，编码5万～6万个基因，人类基因组中携 带了有关人类个体生长发育、生老病死的全 部遗传信息。
从整体上看，不同人类个体的基因是相同的， “人类只有一个基因组” 。
不同的人可能拥有不同的等位基因，这一点 决定了人们个体上的差异。
与人类登月计划相比，HGP的资金 投入少，但它对人类生活的影响都 可能更深远。随着这个计划的完成， DNA分子中储藏约有关人类生存和 繁衍的全部遗传信息将被破译，它 将帮助我们理解人类如何作为健康 人发挥正常生理功能，还将最终揭 示严重危害人类健康疾病的机理。
整个人类基因组中，有1%-5%的序 列编码了蛋白质，最多可能有(5~7) 万个蛋白质编码基因。
得到了一段cDNA或一个EST，就能 被用于筛选全长的转录本，并将该 基因准确地定位于基因组上。
大规模生产EST的程序: 分离特定组织在 某一发展阶段的总mRNA，合成cDNA并 进行序列分析。
cDNA序列具有转录本的特异性，代表了 不同基因的信息。可以将DNA序列和 cDNA序列进行比对，找出对应于cDNA 的基因。
2 通过基因组数据进行比较基因 组学研究
尿殖道支原体是最小的基因组（ 0·58Mb ）， 可依此确定能自我复制的细胞必需的一套最少 的核心基因。流感嗜血杆菌的基因组为 1.83Mb。流感嗜血杆菌基因大小平均900bp， 尿殖道文原体的基因为1040bp。流感嗜血杆 菌中平均1042bp有1个基因，尿殖道支原体中 平均1235bp有1个基因。二者的差别在于基因 数量上，流感嗜血杆菌有1743个ORF，尿殖 道支原体有470个ORF。
全长cDNA克隆对基因的发现及功能分析有 用。
蛋白质组学是功能基因组学的一 个重要的方面，蛋白质组学是研 究某一生物体的器官或组织在某 一时期全部蛋白质。双向电泳是 基本的研究手段。
除了编码蛋白质结构的DNA序列外， 还有大量的DNA序列行使了其他功能， 如控制基因表达、RNA剪接、染色质 结构域形成、染色体结构的维持、重 组和复制等，开发 新的实验和计算方法来研究蛋白质表 达、蛋白质-配基反应及蛋白质修饰的 整体空间和时间模式，不断为功能基 因组学提供新的实验模式。
2、对分散于基因组中的单个缺失和插入，但更常见的是 单个核苷酸的替换，只p单核甘酸的 多态性(single enucleotide polymorphism，SNP)。
由于该标记中的所有“遗传多态性” 都来自单个核苷酸的差异，SNP有 可能在密度上达到人类基因组“多 态”位点数目的极限。
物理图的主要内容是建立相互重叠连接 的"相连DNA片段群“
只要有一定数量的STS标签，所有DNA 大片段在该染色体或基因组中的位置都 能被确定。
遗传图
遗传图（连锁图）→DNA标志在染 色体上的相对位置（遗传距离）， 遗传距离以DNA片段在染色体交换 过程中的分离频率厘摩(cM)来表示。 cM值越大，两者之间距离越远。
(c) 在大肠杆菌基因组中可能有43个 基因(占全序列的85·9%)。许多基因 之间没有空间。原核生物→基因中 没有内含子、基因组中没有重复序 列。在整个大肠杆菌4639kb序列中 共发现4397个编码基因。大肠杆菌 K-12基因组和基因及其编码的蛋白 质已经研究得比较清楚。参阅（表 10－5）。
1、原核生物基因组：原核生物DNA 分布在整个细胞之中，有时相对集 中在类核体上。类核体上的DNA是 一条共价、闭合双链分子，类核体 通常也称为染色体。
原核生物中一般只有一条染色体。 原核细胞都是单倍的。 这条染色体 的DNA就是原核细胞的基因组。
2、真核生物基因组
一个物种的单倍体的各条染色体中的全 部DNA为该物种的基因组(genome)。例 如，人有23对染色体，配子－－单倍体 是23条染色体，这23条染色体中的全部 DNA就是人体基因组。
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。
得到5套以上包含相关染色体或整个基因 组的DNA片段是建立STS物理图的先决 条件。然后，可以通过拼接而得STS物 理图。
两个STS标签在基因组上靠得近，它们 就会一直同时出现在DNA大片段上；两 个STS标签在基因组上相距较远，它们 同时出现在一个DNA大片段上的几率就 会小得多。
人类基因组研究还发现，人类基因 的平均长度为27kb左右，含有8·8个 长约145bp的外显子，内含子的长度 大大超过外显子，达到3365bp左右。 人类基因的3'非翻译区(UTR)的平均 长度为770bp，其5'非翻译区的平均 长度为300bp，开放读码框的平均长 度只有1340bp，编码447个氨基酸。
如果每一千个碱基（估计400bp有一 个SNP位点）中有一个多态性，那 么，人类基因组中就会拥有300万个 SNP位点!
由于遗传中的选择压力，也由于基 因组中蛋白质编码的序列仅占10% 以下，绝大多数SNP位于非编码区。
SNP不再以DNA片段的长度变化作 为检测手段，而直接以序列变异作 为标记。
通过遗传图分析，可以了解各个基 因或DNA片段之间的相对距离。
连锁分析是通过分析同一遗传位点在不 同个体中等位基因的不同(多态性)来研究 同一染色体上两个位点之间的相互关系。
在产生配子的减数分裂过程中，亲代同 “号”的父源或母源染色体既能相互配 对也可能发生片段互换。
父母源染色体等位基因互换导致子代出 现DNA“重组”的频率与这两个位点之间 的距离呈正相关。用两个位点之间的交 换或重组频率来表示其“遗传学距离”， 即交换频率越高遗传学距离越远。
第八章 基因组与比较基因组学
1. 人类基因组计划 2. DNA的鸟枪法序列分析技术 3. 比较基因组学和功能基因组学的
研究
什么是基因组
基因组学这一名词是美国人 T·H·Rodehck在1986年7月造出来的，与 一个新的杂志－ genomics一道问世。 基因组学完全改变只能研究单个基因的 状况，它着眼于研究并解析生物体整个 基因组的所有遗传信息。基因组是生物 体内遗传信息的集合，是某个特定物种 细胞内全部DNA分子的总和（细胞内细 胞器的DNA属于该细胞器的基因组）。
人类基因组的序列图
人类基因组的核苷酸序列图(human genome sequence)是分子水平上最高层次 的、最详尽的物理图。测定总长约lm、 由30亿个核苷酸组成的全序列。
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。
50kb片段比较
(a)人β-T细胞受体位点只有一个基因(编码 胰蛋白酶原)和52个重复序列，功能基因的 序列占总序列不到3%。
(b)在酵母第Ⅳ号染色体中有26个编码基因， 2个tRNA基因，5个重复序列，功能基因序 列占总序列的66·4%，重复序列占 13·5%(在所有16条酵母染色体中，重复序 列只有3·4%，有239个内含子)。该序列不 带内含子。
DNA的鸟枪法序预备工作。 用细菌的F质粒及其调控基因构建了细菌 染色体克隆载体－BAC(bacterial chromosome)，其克隆能力在125- 150kb 左右。以BAC为基础的克隆载体转化效 率高，而且以环状结构存在于细菌体内， 易于分辨和分离纯化。
2 鸟枪法基因组序列分析技术
DNA序列分析技术一次测序反应 的长度不能超过lkb，不能直接 用BAC等大片段作为序列分析的 模板，采用全基因组鸟枪法测序 技术－随机挑选插入基因组DNA 的质粒做测序反应，然后用计算 机程序进行序列拼接。
比较基因组学及功能基因组学研
究
与数据库中已知序列比较，基因组的序 列可分为3类: 1、确知其生理功能的; 2、 有相匹配的蛋白质序列，但并不知道其 功能的; 3、找不到任何相匹配的蛋白质 序列的新基因。
物理图
思考题：1、在长为30亿对bp的人类基因 组测序过程中怎样入手？2、测序是几百 到几千对bp一段一段进行的，没有一定 的标记是否会产生混乱？
物理图可以从带有标签的一段一段的 DNA连接成为大段的DNA，最终可以完 成整个序列图。
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， sequence-tagged site, 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。
交换频率不会大于50%，因 为当重组率等于50%(即遗传 学距离等于50cM)时，即发生 随机交换，则两个位点之间 完全不连锁。
DNA遗传标记
1、RFLP( restriction fragment length polymorphism，限制性片段长度多态性)。
DNA序列上的微小变化，可能引起限制 性内切酶切点的丢失或产生，导致酶切 片段长度的变化。
人类基因组与其他动物基因组在染色体 水平上有“共线”(即同源)现象。人类第 21号染色体HSA21位点与小鼠第16号染 色体MMUl6，MMUl7和MMUl0连锁图 的比较，两者之间存在着广泛的同源性。
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。
转录图
生物的性状，包括疾病，都是由功 能蛋白质决定的，而所有已知蛋白 质都是由RNA聚合酶Ⅱ指导的带有 多聚腺苷酸“尾巴”的mRNA按照 遗传密码三联子的规律产生的。
分离纯化mRNA(或cDNA)，抓住了 基因组的主要成分(可转录部分)。
人类的基因转录图(cDNA图)，即表 达序列标签图(EST，expressed sequence tag)是人类基因组图的雏型。