功能基因组学及其研究方法53页PPT
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功能基因组学课件
《功能基因组学》PPT课件
SAGE 步骤
1. 将5μg含有oligo dT（引物）的磁珠与 RNA混合。
2. 合成双链cDNA。
3. 用NlaⅢ酶消化形成一条链末端有标签 的产物。
4. 将样品分成两份，连接成含有识别序 列的产物，以备用BsmF1消化。
5. 用Mme I切割每一个样品形成约60bp 的标签。
➢ 科学研究已开始进入“后基因组时代”。主要是开展 功能基因组学和蛋白质组学的研究。
➢ 有科学家形象地说道：即使基因测序全部完成，也只 好像是一本没有姓名，只有号码的电话簿。“后基因 组时代”的最终目标，是要把深奥的DNA语言变成一 本大基因百科全书。
《功能基因组学》PPT课件
功能基因组学
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 通过在基因组或系统水平上全面分析基因的 功能 生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转 向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
特定基因检测 突变检测 多态性分析 基因表达谱
• 生物信息学的工具 • 基因相关性研究 • 基因功能 • 药物设计和开发 • 潜在反义试剂开发 • 个体化医疗 • 身份识别 • 基因诊断 • 其他与生物有关的领域
《功能基因组学》PPT课件
例：肿瘤诊断
国外有一临床病人表现出典型的白血病症状，但形态 学检测不典型，根据相关检查，诊断为AML（acute myeloid leukaemia, 急性骨髓白血病），治疗几个月后未见 好转。后来用DNA芯片与病人骨髓的mRNA杂交，结果显示 AML和ALL(acute lymphoblastic leukaemia 急性成淋巴细胞白 血病)基因都表达较低，而在数据分析中发现，编码原肌球 蛋白的基因表达极高，从而确诊为肺泡弹状肌肉瘤，改变 治疗方案，病情出现缓解。
SAGE 步骤
1. 将5μg含有oligo dT（引物）的磁珠与 RNA混合。
2. 合成双链cDNA。
3. 用NlaⅢ酶消化形成一条链末端有标签 的产物。
4. 将样品分成两份，连接成含有识别序 列的产物，以备用BsmF1消化。
5. 用Mme I切割每一个样品形成约60bp 的标签。
➢ 科学研究已开始进入“后基因组时代”。主要是开展 功能基因组学和蛋白质组学的研究。
➢ 有科学家形象地说道：即使基因测序全部完成，也只 好像是一本没有姓名，只有号码的电话簿。“后基因 组时代”的最终目标，是要把深奥的DNA语言变成一 本大基因百科全书。
《功能基因组学》PPT课件
功能基因组学
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 通过在基因组或系统水平上全面分析基因的 功能 生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转 向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
特定基因检测 突变检测 多态性分析 基因表达谱
• 生物信息学的工具 • 基因相关性研究 • 基因功能 • 药物设计和开发 • 潜在反义试剂开发 • 个体化医疗 • 身份识别 • 基因诊断 • 其他与生物有关的领域
《功能基因组学》PPT课件
例：肿瘤诊断
国外有一临床病人表现出典型的白血病症状，但形态 学检测不典型，根据相关检查，诊断为AML（acute myeloid leukaemia, 急性骨髓白血病），治疗几个月后未见 好转。后来用DNA芯片与病人骨髓的mRNA杂交，结果显示 AML和ALL(acute lymphoblastic leukaemia 急性成淋巴细胞白 血病)基因都表达较低，而在数据分析中发现，编码原肌球 蛋白的基因表达极高，从而确诊为肺泡弹状肌肉瘤，改变 治疗方案，病情出现缓解。
基因组研究功能基因分析ppt课件
68
SWISS-MODEL • SWISS-MODEL: 网址/ • 非专业人士应用最为广泛的一个在线建模服务器。 • 特点：简单、自动化、对学术团队免费。
Automated mode:自动模式，可以称为是最傻瓜的方式 提交自己的氨基酸序列+邮箱即可 适用：一致性较高时
等电点，分子量预 测工具
52
53
/protscale/
54
TGREASE疏水性参数
• 高正值的氨 基酸具有更 大的疏水性 而低负值的 氨基酸具有 更强的亲水 性
55
56
蛋白质跨膜区预测(TMHMM)
http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/
现代生物学实验技术
基因组学研究——功能基因分析
1 1
要求：
1.掌握常用的序列比对工具 2.能构建进化树 3.能够预测蛋白质的二级结构、疏水区、跨膜区等 4.能够进行简单的同源建模分析 5.了解KEGG数据库的检索
2
序列比对——BLAST应用
3
生物序列的同源性
同源性(homology)： 指从一些数据中推断出的两个基因或蛋白质序列具有共
DNA 序列
蛋白质序列
转录&翻译
蛋白质结构
折叠
• 氨基酸序列只有折叠成特定的空间结构 才具有相应的活性和相应的生物学功能
43
为什么要研究蛋白质结构? • 生物体中许多重要的功能由蛋白质完成 • 分析蛋白质结构、功能及其关系是蛋白质组计
划中的一个重要组成部分 • 分析蛋白质结构有助于药物设计研究 • 有助于了解蛋白质相互作用，这对于生物学、
医学和药学都是非常重要
44
蛋白质二级结构 • α-helix (30-35%)
SWISS-MODEL • SWISS-MODEL: 网址/ • 非专业人士应用最为广泛的一个在线建模服务器。 • 特点：简单、自动化、对学术团队免费。
Automated mode:自动模式，可以称为是最傻瓜的方式 提交自己的氨基酸序列+邮箱即可 适用：一致性较高时
等电点，分子量预 测工具
52
53
/protscale/
54
TGREASE疏水性参数
• 高正值的氨 基酸具有更 大的疏水性 而低负值的 氨基酸具有 更强的亲水 性
55
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蛋白质跨膜区预测(TMHMM)
http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/
现代生物学实验技术
基因组学研究——功能基因分析
1 1
要求：
1.掌握常用的序列比对工具 2.能构建进化树 3.能够预测蛋白质的二级结构、疏水区、跨膜区等 4.能够进行简单的同源建模分析 5.了解KEGG数据库的检索
2
序列比对——BLAST应用
3
生物序列的同源性
同源性(homology)： 指从一些数据中推断出的两个基因或蛋白质序列具有共
DNA 序列
蛋白质序列
转录&翻译
蛋白质结构
折叠
• 氨基酸序列只有折叠成特定的空间结构 才具有相应的活性和相应的生物学功能
43
为什么要研究蛋白质结构? • 生物体中许多重要的功能由蛋白质完成 • 分析蛋白质结构、功能及其关系是蛋白质组计
划中的一个重要组成部分 • 分析蛋白质结构有助于药物设计研究 • 有助于了解蛋白质相互作用，这对于生物学、
医学和药学都是非常重要
44
蛋白质二级结构 • α-helix (30-35%)
医学生物学人类基因组计划与功能基因组学PPT课件
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人类基因组计划与基因16组学
4．基因图
生物的性状是由结构或功能蛋白决定的，蛋 白质是由mRNA编码的， mRNA是由基因转录而 来的，而基因的表达又有时间和空间的特异性。
提取特定生长发育时期或特定组织器官中的 mRNA逆转录即可得到cDNA，再进行分子杂交鉴 别出与转录相关的基因，就可以绘制一张可表达 基因图——转录图(transcription map)，所以说转 录图是基因图的雏形。
-
人类基因组计划与基因29组学
2．中国HGP的第二阶段
1999.9，中国加入IHGSC，负责测定人类 3号染色体3pter-D3S3610区域约30Mb的测序 任务，即“1%项目”，成为加入IHGSC的惟 一一个发展中国家。
-
人类基因组计划与基因30组学
三、功能基因组学
人类基因组计划 与功能基因组学
-
人类基因组计划与基因34组学
2．比较基因组学
比较基因组学(comparative genomics)是基 于基因组图谱和测序基础上，在DNA水平上对 不同生物基因组的结构进行比较，以研究基因 的结构功能、表达机制和物种进化的学科。
-
人类基因组计划与基因35组学
2．比较基因组学
主要的模式生物
大肠埃希菌(E. coli) 酵母菌(S. cerevisiae) 秀丽线虫(C. elegans) 果蝇(D. melanogaster) 小鼠(M. musculus)
第十二章 人类基因组计划与功能基因组学
现代生物学与现代医学
-
1
人类基因组计划(human genome project， HGP)是一项国际性科学研究计划，旨在阐明 人类基因组30亿个碱基对的序列，从物理和功 能角度发现和定位人类基因组基因，破译人类 全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全 面地认识自我。
功能基因组学及其研究方法ppt课件
ppt课件.
37
制备靶 片段
制备固相 探针
实验组
（组织，细胞）
提取mRNA
Cy5标记
对照组 （组织，细胞）
提取mRNA
Cy3标记
杂交
结果观察，信息分析
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38
扫描图
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39
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。
自1990年开始实施人类基因组计划以来，在它的影 响下，迄今已完成了400多个物种的基因组DNA序 列的测定，其中包括流感嗜血杆菌、大肠杆菌、酵 母、秀丽线虫等多个病原微生物和模式生物以及人 类基因组的测序。
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8
模式生物是指一类被深入研究旨在揭示特定生命 现象普遍规律的生物物种。大多数生物学过程在 长期的进化过程中是高度保守的，因此，许多生 物学过程在大多数或所有的模式生物中都是类似 的，模式生物也因此在生物学研究中具有不可替 代的重要作用。
存在某些完全相同的序列； ORF演绎的氨基酸序列相似； ORF的排列相似，如等长的外显子； 模拟的多肽链的高级结构相似，等。
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19
是运用计算机技术和信息技术开发新的算法和统 计方法，对生物实验数据进行分析，确定数据所 含有的生物学意义，并开发新的数据分析工具以 实现对各种信息的获取和管理的学科。
基因克隆的策略
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基因敲除技术（gene knockout)
通过基因工程的方法将一个结构已知但功能未知的 基因去除，或用其他序列相近的基因取代（又称基 因敲入,基因替换），然后从整体观察生物体，从而 推测相应基因的功能。这种人为地把生物体某一种 有功能的基因完全缺失的技术称为基因敲除技术。
基因组学功能基因组学蛋白质组学PPT课件
解各个基因或DNA片段之间的相对
距离。
遗传标志：
1、限制性酶切片段长度多态性(RFLP)
2、短串联重复序列(STR)
3、单核苷酸多态性(SNP)
24.07.2020
19
1、形态学标记
• 形态学标记(morphological marker)
能够用肉眼识别和观察、明确显示遗传多样性 的外观性状。
• 特点
学距离（在减数分裂事件中两个位点之间
进行交换、重组的百分率，1%的重组率称
24.07为.20201cM）为图距的基因组图。
18
遗传图采用遗传学距离(genetic
distance)作为图距，单位cM。 cM
值越大，两者之间距离越远。人类
基因组的遗传大小已经确定为
3600cM。通过遗传图分析，可以了
24.07.2020
24
同工酶与等位酶
• 同工酶(isozyme)：电泳所可区分的同一种 酶（系统）的不同变化
• 等位酶(allozyme)：由一个位点的不同等位 基因编码的同种酶的不同类型，其功能相 同但氨基酸序列不同
24.07.2020
25
等位酶分析的过程
材料的采集
研磨和酶的提取
3
人类基因组计划的启动
1986 年诺贝尔奖获得者R.Dulbecco
（杜尔贝科）提出人类基因组计划——
测出人类全套基因组的 DNA 碱基序列
（ 3 X 109 bp ）
24.07.2020
4
1975年，获诺贝尔生理医学奖
24.07.2020
5
美国政府决定于 1990年正式启动 HGP，预计用 15 年时间，投入 30 亿 美元，完成 HGP。
功能基因组学PPT课件
• 加州大学洛杉矶分校 • 发现了可能导致精神分裂症的3个新候选基因 • 3种基因的拷贝数突变CNVs （copy-number
variants ）与脑部功能有关，增加患有精神分裂症的 几率
• MYT1L, CTNND2, ASTN2
精选ppt课件最新
2
基因变异可能增加患肺癌几率
• Nature Genetics，2008.11，James D McKay，Paul Brennan
• 目前主要是采取劝导或保护的手段，使携带者抵制对可卡因 的诱惑。
• 希望藉此防止想尝试毒品的行为以及研发相关的手段。 • 正在研制一种疫苗，携带者注射后可降低对毒品的兴奋度
精选ppt课件最新
7
主宰基因在血糖水平调控中起关键作用
• Science，322( 5906) 1395 - 1399，2008, Atul R. Chopra ， Bert W. O'Malley
• Genetic Association and Expression Studies Indicate a Role of Toll-Like Receptor 8 in Pulmonary Tuberculosis
• 与结核病易感性有关的基因，男性比女性更易感染结 核病
• 全球约有1/3的人感染了结核分支杆菌，但仅 5%~10%的人得结核病。推测可能是与宿主免疫应答 相关的免疫基因发生了变异。
5
特殊基因突变增加脑动脉瘤风险
• Nature Genetics，doi:10.1038/ng.240，Kaya Bilguvar， Murat Günel
• Susceptibility loci for intracranial aneurysm in European and Japanese populations
variants ）与脑部功能有关，增加患有精神分裂症的 几率
• MYT1L, CTNND2, ASTN2
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2
基因变异可能增加患肺癌几率
• Nature Genetics，2008.11，James D McKay，Paul Brennan
• 目前主要是采取劝导或保护的手段，使携带者抵制对可卡因 的诱惑。
• 希望藉此防止想尝试毒品的行为以及研发相关的手段。 • 正在研制一种疫苗，携带者注射后可降低对毒品的兴奋度
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7
主宰基因在血糖水平调控中起关键作用
• Science，322( 5906) 1395 - 1399，2008, Atul R. Chopra ， Bert W. O'Malley
• Genetic Association and Expression Studies Indicate a Role of Toll-Like Receptor 8 in Pulmonary Tuberculosis
• 与结核病易感性有关的基因，男性比女性更易感染结 核病
• 全球约有1/3的人感染了结核分支杆菌，但仅 5%~10%的人得结核病。推测可能是与宿主免疫应答 相关的免疫基因发生了变异。
5
特殊基因突变增加脑动脉瘤风险
• Nature Genetics，doi:10.1038/ng.240，Kaya Bilguvar， Murat Günel
• Susceptibility loci for intracranial aneurysm in European and Japanese populations
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来实现的，而DNA的核苷酸序列能决定组成它所对 应蛋白质的氨基酸序列。这种关系叫做遗传密码。
.
15
基因突变 基因通常是一个稳定的遗传单位，
但它也可能发生可遗传的变异，这种变异叫基因突
变（mutation）。突变以后的基因以新的形式稳定
遗传。携带突变基因的生物体叫突变体（mutant），
携带正常基因的生物体叫野生型（wild type)。
.
1
基因
基因,在希腊语中是“给予生命”之意，1909年，
丹麦生物学家 W.Johannsen首先使用名词“基因”
代替“遗传因子” 这个术语。随着遗传学、分子
生物学、生物化学领域的发展，人们对基因本性的
认识逐渐深入，基因的概念和涵义也不断地发展和
丰富。
.
2
1926年，Morgan发表了“基因论”，指出基因 是在特定的染色体上，而且是呈直线排列在染色体 上的遗传颗粒，位于同源染色体的同一位置上的相 对基因叫做等位基因。基因是世代相传的，基因决 定遗传性状的表达。
.
35
在回文序列的下游有6~8个A-T对，因此，这段 终止子转录后形成的RNA具有发夹结构，并具有 与A互补的一串U，因为A转录物 从DNA模板上释放出来是有利的，也可使RNA聚 合酶从DNA上解离下来，实现转录的终止。
.
36
基因克隆
一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质
（或酶）量的改变。
.
24
人类基因包括4个区域
①编码区，包括外显子与内含子
②前导区，位于编码区上游，相当于mRNA 5’末端非编码区（非翻译区）；
③尾部区，位于mRNA 3’编码区下游，相当 于3末端非编码区（非翻译区）；