第十八章基因组学和后基因组学-生物探索
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建立精细的人类遗传图谱的关键是获得足够多的高度多态性的标记 第一代：RFLP （restriction fragment length polymorphism） 第二代：STR（short tandem repeat） 第三代：SNP （single nucleotide polymorphism）
RFLP标记（restriction fragment length polymorphism） 称为限制性片段长度多态性，是指一种限制性内切酶切 割来自不同个体基因组的DNA或某一个基因，会得到不 同长度的DNA片段，表明在这种被切割的不同个体的 DNA分子上，内切酶的识别序列有差异，这种差异反映 在酶切片段的长度和数目上。 AFLP标记 AFLP是扩增片段长度多态性（amplified fragments length polymorphism）,在AFLP分析 中显示多态性的 DNA片段不是由于限制性内切酶酶切基因组DNA产生的， 而是通过PCR扩增基因组DNA的模板产生的。
VNTRs标记：又称可变数目串联重复（variable
number of tandem repeats）标记，呈共显性遗 传，符合孟德尔传递规律。
STS标记：序列标签位点（sequence-tagged site）
是在染色体上定位的、序列已知的单拷贝DNA短片 段。
SNP标记：单核苷酸多态性标记（single
第五节 比较基因组学和功能基因组学研究
比较基因组学(comparative
genomics)
是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基 因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列 顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种 进化关系等生物学问题的学科。 功能基因组学 运用高通量技术来系统分析基因功能及基因间相互作用、基因 组的时空表达以及发现和寻找新基因。
遗传标记
形态标记 细胞学标记 蛋白质标记 DNA标记 DNA标记的优点：
不受环境的影响，不受发育阶段的限制，不受个体和生物器官 的限制；基因组DNA变异丰富，可供选择的分子标记数量 大大超过形态标记、细胞学标记和蛋白质标记的数量；大多 数DNA分子标记是共显性的，符合孟德尔遗传规律可供遗 传标记作图。
基因组测序方法与组装
末端终止法 化学修饰法 荧光标记毛细管电泳测序 DNA芯片 杂交测序
第三节 基因组图谱构建与应用
人类基因组遗传图谱的构建
1.经典遗传图谱的构建
首先判断用来做图的基因是否连锁，然后估计基因座位的图距，并 排列出这些基因的相互远近关系，从而构建出一张基因的连锁图。
2.现代遗传学图谱的构建
抑制其表达的现象。
蛋白质组学(proteomics)
蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质组成、结构与功能及其
物理图谱的构建 细胞遗传学图谱（cytogenetic map）：是将基因或DNA片段 直观定位于染色体上的物理图图谱，也称染色体图谱
（chromosome map），它是把基因或其他被分离出的
DNA片段定位在它所在的染色体区域，并且粗略地测出他 们之间相聚的碱基长度。
限制酶切图谱是由一系列位置确定的多种限制性内切酶酶切位
点组成，以直线或环状图式表示。 叠连群图谱是分辨在基因文库克隆中叠连群插入片段的顺序关 系，通过相互邻接的两个片段间存在的重叠部分，推断出各 叠连群覆盖整个染色体的克隆片段在染色体上的顺序 。
基因组图谱的应用
1.寻找新的基因 2.基因的克隆与分离 3.基因功能的预测 4.比较基因组学研究 5.基因定位
基因打靶：指通过转染的DNwk.baidu.com序列与细胞内同源的基因组序
列（靶序列）之间进行同源重组，以改变靶序列来研究其结
构和功能或进行基因治疗的技术。
反义mRNA技术：通过向细胞导入一段与特定编码mRNA
互补的非编码RNA链，使其与该段mRNA特异性结合而定 向阻抑靶基因表达的技术。
RNA干扰：双链RNA特异性地作用于与其序列配对的基因而
人类基因组计划
1990年正式启动；
2000年6月26日完成工作草图； 2001年2月12日中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国的 Celera公司联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果； 2003年4月15日，上述6国又共同宣布了人类基因组序列图完成；
2004年10月，国际人类基因组测序联合体在nature周刊上发表了
nucleotide polymorphism）标记是同一物种不同 个体基因组的DNA的等位序列上单个核苷酸存在差 别的现象。
遗传图谱（genetic
map）：又称连锁图
（linkage map），是指确定基因或DNA 标记在染 色体上的相对位置与遗传距离
物理图谱（physical
map）：指各遗传标记之
人类基因组常染色质全序列测定的论文。
人类基因组的结构特点
1.大小 全长3.2 × 109bp（3200Mb） 基因序列1.2 × 109bp（1200Mb） 基因间序列2.0 × 109bp （2000Mb） 基因平均长27kb，平均9个外显子／基因，编码序列平均 1340bp ／基因 2.编码序列小 仅占1% 3.非编码序列大 占98%以上 4.重复序列多
基因组学和后基因组学
基因组学：是研究基因组的组成、结构和功能的
学科。
结构基因组学：着重研究基因组的结构并构建
高分辨率的遗传图、物理图、序列图和转录图以 及研究蛋白质组成的学科。
功能基因组学：主要是利用结构基因组学研究
所得到的各种信息在基因组水平上研究编码序列 及非编码序列生物学功能的学科。
第一节 人类基因组计划与基因组学
间或DNA 序列两点之间，以物理距离来表示其在 DNA分子上的位置而构成的位置图，以实际的碱基 对或百万碱基对长度来度量其物理距离。
模式生物基因组研究
第二节 基因组测序与序列组装
基因组测序策略
1.自上而下（top-down mapping）
2.全基因组鸟枪法（whole-genome shotgun method）自下而上（Bottom-up approach mapping）
RFLP标记（restriction fragment length polymorphism） 称为限制性片段长度多态性，是指一种限制性内切酶切 割来自不同个体基因组的DNA或某一个基因，会得到不 同长度的DNA片段，表明在这种被切割的不同个体的 DNA分子上，内切酶的识别序列有差异，这种差异反映 在酶切片段的长度和数目上。 AFLP标记 AFLP是扩增片段长度多态性（amplified fragments length polymorphism）,在AFLP分析 中显示多态性的 DNA片段不是由于限制性内切酶酶切基因组DNA产生的， 而是通过PCR扩增基因组DNA的模板产生的。
VNTRs标记：又称可变数目串联重复（variable
number of tandem repeats）标记，呈共显性遗 传，符合孟德尔传递规律。
STS标记：序列标签位点（sequence-tagged site）
是在染色体上定位的、序列已知的单拷贝DNA短片 段。
SNP标记：单核苷酸多态性标记（single
第五节 比较基因组学和功能基因组学研究
比较基因组学(comparative
genomics)
是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基 因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列 顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种 进化关系等生物学问题的学科。 功能基因组学 运用高通量技术来系统分析基因功能及基因间相互作用、基因 组的时空表达以及发现和寻找新基因。
遗传标记
形态标记 细胞学标记 蛋白质标记 DNA标记 DNA标记的优点：
不受环境的影响，不受发育阶段的限制，不受个体和生物器官 的限制；基因组DNA变异丰富，可供选择的分子标记数量 大大超过形态标记、细胞学标记和蛋白质标记的数量；大多 数DNA分子标记是共显性的，符合孟德尔遗传规律可供遗 传标记作图。
基因组测序方法与组装
末端终止法 化学修饰法 荧光标记毛细管电泳测序 DNA芯片 杂交测序
第三节 基因组图谱构建与应用
人类基因组遗传图谱的构建
1.经典遗传图谱的构建
首先判断用来做图的基因是否连锁，然后估计基因座位的图距，并 排列出这些基因的相互远近关系，从而构建出一张基因的连锁图。
2.现代遗传学图谱的构建
抑制其表达的现象。
蛋白质组学(proteomics)
蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质组成、结构与功能及其
物理图谱的构建 细胞遗传学图谱（cytogenetic map）：是将基因或DNA片段 直观定位于染色体上的物理图图谱，也称染色体图谱
（chromosome map），它是把基因或其他被分离出的
DNA片段定位在它所在的染色体区域，并且粗略地测出他 们之间相聚的碱基长度。
限制酶切图谱是由一系列位置确定的多种限制性内切酶酶切位
点组成，以直线或环状图式表示。 叠连群图谱是分辨在基因文库克隆中叠连群插入片段的顺序关 系，通过相互邻接的两个片段间存在的重叠部分，推断出各 叠连群覆盖整个染色体的克隆片段在染色体上的顺序 。
基因组图谱的应用
1.寻找新的基因 2.基因的克隆与分离 3.基因功能的预测 4.比较基因组学研究 5.基因定位
基因打靶：指通过转染的DNwk.baidu.com序列与细胞内同源的基因组序
列（靶序列）之间进行同源重组，以改变靶序列来研究其结
构和功能或进行基因治疗的技术。
反义mRNA技术：通过向细胞导入一段与特定编码mRNA
互补的非编码RNA链，使其与该段mRNA特异性结合而定 向阻抑靶基因表达的技术。
RNA干扰：双链RNA特异性地作用于与其序列配对的基因而
人类基因组计划
1990年正式启动；
2000年6月26日完成工作草图； 2001年2月12日中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国的 Celera公司联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果； 2003年4月15日，上述6国又共同宣布了人类基因组序列图完成；
2004年10月，国际人类基因组测序联合体在nature周刊上发表了
nucleotide polymorphism）标记是同一物种不同 个体基因组的DNA的等位序列上单个核苷酸存在差 别的现象。
遗传图谱（genetic
map）：又称连锁图
（linkage map），是指确定基因或DNA 标记在染 色体上的相对位置与遗传距离
物理图谱（physical
map）：指各遗传标记之
人类基因组常染色质全序列测定的论文。
人类基因组的结构特点
1.大小 全长3.2 × 109bp（3200Mb） 基因序列1.2 × 109bp（1200Mb） 基因间序列2.0 × 109bp （2000Mb） 基因平均长27kb，平均9个外显子／基因，编码序列平均 1340bp ／基因 2.编码序列小 仅占1% 3.非编码序列大 占98%以上 4.重复序列多
基因组学和后基因组学
基因组学：是研究基因组的组成、结构和功能的
学科。
结构基因组学：着重研究基因组的结构并构建
高分辨率的遗传图、物理图、序列图和转录图以 及研究蛋白质组成的学科。
功能基因组学：主要是利用结构基因组学研究
所得到的各种信息在基因组水平上研究编码序列 及非编码序列生物学功能的学科。
第一节 人类基因组计划与基因组学
间或DNA 序列两点之间，以物理距离来表示其在 DNA分子上的位置而构成的位置图，以实际的碱基 对或百万碱基对长度来度量其物理距离。
模式生物基因组研究
第二节 基因组测序与序列组装
基因组测序策略
1.自上而下（top-down mapping）
2.全基因组鸟枪法（whole-genome shotgun method）自下而上（Bottom-up approach mapping）