10基因功能的研究方法
分子生物学常用技术下
蛋白质杂交：WB
.
1.样品处理：RIPA裂解，超声，离心，总蛋白浓度 2.SDS-PAGE: 分离胶浓度 3.转膜：- 滤纸-胶- NC膜-滤纸 +， 条件 4.丽春红染色：丽春红 5.封闭：5％脱脂奶粉-TBST，RT 1h 摇床 6.Ab1：1:50~1:3000(封闭液)，RT 1h /4℃过夜 7. 洗膜：TBST，RT 1h， 换液，摇床 8.Ab2：1:3000 (封闭液) ， RT 40min，摇床 9. 洗膜：同前 10.ECL显色：RT5min，暗室，X-光片
.
四、检测方法
试剂配制：？
1. 电泳技术 核酸：完整性、分离、纯化
50XTAE
琼脂糖凝胶电泳：agarose, 水平, 1XTAE
EB(2ng), Gelred, Goldview, 紫外灯
.NA相对分子质量DL2000; 2. PCR产物; 3. PCR空白对照。
缺点：表达的蛋白质产物不能进行翻译后修饰、 高表达时容易发生折叠错误、 E coli本身内毒素和毒性蛋白可能混杂在终产物中。
成功例子：β-干扰素
.
组成
表达载体
启动子：lac、trp、tac、PL启动子 目的基因编码序列 终止子：
受体细胞
非融合蛋白：pBV220
表达方式
分泌表达: 含有信号肽序列，OmpA等
.
三、外源基因转移技术和表达体系
1.外源基因转入技术 细菌：热激法，电转化
热激法转化
a. 加入连接产物/质粒，冰浴 b. 42℃ 90sec，冰浴 c. 培养：LB培养液 d. 涂板
试剂配制：？ LB培养液 LB-Amp平板 LB-Kan平板
.
真核细胞 生物学方法：农杆菌介导的基因转导 花粉管通道法介导的基因转化 体外包装转染法 共转化 生殖细胞浸泡法介导的基因转化 化学方法：PEG介导的基因转化 磷酸钙沉淀法
基因功能研究方法浅介
基因敲入方法的设计十分简单， 是一个类似于 普通基因敲除方法的一步同源重组过程。不同之处 在于， 设计打靶载体时， 需将靶基因第一个外显子的 并将新的暂替换基因置于靶基因的 ( 端序列缺失， 调控序列之下， 使其能精确地按照靶基因的调控模 式表达。采用这种方法不仅能用一种基因置换另一 种基因， 而且可以系统地改变基因的结构， 分析其蛋 白产物各功能区的作用。 哺乳动物的 ! % * ， +!, 和 ! % % 基因编码单一 ! 类别的进化上保守并且对胚胎期和后期生长发育至 关重要的转录因子。但对于为什么是 ! % * 的缺失 而非 +!, 或 ! % % 的缺失可以导致淋巴细胞发育停 ! 滞却 不 是 很 清 楚。为 了 了 解 在 哺 乳 动 物 发 育 中 研究者 ! % * 和 +!, - ! % % 特异性功能的分子基础， ! 构建并检验了包括在 ! -% 和 ! &, 外显子中有微小 突变以及用人 +!, 的 <’() 序列取代 ! -% 和 ! &, 外显子的 ! % * 基因敲除突变。结果发现， !% * 基 因编码的蛋白在支持 " 淋巴细胞的发育中起着添 加剂的角色， 此外还发现由 ! % * 内源启动子驱动的 既支持 " 淋巴细胞的发 +!, 能够取代 ! % * 的功能， ［-$］ 育 。
-&./ ./, 0,1,234+,*. 35 /’+)* 6,*3+, 4738,9.，./,7, /)1, :,,* +37, )*0 +37, ’*;*3<* 5’*9.&3*= !
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研究基因功能的流程
研究基因功能的流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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研究基因功能的方法
研究基因功能的方法
基因功能的研究思路主要包括:
1.基因的亚细胞定位和时空(发育期或梯度药物处理浓度,不同组织/器官)表达谱;
2.基因在转录水平的调控(可以通过genomewalkingPCR或通过已有的资源库寻找该基因的启动子等转录调控区域,通过单杂交或ChIP等技术,寻找该基因的转录调控蛋白)
3.细胞生化水平的功能研究(也就是蛋白蛋白作用复合体的寻找验证,具体方法有酵母双杂交,GSTpulldown,co-IP,BRET,FRET,BiFc等等,对该基因的表达产物做一个细胞信号转导通路的定位)
4.gain-of-function&loss-of-function:也就是分别在细胞和个体水平,做该基因的超表达和knockdown(或knockout),从表型分析该基因的功能.
功能研究应从完整的分子-细胞-个体三个层次研究,综合分析.
关于基因的表达和定位，可以这样去做：
1.mRNA水平检测基因表达：选择表达目的基因的组织/细胞（发育不同时期、机体不同部位、加处理因素...），提取RNA，反转录，做RT-PCR或realtimeRT-PCR，检测基因的表达情况/变化。
（或者以northernblot、Rnaseprotectionassay方法，检测基因的mRNA 表达情况/变化。
）
2.蛋白质水平检测基因表达：选择相应的组织/细胞，以Westernblot、免疫组化（OR免疫荧光)检测目的蛋白的表达。
3.检测目的蛋白的细胞定位：将目的基因克隆至带荧光标签（如GFP）的表达载体，在适合的模式细胞中表达，在活细胞中观察蛋白的细胞定位。
合成生物学基础知识单选题100道及答案解析
合成生物学基础知识单选题100道及答案解析1. 合成生物学的核心思想是（）A. 对生物系统进行分析和模拟B. 从头设计和构建生物体系C. 对现有生物进行改造和优化D. 研究生物的进化过程答案：B解析：合成生物学的核心思想是从头设计和构建生物体系。
2. 以下哪项不是合成生物学的研究内容（）A. 基因编辑B. 生物信息学分析C. 生态系统保护D. 人工合成基因答案：C解析：生态系统保护不属于合成生物学的研究内容，合成生物学主要侧重于在分子水平上对生物体系的设计和构建。
3. 合成生物学中常用的基因合成方法是（）A. PCR 技术B. 化学合成法C. 反转录法D. 基因克隆答案：B解析：化学合成法是合成生物学中常用的基因合成方法。
4. 以下哪种工具酶在合成生物学中用于DNA 切割（）A. DNA 聚合酶B. 限制酶C. 连接酶D. 解旋酶答案：B解析：限制酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定部位切割DNA。
5. 合成生物学的发展依赖于（）A. 物理学的进步B. 化学技术的创新C. 计算机科学的支持D. 以上都是答案：D解析：合成生物学的发展需要多学科的交叉支持，包括物理学、化学技术的创新以及计算机科学的辅助。
6. 合成生物学家构建基因线路时，常用的生物元件不包括（）A. 启动子B. 终止子C. 内含子D. 核糖体结合位点答案：C解析：内含子一般在基因表达过程中会被剪切掉，不是构建基因线路时常用的生物元件。
7. 在合成生物学中，用于检测基因表达水平的技术是（）A. 荧光定量PCRB. 凝胶电泳C. 质谱分析D. 核磁共振答案：A解析：荧光定量PCR 可以定量检测基因的表达水平。
8. 以下哪项不是合成生物学的应用领域（）A. 医学治疗B. 环境保护C. 天体物理研究D. 能源生产答案：C解析：天体物理研究与合成生物学无关。
9. 合成生物学中设计生物系统遵循的原则是（）A. 简单性和高效性B. 复杂性和稳定性C. 随机性和不确定性D. 独立性和单一性答案：A解析：简单性和高效性是设计生物系统通常遵循的原则。
功能基因组学的基本研究思路与基本方法
功能基因组学的基本研究思路与基本方法功能基因组学，听起来像是一个高大上的专业名词对吧？别急，今天就带你走进这个有点“深奥”却又超有趣的领域，让你明白这玩意到底是怎么回事。
你知道吗？其实功能基因组学不是什么高高在上的学术语言，它就是帮助我们弄清楚基因在生物体内到底是干什么的。
咱们人体里有成千上万的基因，它们每一个都像是一个小小的工人，埋头在不同的岗位上忙碌着。
那这些工人到底在干嘛？它们有没有默契合作？这一切，就是功能基因组学要解开的谜团。
哎，你想想，咱们日常生活中，有些人特别擅长做饭，有些人擅长修电脑，大家在自己的“岗位”上发挥特长。
基因也是一样，它们各有分工。
功能基因组学就是要告诉我们，这些“基因小工人”在细胞里面扮演什么角色，如何配合，甚至是他们的工作出错会有什么后果。
想像一下，如果厨房里负责切菜的人突然拿错了刀，结果把土豆切成了蒜瓣，哈哈，后果可想而知！功能基因组学的研究，不就是要找出那些“出错”的基因吗？就是这么一回事。
说到研究方法嘛，那可真是五花八门。
咱们简单聊几种，毕竟一提到方法，很多人都头大。
不过你放心，我不会让你感觉像是读了一本《基因学大辞典》。
最常见的一种方法叫基因表达分析。
这个听起来有点复杂对吧？简单说，它就是看看哪些基因在某个时间点特别活跃。
就好比一个办公室，大家有时忙得团团转，有时又像是开了个假期。
所以，基因表达分析就相当于在记录每个基因“上班”的情况，看看他们究竟啥时候最忙，忙些什么，或者是根本没动静。
另外一种常用方法叫基因敲除，顾名思义，就是把某个基因“敲掉”，看看它不在时会发生什么。
就像在一个车间里，工人突然消失，大家还会正常运作吗？这个方法能帮我们了解某些基因是不是特别重要，或者是说，没有了它，大家还能正常工作。
就像是你家猫咪，突然变得特别粘人，原来是家里有了新鲜的空气净化器，它的基因变化影响了它的行为。
听起来是不是很有意思？不过也不是所有敲除都那么简单，毕竟有些基因真的是“全能工人”，一不小心就会把整个系统搞崩溃。
功能性基因组学的研究方法与应用
功能性基因组学的研究方法与应用随着基因测序技术的飞速发展，越来越多的基因被揭示出来。
然而，大多数基因的功能尚不清楚。
这导致我们无法充分理解生命现象的本质和遗传疾病的病因。
功能性基因组学是一种探索基因功能的科学，其研究目标是揭示基因在生理和病理过程中的功能和相互作用。
本文将讨论功能性基因组学的研究方法和应用。
一、基因表达分析基因的表达是基因功能的核心，因此研究基因表达的改变对于理解基因功能至关重要。
功能性基因组学通过分析mRNA、蛋白质和代谢产物的变化来探索基因表达的变化。
其中最常用的方法是基于RNA测序的转录组分析。
该方法可以高通量地检测基因的表达水平和剪接异构体，进而从基因表达角度研究同源基因的功能差异和进化过程。
另一种常用的方法是蛋白质组学，在分离和定量蛋白质的过程中，可以揭示蛋白质转录后修饰的差异，并研究蛋白质之间的相互作用。
二、基因功能注释基因功能注释指将基因和它们的功能联系起来，并为每个基因分配特定的生物学功能和代谢路径。
这是功能性基因组学研究的前提。
在功能注释的过程中，可以使用已有信息库中的注释和分析工具，如基因本体注释、Domain注释、通路分析等。
最近，机器学习算法被广泛应用于基因功能注释。
利用机器学习技术，可以从大量实验数据中学习，快速预测基因功能和分类。
三、基因敲除与基因编辑基因敲除和基因编辑是用于研究基因功能的有效技术。
基因敲除是通过RNA干扰、CRISPR/Cas9等技术来直接抑制特定基因的表达。
基因编辑可以通过CRISPR/Cas9等技术对细胞或整个生物进行精准的基因修饰。
这些技术可以直接证明基因在生物学功能上的作用，从而进一步深入研究其调控的生化途径和网络。
四、多组学综合分析多组学分析是将不同类型的数据进行整合和综合，从而更全面地探索基因的功能和代谢网络。
这些不同类型的数据包括基因表达、蛋白质组学、代谢组学、脂质组学和微生物组学等。
通过这些数据的综合分析，可以获得更多的生物学洞察和揭示不同组分之间的复杂相互作用。
功能基因组学的研究方法
功能基因组学的研究方法
功能基因组学可有趣啦，那它都有啥研究方法呢？
一种是基因表达谱分析哦。
这就像是给基因们做个大普查，看看在不同的情况，比如说细胞在健康状态和生病状态下，哪些基因特别活跃，哪些又变得很安静。
科学家们可以用像微阵列技术这样的方法，就像是在一个小芯片上排满了基因的小探子，来检测基因的表达水平呢。
这就好比是给基因们做一个大型的社交活跃度调查，知道它们在不同场景下的表现。
还有基因敲除和基因敲入技术呀。
基因敲除就像是把某个调皮捣蛋或者可能有特殊作用的基因从细胞这个大家庭里赶出去，然后看看细胞会发生什么变化。
要是这个细胞突然变得不正常了，比如说不能正常分裂或者对某种药物特别敏感了，那就说明这个被敲除的基因可能有着很重要的功能哦。
而基因敲入呢，就是把一个新的基因或者改变后的基因放进细胞里，看看它会给细胞带来什么新的特性，这就像是给细胞这个小世界里引进了一个新居民，看看大家怎么相处。
RNA干扰技术也是很厉害的研究方法呢。
它就像是一个小小的基因干扰器，可以特异性地让某些基因的表达降低。
想象一下，这个技术就像一个调皮的小精灵，悄悄地跑到基因旁边，让基因不能好好地发挥作用，然后我们就能通过细胞或者生物体的变化，来推断这个基因本来的功能啦。
蛋白质 - 蛋白质相互作用的研究也不能少。
基因最终是要通过蛋白质来发挥功能的嘛。
科学家们就像侦探一样，去寻找哪些蛋白质之间是好朋友，它们之间互相合作或者互相调节。
可以用酵母双杂交系统这样的方法，就像是给蛋白质们创造一个特殊的社交场所，看看谁和谁会互相结合，这样就能知道基因在蛋白质这个层面上是怎么协同工作的啦。
《基因功能分析》课件
蛋白质组学分析
利用质谱等技术对蛋白质进行鉴定 和定量分析，了解蛋白质的表达情 况和功能。
基因突变分析
Sanger测序
通过对目标基因进行双脱氧终止法测序，检测基 因突变位点和类型。
高通量测序
对全基因组或目标区域进行深度测序，发现基因 突变和结构变异。
随着基因技术的进步，相关的伦理和法规 也将不断完善，以保障技术的安全和合理 应用。
THANKS
[ 感是生物多样性的基础。不同物种或同一物种不同种群间的基因变异导致了生物多 样性的产生和发展。了解基因变异对生物多样性的影响有助于保护和利用生物资源。
CHAPTER 04
基因功能研究的应用
医学诊断与治疗
基因诊断
利用基因检测技术，对遗传性疾病进行早期诊断，有助于制定个性 化的治疗方案。
基因与药物反应个体差异
不同个体对同一种药物的反应可能存在差异，这种差异部 分由基因变异引起。了解个体基因变异情况有助于预测患 者对特定药物的反应。
基因与进化
基因变异与物种形成
基因变异是生物进化的驱动力之一。通过自然选择和遗传漂变，基因变异在种群中积累并 最终导致新物种的形成。
基因与适应性进化
生物在适应环境过程中，某些基因变异有助于提高生存和繁殖能力，从而在自然选择作用 下得到保留和传播。这些变异可以影响生物的生理机能、行为和形态等方面。
03
基因与个性化医疗
了解基因变异对疾病的影响有助于实现个性化医疗，为患者提供更精准
的诊断和治疗方案。
基因与药物反应
基因与药物代谢
药物代谢酶的基因变异可以影响药物的代谢速率和效果。 有些变异可能导致药物代谢过快或过慢，从而影响治疗效 果。
研究植物基因功能的策略和方法_3110
研究植物基因功能的策略和方法研究植物基因功能主要有两种策略：正向遗传学（forward genetics）和反向遗传学（reverse genetics）策略。
正向遗传学即通过生物个体或细胞基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关表型或性状改变，然后通过图位克隆并结合一些基因差异表达筛选技术（如差减杂交、差异显示PCR、差异显示分析等）从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能，例如遗传病基因的克隆。
反向遗传学的原理正好相反，人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找与之有关的表型变化，例如基因剔除技术或转基因研究。
简单地说，正向遗传学是从表型变化研究基因变化，而反向遗传学则是从基因变化研究表型变化。
研究植物体内基因功能的方法主要有以下几种：（1）基因功能丧失或减少，即筛选目的基因功能部分丧失或全部丧失的突变体，比较其与野生型的表型差异来确定该基因功能；（2）基因功能增加或获得，即筛选目的基因高水平表达的植株，比较其与相应对照植株（野生型植株，功能丧失突变体或模式植物植株）差异，观察其表型性状变化来鉴定基因功能；（3）基因异位表达（Ectopic expression），通过定向调控靶基因的时空表达模式来研究基因功能；（4）微阵列（Microarray）是一种在全基因组水平对基因表达进行高通量检测的技术；（5）酵母双杂交技术（Yeast two-hybrid system）用于分析基因产物即蛋白质之间的互作。
1 基因功能丧失或减少以前，通常通过筛选自然突变体来获得基因功能部分或全部丧失的突变体，但概率较低；现在一般通过各种人工方法来获得合适突变体。
人工产生基因功能丧失的方法有插入突变、反义抑制（antisense suppression）、共抑制（cosuppression）、双链RNA干扰（double-stranded RNA interference, dsRNAi）。
最新基因功能的研究方法
相关性可从已知的同源基因推测新基因的功能。
根据同源性预测基因时必需注意以下几点：
1. 一般认为aa的一致性或相似性在25%以上 可视为同源基因；
2. 同源性与相似性的含义不同，如aa顺序的 80%的相似性不能称为同源性。
3. 一致性常指同一位置同一aa在整个多肽序 列中所占的比例，而相似性除一致性aa外 还包括可取代aa的成员，因此相似性aa的 比例总是高于一致性aa。
之间相互作用的影响 2.6 利用酵母双杂交建立基因组蛋白连锁图(Genome Protein
Linkage Map）
3. 开放读框顺序标签(open-reading-frame sequence
tags,OSTs）
确认DNA顺序中的基因序列后，下一个问题 就是探知其功能，这是基因组研究的一个难度 很大的领域。
1.1 基因敲除（Gene knock-out） ➢ 概念：基因敲除除可中止某一基因的
表达外，还包括引入新基因及引入定 点突变。 即可以是用突变基因或其它基因敲除 相应的正常基因，也可以用正常基因 敲除相应的突变基因。
➢ 基因敲除是80年代后半期应用DNA同源重 组原理发展起来的一门新技术。80年代初， 胚胎干细胞（ES细胞）分离和体外培养的 成功奠定了基因敲除的技术基础。
基因功能的研究方法
一、计算机预测基因功能 二、实验确认基因功能 1．基因失活是功能分析的主要手段
1.1 基因敲除（Gene knock-out）
1.2 基因敲除的技术路线 1.3 基因敲除的主要应用领域及国内外研究进展 1.4 基因失活的表型效应有时不易分辨
2．转座子突变库的构建
2.1 插入序列 2.2 实验步骤
基因功能研究方法
反义技术的两种技术路线:
将表达与体内基因或mRNA互补序列的基因转入体内， 使细胞表达与目标基因互补的mRNA失活，从而阻断目 标基因的表达；
体外合成mRNA互补的核苷酸类似物，通过静脉注射等 途径进入细胞，特异性的与目标mRNA作用。
反义寡聚核苷酸 与mRNA特异性结 合，阻断翻译过 程。
的部位，如球形或纤维状结构，他们介于二级结构和三级结构之间。
激活结构域:指转录因子中与转录起始复合体接触与互作的结构部
位。
优势：
它可应基因序列，它检测的相互作用在体 内发生，无需额外的纯化步骤。
删除、置换、修饰等手段重建DNA序列,使之成为靶载体； (2)将靶载体导入小鼠的胚胎干细胞中,使外源DNA与胚胎干
细胞基因组相应部分发生同源重组,将靶载体的DNA 序列 整合到内源基因组中；
(3)将胚胎干细胞受体细胞注入小鼠的囊胚，将这些囊胚 导入假孕母鼠子宫中，产生的雄性嵌合鼠子代与正常 的雌鼠交配即可获得生殖系统携带该基因的纯合鼠， 进而分析被剔除基因的功能。
优点： 可使导入基因的水平与内源基因相当,并且具有类似 于天然的剪接机理,适用于复杂的基因功能分析。
YAC要具备的主要功能成份
1）着丝粒：mitosis姊妹染色单体和减I同源染色体分离之必需。 2）端粒：保护染色体末端免受核酸酶的侵袭。 3）自主复制序列（ARS）元件：是染色体自主复制的复制起点。 构建YAC需要4个短序列：2个端粒，着丝粒，ARS元件
4.2 基因敲入 基因敲除技术已经成为研究基因功能的强有力手段，但对
于许多基因来说，简单的失活常导致令人费解的无改变 的表型。最常见的解释是某些其它基因取代了靶基因的 功能，但要在普通基因敲除小鼠中证明这一点十分困难。 基因敲入即通过基因打靶用一种基因替换另一种基因以 确定它们是否具有相同功能。
功能基因组学及其研究方法ppt课件
ppt课件.
4
ppt课件.
5
基因组学包括2-3个亚领域
亚领域
内容
结构基因组学 整个基因组的遗传制图、物理 制图、DNA测序；
功能基因组学 认识、分析整个基因组所包含 的基因、非基因序列及其功能；
蛋白质组学 研究细胞内蛋白质的组成及其活 动规律。
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结构基因组学
结构基因组学
结构基因组学，顾名思义，就是研究生物基因组 结构的科学。它是基因组研究的第一阶段的工作， 建立功能基因组学的基础。其主要目标是绘制生 物的遗传图（genetic map）、物理图（physical map）、转录图（transcript map）和序列图 （sequence map）。
专用技术: 1，SAGE分析 2，生物芯片技术(基因芯片，细胞芯片，组织
芯片) 3，其它
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Serial Analysis of Gene Expression (SAGE)
Serial Analysis of Gene Expression (SAGE) 用于定量地、平行地分析大量的转录本。若要知道一
☺同源分析和检索，包括DNA数据库、 EST数据库、STS数据库、Unigene数 据库、Swissprot数据库等。
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蛋白质的数据分析 蛋白质一级结构分析：
结构特点分析，包括等电点、信号肽、穿膜 区、DNA结合序列等同源分析和检索，包括Nr数 据库、Swissprot 数据库等功能区分析，包括 Prosite、Emotif、Identify分析等。
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16
根据序列分析搜寻基因
☺ 查找开放阅读框（open reading frame, ORF） ☺ 开放阅读框都有一个起始密码子，ATG，还要有
功能基因组学及其研究方法
功能基因组学及其研究方法功能基因组学是研究基因组在生物体中的功能和作用的学科。
基因组是生物体中所有基因的集合，它包含了控制生物体发育、生长、生殖和其他功能的遗传信息。
功能基因组学的研究目的是理解这些基因如何调控细胞和生物体的功能。
在功能基因组学领域，研究人员使用一系列技术和方法来研究基因的功能和相互作用。
基于基因组序列的研究方法主要包括以下几个方面：1.基因预测和注释：利用生物信息学技术预测和注释基因组中的所有基因。
通过比对已知基因或蛋白质序列数据库，可以确定基因的序列、结构和可能的功能。
2.基因表达分析：通过测定基因在特定条件下的表达水平，研究基因的调控和表达模式。
常用的技术包括PCR（聚合酶链反应）、实时荧光定量PCR、微阵列和RNA测序等。
基于功能分析的研究方法主要包括以下几个方面：1.蛋白质互作网络分析：利用大规模蛋白质-蛋白质相互作用数据，构建和分析蛋白质互作网络，揭示基因之间的相互作用关系和功能模块。
2. 功能基因组学筛选：通过高通量技术，如RNA干扰、CRISPR-Cas9等，对基因组进行全面筛选，鉴定和研究与特定功能相关的基因。
3.代谢组学和蛋白质组学分析：利用质谱等技术，研究生物体中代谢产物和蛋白质的组成、结构及其调控机制，揭示基因与代谢和蛋白质功能的关系。
4. 转录组学和表观基因组学分析：通过研究基因的转录和表达调控，揭示基因组功能的调控机制。
常用的技术包括ChIP-seq、ATAC-seq和MeDIP-seq等。
综上所述，功能基因组学是研究基因组中基因的功能和作用的学科。
它涉及到基因组序列分析、基因表达和调控分析、蛋白质互作和代谢分析等多个方面。
通过基于基因组序列和功能分析的方法，研究人员可以深入理解基因组的功能和调控机制，为生物体的功能研究和应用提供理论和实践基础。
功能基因组学方法研究
功能基因组学方法研究随着基因组学技术的快速发展，功能基因组学方法已成为解读基因组信息的重要手段。
这一领域的研究主要关注基因在生物体内的功能及其相互作用，包括基因调控、信号转导、代谢通路等生物学过程，旨在更好地了解基因组在细胞和生物系统中的作用与调控。
1. 转录组学转录组学是一种通过RNA表达谱对基因进行全面、系统的鉴定和研究的方法。
随着高通量测序技术的出现，转录组学的研究已经成为基因组学研究的一个重要方向。
研究人员可以通过对不同组织或不同发育阶段的细胞进行RNA测序，发现不同基因在不同生物学过程中的表达模式。
通过对RNA测序数据的整合和分析，可以揭示基因调控网络的复杂结构，并提供更深入的了解基因与细胞以及整个生物系统之间的互动机制。
2. 蛋白质组学蛋白质组学是研究生物体中所有蛋白质进行系统鉴定、分析及其功能的一种方法学。
目前，质谱分析技术已经成为蛋白质组学研究的核心手段。
通过对特定细胞或组织内的蛋白质进行分离和鉴定，可以识别出不同蛋白质之间的相互作用，并进一步研究其功能及调控方式。
这些信息有助于揭示蛋白质在重要细胞过程中所扮演的角色，并为新药物开发提供了有益的信息。
3. 遗传学方法遗传学方法主要包括基因敲除、基因突变、基因表达调控等。
其中，基因敲除是一种通过将特定基因的功能剔除来研究其生物学过程的方法。
这种方法可以对比对同一细胞或同一生物体中敲除前后的差异，探究敲除基因对其生命活动的影响。
基因突变则是一种通过突变特定基因来研究基因功能的方法。
通过研究不同突变基因的效应，可以发现突变基因在生物学过程中的功能及其作用方式。
基因表达调控方面则主要关注基因及其编码的蛋白质在细胞内的调节过程，这种方法可帮助我们更好地了解基因与衰老、癌症等疾病的关系及其发展机制。
基于这些方法的研究成果，我们可以更好地了解基因组在细胞和生物系统中的作用和调控方式，有助于为药物研发和临床治疗提供新思路和新方法。
然而，这些方法的应用仍面临一些挑战和局限性，例如数据处理和分析的复杂性以及数据量的巨大。
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有时在2个无明显亲缘关系的基因之间会出 现局部相似的区段。这种情况表明，2个无 亲缘关系的蛋白质可能具有相似的功能，相 似的顺序是功能的核心区域。
虽然基因本身无共同的祖先，但其功能域却 有共同的起源。它们都是古老祖先的后裔， 在进化中一方面发生独立突变，另一方面又 因基因组重排成为新基因的组成部分。例如 信号传导蛋白，这类蛋白质一般都有2个基 本的功能域，即接受信号的功能域和传达信 号的激酶域。
第十章.基因功能的研究方法 （一）
一、计算机预测基因功能 二、实验确认基因功能 1．基因失活是功能分析的主要手段
1.1 基因敲除（Gene knock-out）
1.2 基因敲除的技术路线 1.3 基因敲除的主要应用领域及国内外研究进展 1.4 基因失活的表型效应有时不易分辨
2．转座子突变库的构建
2.1 插入序列 2.2 实验步骤
3．内含子归巢突变 4．基因的超表达用于功能检测 5. 反义RNA
5.1 反义RNA的分类和作用机制
5.2 ticRNA( transcription inhibitory complementary RNA )
5.3 反义RNA的功能
5.3.1 调控细菌基因的表达 5.3.2 噬菌体溶菌/溶源状态的控制 5.3.3 IS10转位作用的抑制
之间相互作用的影响 2.6 利用酵母双杂交建立基因组蛋白连锁图(Genome Protein
Linkage Map）
3. 开放读框顺序标签(open-reading-frame seqБайду номын сангаасence
tags,OSTs）
确认DNA顺序中的基因序列后，下一个问题 就是探知其功能，这是基因组研究的一个难度 很大的领域。
一些已完成测序的基因组顺序分析表明，我们 所了解的基因组内容比真实的情况少的多。如
大肠杆菌与啤酒酵母，在未开始基因组测序前
已经完成了大量常规的遗传学分析，当时遗传 学家认为这2种生物的大多数基因已经通过突 变鉴定，但实际上还有很多空白。
• 大肠杆菌编码蛋白质的4288个基因中，以往知 道的只有1853个，仅占43%。至于啤酒酵母， 所知更少，仅为30%。
同源性分析可以给出整个基因或 某一区段功能的信息
同源查询除了直接比较DNA顺序外，还可将DNA 顺序翻译为aa顺序。由于组成蛋白质的aa有20多 种，而DNA核苷酸只有4种，因此aa顺序的差异要 比核苷酸的差异大的多。
以aa顺序进行同源性比较的结果更为准确，也更 加可行。已有许多软件可用于这项分析，常用的 是BLAST。研究者只要将资料以正确格式的电子 邮件发送到DNA资料库BLAST服务站，很快就会 得到回音。
经遗传分析将突变基因定位，然后观察这 一突变体是否与改变的表型对应。在此基 础上采用分子生物学方法进一步分离与克 隆目标基因。
所谓定位克隆就是根据与突变位点连锁的 分子标记，然后通过物理图寻找靶位点。
上述传统遗传学分析的原理同样可用来设 计从基因到表型的研究。如果我们能找到 某种方法，根据待测基因的顺序使生物体 内该基因失活，亦可鉴别由此产生的表型 变异。
5.4 人工合成构建反义RNA 5.5 使反义RNA分子稳定的方法
三、其他的基因功能研究方法
１．噬菌体展示(phage display) ２．酵母双杂交 (yeast two-hybridization)
2.1 概念 2.2 实验步骤 2.3 利用酵母双杂交发现新的蛋白质和蛋白质的新功能 2.4 利用酵母双杂交在细胞体内研究抗原和抗体的相互作用 2.5 利用酵母双杂交筛选药物的作用位点以及药物对蛋白质
根据同源性预测基因时必需注意以下几点：
1. 一般认为aa的一致性或相似性在25%以上 可视为同源基因；
2. 同源性与相似性的含义不同，如aa顺序的 80%的相似性不能称为同源性。
3. 一致性常指同一位置同一aa在整个多肽序 列中所占的比例，而相似性除一致性aa外 还包括可取代aa的成员，因此相似性aa的 比例总是高于一致性aa。
二、实验确认基因功能
同源性分析并非万灵药方，对许多新基因的功能 分析还必需依赖其他的实验手段进行补充，并将 同源性研究的结果进一步外延。
• 如何确定一个基因的功能是基因组计划中最困难 的问题之一。
• 大多数分子生物学家认为现有的技术与策略对于 从基因组测序所获得的大量未知基因的功能研究 是远远不够的。
1.1 基因敲除（Gene knock-out） 概念：基因敲除除可中止某一基因的
表达外，还包括引入新基因及引入定 点突变。 即可以是用突变基因或其它基因敲除 相应的正常基因，也可以用正常基因 敲除相应的突变基因。
基因敲除是80年代后半期应用DNA同源重 组原理发展起来的一门新技术。80年代初， 胚胎干细胞（ES细胞）分离和体外培养的 成功奠定了基因敲除的技术基础。
不同成员，其共同的祖先基因可能存在于物种形 成之后，也可能出现于物种形成之前。
同源基因一般不会有完全一致的核苷酸顺序，因 为这两个基因在出现后独立的发生随机突变，但
它们有相似的顺序组成，大部分未突变的核苷酸
位置是相同的。
• 当一个新的基因序列被确认后，根据同源性可从 数据库中查找已知顺序的同源基因。根据进化的 相关性可从已知的同源基因推测新基因的功能。
一、计算机预测基因功能
计算机预测基因功能的依据仍然是同 源性比较。同源基因都有1个共同的祖 先基因，他们之间有许多相似的顺序。 同源基因可以分为2类：
种间同源基因或直系基因(orthologous gene) 这是指 不同物种之间的同源基因，它们来自物种分隔之 前的同一祖先。
种内同源基因或平行基因(paralogous gene) 同一种 生物内部的同源基因，它们常常是多基因家族的
基因的功能是一个过程，是从基因到表型的一系 列反应。
• 传统的遗传分析是从表型出发最终到达基因； • 现在的基因功能研究是从基因出发直接推导表型。
因此必须寻找一系列的实验方法来鉴别与目标基 因相关的表型。
1．基因失活是功能分析的主要手段
传统的遗传分析主要借助突变型研究表型 变异的遗传基础，利用紫外线诱导及化学 试剂处理可使生物群体产生突变个体，也 可从自然的群体中发现突变体。