分子生物学课件 第十一章

(5)发现与DNA复制,重组等有关的序列.DNA的 忠实复制保障了遗传的稳定性,正常的重组提供 了变异与进化的分子基础.局部DNA的推迟复制, 异常重组等现象则导致疾病或者胚胎不能正常发 育,因此,了解与人类DNA正常复制和重组有关 的序列及其变化,将对研究人类基因组的遗传与 进化提供重要的结构上的依据.
1999 年 12 月 英,日,美三国科 学家联合完成首条 人类染色体(22 号 染色体)的测序任 务
2000 年 3 月 celera公司宣布完 成果蝇基因组的测 序工作.
Craig Venter开发出新的测序技术 鸟枪测序法" 并很 开发出新的测序技术"鸟枪测序法 开发出新的测序技术 鸟枪测序法" 快追上了多国合作小组, 快追上了多国合作小组,多国合作小组在美国总统克林 顿的撮合下开始与Celera合作. 合作. 顿的撮合下开始与 合作
2000.6 ( 90%).
完成并公布 人类基因组工作框架图
对人类认识自身,提高健康水平,推动生命科学,医学,生物技, 制药业,农业等的发展具有极其重要的意义,人类基因组工作草 图的完成是该计划实施的一个里程碑,标志着人类在研究自身的 过程中迈出其不意关键的一步.有人将此成就与伽利略的天文发 现相媲美,有人认为它的意义远远大于抗生素的发明.
1975年,获诺贝尔生理医学奖 年
1990年正式启动HGP, 年正式启动HGP 美国政府决定于 1990年正式启动HGP,预计用 15 年时间, 亿美元, HGP. 年时间,投入 30 亿美元,完成 HGP. 由国立卫生研究院和能源部共同组成" 由国立卫生研究院和能源部共同组成"人类基因组 研究所" 研究所" 逐渐地, 扩展为多国协作计划.参与者包括: 逐渐地,HGP 扩展为多国协作计划.参与者包括: 德和中国. 美,英,日,法,德和中国.作为参与这个计划的唯
Celera's view of International Consortium
Unfair competition: IC delivering the same goods but with state funding.
Unfair competition: Celera delivering the same goods but can use IC data, while IC cannot use Celera data.
2003年4月14日,人类基因Байду номын сангаас序列图 亦称"完成图"(99.99%),提前绘制成功.
人类基因组包括23对染色体,单倍体细胞中约有30亿对核 人类基因组包括23对染色体,单倍体细胞中约有30亿对核 23对染色体 30 苷酸,编码2 万个基因, 苷酸,编码2万～3万个基因,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. 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 99. 9 从整体上看,不同人类个体的基因是相同的,人类99 99. 的基因密码是相同的,而差异不到0 因此, %的基因密码是相同的,而差异不到0.1%,因此,我们 说"人类只有一个基因组",人生来是平等的.不同的人 人类只有一个基因组" 人生来是平等的. 可能拥有不同的等位基因, 可能拥有不同的等位基因,这一点决定了人与人之间个体 上的差异. 上的差异.
" 全基因组鸟枪法 ": 在一定作图信息基础上, 在一定作图信息基础上,绕 过大片段连续克隆系的构建而 直接将基因组分解成小片段随 机测序, 机测序,利用超级计算机进行 公司) 组装 ( 美国 Celera公司) 公司
International Consortium's view of Celera
人类基因组研究的惊人发现
19号染色体是含基因最丰富的染色体, 19号染色体 含基因最丰富的染色体 号染色体是 的染色体, 13号染色体 号染色体含基因量最少 而13号染色体含基因量最少 目前已经发现和定位了26000多个功能基 目前已经发现和定位了26000 目前已经发现和定位了26000多个功能基 其中尚有42% 42%的基因尚不知道功能 因,其中尚有42%的基因尚不知道功能 人类基因组中存在"热点"和大片"荒 人类基因组中存在" 人类基因组中存在 热点"和大片" 漠".在染色体上有基因成簇密集分布的 区域,也有大片的区域只有" 区域,也有大片的区域只有"无用 DNA" 不包含或含有极少基因的成分. DNA ——不包含或含有极少基因的成分. 不包含或含有极少基因的成分 基因组上大约有1 基因组上大约有1/4的区域没有基因的片 段. 35.3%的基因包含重复的序列.这说 35. 的基因包含重复的序列. 明那些原来被认为是"垃圾" DNA也起 明那些原来被认为是"垃圾"的DNA也起 重要作用,应该被进一步研究. 重要作用,应该被进一步研究.
Celera: Craig Venter
Intl. Cons: Francis Collins
美国国家人类基 因组研究所所长
Sequencing Strategies
Public effort- strategy: Celera - strategy:
" 逐个克隆法 ": 对连续克隆系中排定的 BAC 克隆逐个进行亚克隆测序并进 行组装( 行组装 公共领域测序计划 )
其它基因组计划
根据 根据2007年1月的数据,全球已启动 年 月的数据 全球已启动2296个 月的数据, 个 基因组项目,其中607个项目已经完成,已 个项目已经完成, 基因组项目,其中 个项目已经完成 经公开发表481个基因组序列,包括 个基因组序列, 经公开发表 个基因组序列 包括403个 个 细菌基因组, 个古细菌基因组和 个古细菌基因组和45个真 细菌基因组,33个古细菌基因组和 个真 核生物基因组. 核生物基因组. p436
(3)从整体上了解染色体结构,包括各种重复序列 以及非转录"框架序列"的大小和组织,了解各种 不同序列在形成染色体结构,DNA复制,基因转录 及表达调控中的影响与作用. (4)研究空间结构对基因调节的作用.有些基因 的表达调控序列与被调节基因从直线距离上看,似 乎相距甚远,但若从整个染色体的空间结构上看则 恰恰处于最佳的调节位置,因此,有必要从三维空 间的角度来研究真核基因的表达调控规律.
遗传图谱
转录图谱
HGP的主要任务 HGP的主要任务
0.7 cM 或 kb
四张图: 四张图: 物理图, 物理图, 转录图
物理图谱
序列图谱
遗传图 ,全序列图
(6)研究DNA突变,重排和染色体断裂等,了解疾病的 分子机制,包括遗传性疾病,易感性疾病,放射性疾 病甚至感染性疾病引发的分子病理学改变及其进程, 为这些疾病的诊断,预防和治疗提供理论依据. (7)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.了解有关病毒基因组侵 染人类基因组后的影响,可能指导人类有效地利用病 毒载体进行基因治疗.
(8)研究染色体和个体之间的多态性.这些知 识可被广泛用于基因诊断,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.此外,这些遗传信息还有助于 研究人类历史进程,人类在地球上的分布与迁 移以及人类与其他物种之间的比较.
以人类基因组和拟南芥基因组为例说明你对生 物基因组全序测定工作的科学意义与社会意义 的认识(8分) 中国科学院2002年 硕士学位研究生入学分子遗传学试题
第11章 基因组与比较基因组学 章
基因组是生物体内遗传信息的集合, 基因组是生物体内遗传信息的集合,是生物有机体的单倍体 是生物体内遗传信息的集合 细胞中的所有DNA 包括细胞核内的DNA DNA, DNA和各种细胞器中的 细胞中的所有 DNA , 包括细胞核内的 DNA 和各种细胞器中的 DNA. DNA. 基因组学是美国人 T H Rodehck 1986年 月造出来的. Rodehck在 基因组学 是美国人THRodehck 在 1986 年 7 月造出来的 . 基因 是美国人 组学(genomics) 组学(genomics)是指研究并解析生物体整个基因组的所有 遗传信息的学科. 遗传信息的学科. 基因组计划( Project) 基因组计划(Genome Project)是指对人类以及其它生物体 全基因组的测序工作(sequencing) (sequencing). 全基因组的测序工作(sequencing). 人类基因组计划( Project,HGP) 90年代 人类基因组计划(Human Genome Project,HGP): 90年代 提出并已基本完成,
一的发展中国家,我国于1999年加入该计划,承担其中1% 一的发展中国家,我国于1999年加入该计划,承担其中1% 1999年加入该计划 的任务,即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务虽然参 30Mb的测序任务 的任务,即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务虽然参 加时间较晚,但是我国科学家提前两年于2001 2001年 26日绘 加时间较晚,但是我国科学家提前两年于2001年8月26日绘 制完成"中国卷" 赢得了国际科学界的高度评价. 制完成"中国卷",赢得了国际科学界的高度评价. .
诺贝尔奖获得者 Renato Dulbecco(杜伯克) Dulbecco(杜伯克) 1986 年发表于《 Science(科学)》杂志 的短文 年发表于《 Science(科学) 肿瘤研究的转折点: 中指出: 《 肿瘤研究的转折点:人类基因组测序 》中指出: "如果我们想更多地了解肿瘤,我们从现在起必须 如果我们想更多地了解肿瘤, 关注细胞的基因组 .…… 从哪个物种着手努力 ? 如果我们想理解人类肿瘤, 如果我们想理解人类肿瘤,那就应从人类开 始 … … . 人类肿瘤研究将因对 DNA 的详细知 识而得到巨大推动. 识而得到巨大推动."
到2006年底已完成的基因组项目 年底已完成的基因组项目
(http://www.genomesonline.org/) )
三,人类基因组计划的科学意义 p424
(1)确定人类基因组中约3万个编码基因的序列 及其在基因组中的物理位置,研究基因的产物 及其功能. (2)了解转录和剪接调控元件的结构与位置, 从整个基因组结构的宏观水平上理解基因转录 与转录后调节.
二000年六月二十六日克林顿宣布 000年六月二十六日克林顿宣布 人类基因组草图绘制完成
2001 年2月 (99%)
人类基因组"精细图"完成
Celera美国 Science, Celera美国 Science, Vol. 291, No. 5507 多国合作小组 英国Nature , Vol.409, p.860 英国Nature 各自独立的同时发表论文, 2001年 12日的 各自独立的同时发表论文, 在2001年2月12日的 记者招待会上联合宣布人类基因组 基因组测序工作的 记者招待会上联合宣布人类基因组测序工作的 完成. 完成.
最初希望2005年前能够获得人类DNA序列的 最初希望2005年前能够获得人类DNA序列的 2005年前能够获得人类DNA 图谱, 但是到1997 1997年 图谱, 但是到1997年, 在耗费了巨额资金 和一半预定时间之后, 和一半预定时间之后,多国合作小组仅完 成了3%的测序工作. 3%的测序工作 成了3%的测序工作. Craig Venter 创立了一个名为"Celera 创立了一个名为" Genomics"的风险投资公司, 的风险投资公司 Genomics 的风险投资公司, 并宣称他将在 无政府投资条件下早于多国合作小组完成 人类基因组计划. 人类基因组计划.
20世纪人类科技发展史上的三大创举 20世纪人类科技发展史上的三大创举
90年代人类基因组计划 90年代人类基因组计划 60年代人类首次登上月球 60年代人类首次登上月球 40年代第一颗原子弹爆炸 40年代第一颗原子弹爆炸
Contents
人类基因组计划 高通量DNA序列分析技术
人类基因组计划