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基因组计划（HGP）的大力推进 ➢ “后基因组时代”的到来 ➢ 蛋白质组学
基因组计划？
• 2. 基因组计划 •1986 年，人类基因组计划（HGP）于首次 在Science 杂志发表的一篇文章中提出.
•其目的是阐明人类基因组30亿个碱基对的序 列，发现所有人类基因并阐明其在染色体上的 位置，从而在整体上破译人类遗传信息。
• 蛋白质组学是后基因组学时代研究的中心，而以阐明 生物体内蛋白质表达模式与功能模式为目标的蛋白质 组学成为功能基因组学研究的重要内容之一。
3. 蛋白质组学的提出
• 蛋白质组(proteome)： PROTEOME = PROTEin +genOME
➢ 澳大利亚学者Wilkins和Williams首次提出，意旨“一种基因组所表达的全套 蛋白质” 。
➢ Swinbanks认为“proteome”代表一完整生物的全套蛋白质。 ➢ Kahn P认为“proteome”反映不同细胞的不同蛋白质组合。
“proteome”三种不同的含义：一个基因组、 一种生物或一种细胞/组织所表达的全套蛋白质。
随着蛋白质组的提出，蛋白质组学 (Proteomics)也自然而然地孕育产生。
蛋白质组学与基因组学的联系
• 蛋白质组与基因组相对应，也是一个整体的概念， 是基因组表达的全部蛋白。但两者又有根本的不 同之处。
蛋白质组学与基因组学的区别
基因组
同一性
▪ 同一个体的基因组不 论是在不同的发育阶 段或不同种类的细胞 里都是一样的；
蛋白组
多样性
▪ 对于不同类型的细胞或 同一个细胞在不同的生 理状态下，蛋白质组的 构成是不同的；
蛋白质组学
2020/4/26
目录
第一章 绪论 第二章 蛋白质组学的研究方法 第三章 蛋白质的提取与分离 第四章 蛋白质组研究中的图像分析
与蛋白谱数据库的建立 第五章 蛋白质的鉴定 第六章 蛋白质翻译后修饰的鉴定 第七章 定量蛋白质组学研究技术 第八章 蛋白质组研究中的生物信息学 第九章 蛋白质相互作用研究方法 第十章 蛋白质组学的应用实例
功能基因组学
转录组学 蛋白质组学 代谢组学 表型组学 相互作用组学 ……
• 功能基因组学采用一些新的技术，如转录组学应用微 阵列(Microarray)、DNA芯片(DNA chip）及 SAGE(Serial analysis of gene expression)等技术， 可对成千上万的基因表达进行分析比较，并从基因整 体水平上对基因的活动规律进行阐述，力求从细胞水 平上解决基因组问题，以建立对生命现象的整体认识。
蛋白质组学是研究蛋白质或应用大规模蛋白质分 离和识别技术研究蛋白质组的一门学科，是对基 因组所表达的整套蛋白质的分析。
蛋白质组学可以被广泛定义为生物样本中蛋白 质的系统分析与存档，阐明生物体全部蛋白质的 表达模式及功能模式,其内容包括蛋白质的定性鉴 定、定量检测、细胞内定位、相互作用研究等,最 终揭示蛋白质功能网络。
1/2 of all genes “identified” have no known function
人类基因组以及多种模式生物、重要生物
基因组全序列的完成，标志着生命科学研 究进入所谓的“后基因组时代 (Postgenome era)”, 即产生了功能基因 组学（Functional Genomics）
▪ 不同的蛋白质分布在细胞的不同 部位，它们的功能与其空间定位 密切相关；
响，但是在发育的不同 ▪ 许多蛋白质在细胞内不是静止的，
阶段和不同的细胞周期， 他们常常在不同的亚细胞环境里
mRNA的表达是不一样
运动而发挥作用；
的；
▪ 细胞的信号传导和转录调控也常
常依赖于蛋白质的变化和运动。
•该计划启动于1990年，原定15年完成，由 于技术的成熟与基因组测序的规模化运作，以 及来自商业竞争方面的压力，2000年6月26 日基因组序列草图测序完成。
基因组计划
遗传图 物理图
序列图
这三条数据将提供此生物所有基因在染色体上的精确定位、 基因内部序列以及基因的间隔序列。
---原核生物或低等真核生物。
• 蛋白质组学的诞生实质上是依赖于基因组 测序计划的成功，该计划虽未对揭示生物 体的本质提供更多的信息，但是它为更加 广泛而有效的实验方法的产生提供了基本 的平台，而这些实验方法将为鉴定基因组 编码的基因，并最终理解这些基因产物在 生命活动中的调控作用提供支撑。
4. 蛋白质组学与基因组学的联系与区别
基因组
有限性
▪ 基因组无论大小，其 核苷酸的数量和序列 是一定的，例如人类 基因组长度为32亿个 碱基对；
▪ 对基因组序列的测定 是一种“有限”的工 作。
ห้องสมุดไป่ตู้
蛋白组
无限性
▪ 由于细胞内大部分蛋白质 存在翻译后修饰，包括磷 酸化、糖基化、酰基化等， 很难确定蛋白质组的蛋白 质数量；
▪ 对蛋白质组的蛋白质种类 的确定是一种“无限”的 工作。
基因组
静态
▪ 一个个体的基因组 自个体诞生到死亡， 始终保持不变；
蛋白组
动态
▪ 个体的蛋白质组，作为 新陈代谢的主要执行者， 在个体的生命活动中却 总是变动的；
▪ 蛋白质组学研究的一个 重要任务是找出蛋白质 组里发生变化的蛋白质。
基因组
蛋白组
周期性
空间性
▪ 基因组通常位于细胞核 内，比较稳定，序列和 功能一般不受空间的影
首次DNA序列分析
首次获得转基因动物（小鼠）
首次获得转基因植物（烟草）
人类基因组计划设想
基因工程生物（GMO）首次环境释放
美国首次接受GMO的专利申请
转基因西红柿作为商品面世
克隆羊Dolly诞生
人类基因组框架图完成
……………………
基因研究是20世纪生命科学的主线
➢ 20世纪上半叶，DNA双螺旋结构的提出 ➢ 20世纪下半叶，“中心法则”的问世 ➢ 20世纪90年代，全球性基因组计划尤其是人类
第一章 绪论
功能基因组与蛋白质组
1.基因研究是二十世纪生命科学研究的主线
1970 1970 1972 1977 1981 1983 1984 1986 1989 1994 1997 2001
生命科学回顾（续）
Smith
限制性内切酶
Temin
逆转录酶
Berg
首次DNA重组
Sanger和Gilbert
基因组计划？
• 2. 基因组计划 •1986 年，人类基因组计划（HGP）于首次 在Science 杂志发表的一篇文章中提出.
•其目的是阐明人类基因组30亿个碱基对的序 列，发现所有人类基因并阐明其在染色体上的 位置，从而在整体上破译人类遗传信息。
• 蛋白质组学是后基因组学时代研究的中心，而以阐明 生物体内蛋白质表达模式与功能模式为目标的蛋白质 组学成为功能基因组学研究的重要内容之一。
3. 蛋白质组学的提出
• 蛋白质组(proteome)： PROTEOME = PROTEin +genOME
➢ 澳大利亚学者Wilkins和Williams首次提出，意旨“一种基因组所表达的全套 蛋白质” 。
➢ Swinbanks认为“proteome”代表一完整生物的全套蛋白质。 ➢ Kahn P认为“proteome”反映不同细胞的不同蛋白质组合。
“proteome”三种不同的含义：一个基因组、 一种生物或一种细胞/组织所表达的全套蛋白质。
随着蛋白质组的提出，蛋白质组学 (Proteomics)也自然而然地孕育产生。
蛋白质组学与基因组学的联系
• 蛋白质组与基因组相对应，也是一个整体的概念， 是基因组表达的全部蛋白。但两者又有根本的不 同之处。
蛋白质组学与基因组学的区别
基因组
同一性
▪ 同一个体的基因组不 论是在不同的发育阶 段或不同种类的细胞 里都是一样的；
蛋白组
多样性
▪ 对于不同类型的细胞或 同一个细胞在不同的生 理状态下，蛋白质组的 构成是不同的；
蛋白质组学
2020/4/26
目录
第一章 绪论 第二章 蛋白质组学的研究方法 第三章 蛋白质的提取与分离 第四章 蛋白质组研究中的图像分析
与蛋白谱数据库的建立 第五章 蛋白质的鉴定 第六章 蛋白质翻译后修饰的鉴定 第七章 定量蛋白质组学研究技术 第八章 蛋白质组研究中的生物信息学 第九章 蛋白质相互作用研究方法 第十章 蛋白质组学的应用实例
功能基因组学
转录组学 蛋白质组学 代谢组学 表型组学 相互作用组学 ……
• 功能基因组学采用一些新的技术，如转录组学应用微 阵列(Microarray)、DNA芯片(DNA chip）及 SAGE(Serial analysis of gene expression)等技术， 可对成千上万的基因表达进行分析比较，并从基因整 体水平上对基因的活动规律进行阐述，力求从细胞水 平上解决基因组问题，以建立对生命现象的整体认识。
蛋白质组学是研究蛋白质或应用大规模蛋白质分 离和识别技术研究蛋白质组的一门学科，是对基 因组所表达的整套蛋白质的分析。
蛋白质组学可以被广泛定义为生物样本中蛋白 质的系统分析与存档，阐明生物体全部蛋白质的 表达模式及功能模式,其内容包括蛋白质的定性鉴 定、定量检测、细胞内定位、相互作用研究等,最 终揭示蛋白质功能网络。
1/2 of all genes “identified” have no known function
人类基因组以及多种模式生物、重要生物
基因组全序列的完成，标志着生命科学研 究进入所谓的“后基因组时代 (Postgenome era)”, 即产生了功能基因 组学（Functional Genomics）
▪ 不同的蛋白质分布在细胞的不同 部位，它们的功能与其空间定位 密切相关；
响，但是在发育的不同 ▪ 许多蛋白质在细胞内不是静止的，
阶段和不同的细胞周期， 他们常常在不同的亚细胞环境里
mRNA的表达是不一样
运动而发挥作用；
的；
▪ 细胞的信号传导和转录调控也常
常依赖于蛋白质的变化和运动。
•该计划启动于1990年，原定15年完成，由 于技术的成熟与基因组测序的规模化运作，以 及来自商业竞争方面的压力，2000年6月26 日基因组序列草图测序完成。
基因组计划
遗传图 物理图
序列图
这三条数据将提供此生物所有基因在染色体上的精确定位、 基因内部序列以及基因的间隔序列。
---原核生物或低等真核生物。
• 蛋白质组学的诞生实质上是依赖于基因组 测序计划的成功，该计划虽未对揭示生物 体的本质提供更多的信息，但是它为更加 广泛而有效的实验方法的产生提供了基本 的平台，而这些实验方法将为鉴定基因组 编码的基因，并最终理解这些基因产物在 生命活动中的调控作用提供支撑。
4. 蛋白质组学与基因组学的联系与区别
基因组
有限性
▪ 基因组无论大小，其 核苷酸的数量和序列 是一定的，例如人类 基因组长度为32亿个 碱基对；
▪ 对基因组序列的测定 是一种“有限”的工 作。
ห้องสมุดไป่ตู้
蛋白组
无限性
▪ 由于细胞内大部分蛋白质 存在翻译后修饰，包括磷 酸化、糖基化、酰基化等， 很难确定蛋白质组的蛋白 质数量；
▪ 对蛋白质组的蛋白质种类 的确定是一种“无限”的 工作。
基因组
静态
▪ 一个个体的基因组 自个体诞生到死亡， 始终保持不变；
蛋白组
动态
▪ 个体的蛋白质组，作为 新陈代谢的主要执行者， 在个体的生命活动中却 总是变动的；
▪ 蛋白质组学研究的一个 重要任务是找出蛋白质 组里发生变化的蛋白质。
基因组
蛋白组
周期性
空间性
▪ 基因组通常位于细胞核 内，比较稳定，序列和 功能一般不受空间的影
首次DNA序列分析
首次获得转基因动物（小鼠）
首次获得转基因植物（烟草）
人类基因组计划设想
基因工程生物（GMO）首次环境释放
美国首次接受GMO的专利申请
转基因西红柿作为商品面世
克隆羊Dolly诞生
人类基因组框架图完成
……………………
基因研究是20世纪生命科学的主线
➢ 20世纪上半叶，DNA双螺旋结构的提出 ➢ 20世纪下半叶，“中心法则”的问世 ➢ 20世纪90年代，全球性基因组计划尤其是人类
第一章 绪论
功能基因组与蛋白质组
1.基因研究是二十世纪生命科学研究的主线
1970 1970 1972 1977 1981 1983 1984 1986 1989 1994 1997 2001
生命科学回顾（续）
Smith
限制性内切酶
Temin
逆转录酶
Berg
首次DNA重组
Sanger和Gilbert