从基因到基因组（课程）.pdfVIP

第二章 从基因到基因组 我们可以从几个水平上解决基因和基因组的作图问题。遗传(或者连锁) 图谱(Genetic map ) 以重组率来确定突变之间的距离，其局限性在于它依赖于影响表型的突变。由于重组 率与位点的物理距离并不一致，因此不能准确的代表遗传物质。连锁图谱(Linkage map)也 可以通过测定基因组DNA 位点的重组率获得。这些位点有序列的改变，从而改变了被特 定限制性酶切割的适应性。这种变化非常普 ，因此无论突变是否发生，任何生物都可以 获得连锁图谱。连锁图谱的不足之处与遗传图谱相似，即相对距离依赖于重组。 限制性图谱(Restriction map)是用限制性内切酶将DNA 切割成片段，然后测定片段之 间的距离建立的。它以DNA 的长度来代表距离，因此为遗传物质提供了物理图谱。限制 性图谱未能确定遗传性取得独特位点，要使其与遗传图谱相联系，必须选择能影响酶切位 点的突变。基因组上较大的改变能影响限制性片段的大小和数量，易于识别。点突变则很 难被发现。 终极图谱(ultimate map)是确定DNA 的序列，从序列中可以确定基因和它们间的距离。 通过分析一个DNA 序列的阅读框架，可以推测它是否编码蛋白质。这里基本的推测是自 然选择阻止了编码蛋白质序列中破坏性突变的聚集。与此相反，可以假定整个编码序列实 际上很可能用来产生蛋白质。 通过比较野生型DNA 和其突变型等位基因，可以确定突变的实质和它确切的位点， 从而定义遗传图谱(完全依赖于突变的位点)和物理图谱(取决于DNA 序列组成) 的关系。 相似的技术也用于确认DNA 和测序，以及基因组作图，尽管 在一定程度上的不同。 其原理是获得一系列重叠的DNA 片段，能组成一个连续的图谱。通过片之间的重叠，使 每一个片段都是与另一个片段相联系，确保没有片段丢失。这个原理也用于限制性片段排 序作图以及连接片段间的序列。 遗传图谱对分析基因组和单个基因都很重要，因此我们在研究基因结构之前先简单回 顾一下该原理的应用。在下一节中，讨论在连锁图谱中的应用。使 们了解个别基因间的 分子组织及其关系，确定引起疾病的基因突变位置上。在第三章，我们考虑基因组的整体 组成以及它的基因总数量。 2.1 基因可用限制性内切酶切割作图 分离DNA 片段后，要获得其序列信息首先须在分子水平上建立核苷酸图谱。任何DNA 都可以通过在限制位点将其切开，测定这些位点间的距离，从而绘制出物理图谱。限制性 内切酶(Restriction enzyme)能识别双链DNA 上的特定靶序列，进行特异性切割。每一种限 制性酶切酶在DNA 双链上有一个特定的靶序列，通常是由4-6 个碱基组成的特定序列。 酶可在每一个靶序列出现的位点上切割。不同的限制性内切酶识别不同的靶序列，现在可 以获得多限制性内切酶(从大范围的细菌中获得) 。 一个限制图谱代表特定限制酶识别靶位点的线性序列。限制图谱中的距离直接用碱基 对(简写bp)来测量，而较长的距离用kb 表示，指DNA 中1000 个碱基对或者RNA 中1000 1 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 6 个碱基。在染色体水平上，图谱用兆碱基对表示(1Mb=10 bp) 。 当一个DNA 分子用一个适当的限制酶切割时，可切成特殊的片段。这些片段可以根 据其大小通过凝胶电泳分离。酶切后的DNA 加到琼脂糖或聚酰胺凝胶上，当电流通过凝 胶时，每个片段以与其分子量相对应的速度沿着凝胶移动。从而产生一系列条带，每一条 带与片段的大小正相关，沿凝胶递减。