微生物基因组剖析.pptVIP

微生物基因组学 学 目录 一基因组和基因组学的定义 二基因组学发展的历史 三微生物基因组研究概况 四微生物基因组的特点 五微生物基因组计划概况 六 微生物基因组研究的意义 七 微生物基因组研究进展 4 生物质能源与微生物和微生物基因组 （1）微生物基因组在燃料乙醇开发中的应用 燃料乙醇的生产过程包括 :木质素 、 纤维素首先被转化成糖类 ,一般由微生物分泌的纤维素酶完成;糖类在微生物作用下 , 经发酵作用转化成乙醇。 （2）微生物基因组在生物质制氢中的应用生物质制氢技术可以分为 2类:一类是以生物质为原料利用热物理化学原理和技术制取氢气，另一类是利用生物途径转换制氢。 七 微生物基因组研究进展 微生物基因组研究的现状 鉴于微生物在多领域发展中具有重要价值, 因此许多国家纷纷制订了微生物基因组研究计划。一些国家首先对人类重要病原微生物进行了大规模的序列测定, 另外, 还对有益于能源生产、改善环境以及工业加工的细菌开展了基因组序列测定工作。 国内本领域状况及主要差距 目前，国外先进国家在将基因组学技术实用化方面，特别是用于人类疾病预防和诊断方面进展非常快，目前在北美以及欧洲，基因诊断已经成为一个正式的临床科室在各个医院开始门诊工作，相关实验室检查也已经进入社会保险系统，而在我国尽管基因技术在实验室上游工作中进展十分迅速，但是如何利用这些成果为广大人民群众以及社会作出实际的贡献还基本处于空白区，虽然也有相关单位开展这方面的工作，但是由于没有完善的标准和行业规范，效果很不理想，甚至在部分地区产生了很大负面影响，严重影响了相关基因诊断的声誉。 * 一 基因组和基因组学的定义 基因组学(genomics)来源于“genome”这个词,是一门对生命有机体全基因组序列进行分析、比较和注释的新兴学科。 基因组（genome）序列为我们提供了有机体的最基本信息，序列中的基因和调控位点就是该有机体的“零部件”和“运行指令”，同时它还提供该有机体进化方面的线索，序列就自然而然地成为研究诸多新物种的出发点。 基因组学是二十世纪医学和生物学飞跃发展中最激动人心的成果之一，并将为二十一世纪的医学和生物学打下了坚实的基础。 二 基因组学发展的历史 DNA双螺旋结构的提出 Sanger双脱氧末端终止法测序和DNA自动测序仪的发明 PCR技术 生物信息学软硬件设施的发展 理论上的三大发现： （1）DNA是遗传物质 （2） DNA的双螺旋结构 （3）遗传信息的传递方式 技术上的三大发明： （1）限制性核酸内切酶 （2）载体技术 （3）逆转录酶 三 微生物基因组研究概况 微生物基因组重要纪事 年限 事件 1994年 美国DOE启动MGP 1995年 《Science》发表了第一株细菌-流感嗜血杆 菌全基因组 1995年 发表了集胞藻菌株PCC6803的测序和注释 1996年 《 Science》发表了第一个完成的古细菌-詹 氏甲烷球菌全基因组序列 1996年 酵母基因组序列发表 1997年 大肠杆菌K-12基因组序列发表 研究现况及内容 细菌 研究内容 代表菌株 病原菌 毒力因子、致病岛、耐药基因、耐药机制以及与寄主的关系等 肺炎链球菌、致病性大肠杆菌、沙门氏菌等 极端环境生长的细菌 极端环境下的生存机制，如嗜热菌的热稳定性 詹氏甲烷球菌、热自养甲烷杆菌、甲烷嗜热菌、腾冲嗜热菌等 工业和环境有影响的细菌 CO2固定、固氮、硫氧化 和氢代谢等 单细胞蓝细菌、丝状蓝细菌、原绿藻等 四 微生物基因组的特点 类别 特征 染色体结构 多为一条环状闭合双链DNA 基因组大小 从0.16-13Mb 编码序列 占基因组总长度的90%，平均为1Kb左右 GC含量 16.6%-74.9% DNA链组成的非对称分布 GCskew、ATskew、基因方向性偏好、密码子使用偏好 五 微生物基因组计划概况 1 微生物基因组对人类基因组的影响 微生物基因组相对较小，易于操作，它的研究比人类基因组计划先行一步，起到了“开路先锋”的作用 微生物基因组学所取得的理论和技术进展，为人类基因组计划提供了及有益的借鉴 微生物基因组计划的发展，可以为研究人类未知基因的功能提供宝贵的线索 一些模式生物，如大肠杆菌和酿酒酵母菌，本身就是人类基因组计划的研究内容 人类基因组计划的强大资金投入和在人类基因组计划中发展和完善起来的生物信息学技术又极大地促