第八章基因组与比较基因组学研究课件.pptVIP

第八章 基因组、基因组学、比较基因组学和功能基因组学 第一节 几个重要的基本概念及相关研究 基因组：也叫染色体组,是指生物体内遗传信息的集合，是某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和。 C值:一个物种基因组DNA的含量总是恒定的,称为C值。 基因组学：是指基因组的作图、测序及分析的科学。 基因组学分成了两个分支： 1.结构基因组学 2.功能基因组学（后基因组学） 结构基因组学是主要以构建生物的遗传图谱、物理图谱和基因组序列测定为主要目标。 功能基因组学是指在基因组水平上阐明DNA序列的功能。是以基因功能为主要研究内容（包括基因的生化功能、细胞功能、发育功能和适应功能等），是在基因组学基础上开展起来的实质性研究。 模式生物：是指在人们研究生命现象过程中长期、反复作为研究材料的物种，从这个物种研究中得出的许多生命活动规律往往代表了许多物种共同的规律。 比较基因组学：是指能根据一种生物相关基因的认识，来理解、诠释、甚至克隆分离另一种基因。 结构基因组学（structural genomic)研究 结构基因组研究层次： 1.遗传图谱构建 2.物理图谱构建 3.DNA序列测定 遗传图谱：又叫连锁图谱，是指基因或DNA分子标记在染色体上的相对位置与遗传距离的图示。遗传距离用cm表示。 最常用的DNA分子标记有：RFLP、RAPD、AFLP、SSCP、SNP、SSR、CAPS（切割扩增的多态性序列） 物理图谱：是DNA序列上的两点在染色体上实际距离的图示。通常由DNA的限制性酶切片段或克隆的DNA片段有序排列而成。 物理距离一核苷酸碱基对（bp）数目来表示。 第二节 人类基因组计划与模式生物研究 功能基因组学（functional genomic)研究 研究方法： 1.生物芯片 2.DNA插入突变 3.双向聚丙烯酰胺凝胶电泳（2D） 4.酵母双杂交系统 判断基因功能的方法： 1.序列分析和比较 2.定点破坏结构基因 3.在基因组内定点表达目的基因 模式生物研究 典型的模式生物具有以下特点： 1.基因组很小 2.染色体结构和组成比较简单 2.生活周期短 3.个体体积小 两种典型的模式生物简介： 果蝇、拟南芥 拟南芥基因组?? Nature 408:796-815 (2000)全长125Mb，5条染色体，25,498个转录产物。 模式生物的研究与人类基因组计划的关系 1.模式生物的研究是人类基因组计划的一个重要组成部分，是人类基因组计划的必要的补充，这对人类基因组计划的研究有很大的促进作用。 2.由于人类对其自身理解的限制、实验的限制和伦理学的制约，医学、生物学的研究在很大程度上依赖于对一些模式生物的研究，在研究人类基因组的同时，平行地进行一些如微生物、植物、动物等模式生物的研究，可为人类基因组的研究做方法学和组织工作方面的准备 。 3.将从模式生物中得到的数据和资料与人类基因组比较：通过不同生物基因序列的同源性来阐明人类相应基因的功能；通过研究小而简单的模式生物的基因组，积累实验研究模式，同时对模式生物的研究亦有经济价值，一些与人类基因有相似性，但结构和基因组成却相对比较简单的生物体就成为进行人类基因组研究的好样本。 另外，模式生物的研究在人类疾病（特别是遗传性疾病）的预防、诊断、治疗以及新药开发等方面也有很广泛的应用前景 。 比较基因组学(Comparative genomics)研究 基因序列可分为3类： ①通过比较确知其生理功能的基因序列。 ②在数据库中有相匹配的蛋白质序列，但并不知道其功能的基因。 ③在现有数据库中找不到任何相匹配的蛋白质序列的新基因。 比较基因组学的两种研究方式： 1.通过基因组数据进行全局性分析。 2.通过基因组数据比较进行比较基因组学研究。 二、全基因组序列分析--基因组学的新内容 1. 数据存放。目的是为了实现数据资源共享。 2．碱基百分含量分析。无论是GC富含区还是AT富含区，都可能是一些特殊功能的区。 3.ORF分析。要用多个不同的软件来要找到并估测基因组中的每一个ORF。 操纵子：是指在原核细胞中，在转录水平上控制基因表达的协调单位。包括启动区、操纵区和几个功能上密切相关的并以多顺反子mRNA方式进行转录的结构基因，结构基因有时会受到调节基因产物的调控。 * * 果蝇基因组全长180Mb，8条染色体，2/3 euchromatin, 1/3是hetrochromatin，有14113个转录产物（功能基因）。?? Science, 287:2185-2195 (2000)