第四讲 基因组与基因组学.pptVIP

第三章 核酸 、基因和基因组  生物化学与分子生物学教研室 三、真核生物基因组 真核生物远比原核生物复杂，其基因组的容量远远大于原核生物基因组，真核基因组结构和功能也更为复杂。真核生物细胞具有细胞核，DNA为线性，与组蛋白、非组蛋白结合成染色质，染色质组装在核内，外有核膜包裹，因此基因组的转录和翻译不能在同一空间进行，转录在细胞核、翻译在胞浆。真核生物除了核基因组外，真核生物还具有线粒体基因组，植物细胞叶绿体内也有遗传物质。 真核生物基因组结构与功能特点 1、每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体。而原核生物为单倍体。 2、真核基因组远远大于原核生物基因组，结构复杂，基因数多。具有多个复制起始点。 3、真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体,储存于核内。 4、真核生物中含有大量的重复序列。 5、真核生物基因组内非编码序列占90%以上。基因组中非编码序列所占比例是真核生物与细菌、病毒的重要区别，且在一定程度上也是生物进化的标尺。 6、真核基因是断裂基因，即编码序列被非编码序列分隔开。 第五章 基因组学 Genomics and Medicine 人类基因组计划 1990，美国国立卫生研究所和能源部投资＄30亿，启动了人类基因组计划，预计15年时间完成人类基因组全部序列的测定 1996，完成标记密度为0.6cM的人类基因组遗传图谱，100kb的物理图谱 2000，完成草图 2001年2月，公布人类基因组图谱的修订版 2002，完成测序工作 The Sequence of the Human Genome 16 FEBRUARY 2001 SCIENCE VOL 291 1304-1351 Celera Genomics 人类染色体DNA大小 Chr. Mb （一）物理制图 （二）遗传制图 （三）基因组DNA序列测定 （四）创建计算机分析管理系统 HGP包括以下研究内容 绘制物理图谱（physical map）： 利用已知序列的DNA片段为基因组分区，位点距离用bp表示。 作图标志称为序列标志位点（sequence tagged sites,STSs）。 （一）物理制图（physical mapping） 克隆载体： Cosmid（粘粒） YAC（酵母人工染色体） BAC（细菌人工染色体） 绘制遗传图谱（genetic map）： 利用人类基因组中自然存在的一些特殊位点作为遗传标志，确定标志位点在一条染色体DNA上的线性排列顺序，标志位点间的距离用cM表示?。 （二）遗传制图（genetic mapping） 遗传标志： RFLP（限制性片段长度多态性） VNTR（可变数目串联重复序列） STR（短串联重复序列） SNP（单核苷酸多态性） A E D b A E d B A E d b D B A E 两对等位基因之间重组互换的频率即遗传距离 10cM 10% 1.遗传图谱（genetic map） （三）基因组DNA序列测定 人类基因组的全部核苷酸(3X109)排列顺序 DNA测序基本步骤 限制性内切酶将大片段DNA切成小的片段 小片段插入（连接）到测序载体中 用测序仪对小片段DNA测序 超级计算机分析测序结果，进行拼接得到 一致序列 DNA 切下的片段插入（连接）到载体中 叠连群测序后得出一致序列 大量的重叠片段 gtatgtacatttttaaaatctcattttaaaaggccagttaaaatgg gtatgtacatttttaa ttttaaaatctcattttaa tttaaaaggccagtta agttaaaatgg （四）创建计算机分析管理系统 主要的人类基因组数据库 欧洲生物信息学研究所EMBL: /? 美国国家生物技术信息中心NCBI: / 日本国立遗传学研究所DDBJ: http://www.ddbj.nig.ac.jp/ HGP主要任务及内容 主要任务 内容 物理制图 确定染色体上诸如限制性内切 （physical mapping） 核酸酶识别位点，或序列标志 位点（STSs）等的位置图。 遗传制图 确定标志位点在一条染色体 （physical mapping） 上的线性排列顺序。标志位点  间的图距以遗传学距离表示， 单