遗传学14第十三章基因组学ppt课件

1、第十三章 基因组学 基因组学(genomics)是遗传学研讨进入分子程度后开展起来的一个分支，主要研讨生物体全基因组(genome)的分子特征。基因组学强调的是以基因组为单位，而不是以单个基由于单位作为研讨对象，因此，基因组学的研讨目的是认识基因组的构造、功能及进化，弄清基因组包含的遗传物质的全部信息及相互关系，为最终充分合理地利用各种有效资源，为预防和治疗人类遗传疾病提供科学根据。 基因组学的重要组成部分是基因基因组学的重要组成部分是基因组方案，如人类、水稻基因组方组方案，如人类、水稻基因组方案，大体可分为：案，大体可分为：1 1、构建基因组的遗传图谱、构建基因组的遗传图谱2 2、构建基因组

2、的物理图谱、构建基因组的物理图谱3 3、测定基因组、测定基因组DNADNA的全部序列的全部序列4 4、构建基因组的转录本图谱、构建基因组的转录本图谱5 5、分析基因组的功能、分析基因组的功能 基因组方案研讨开场于基因组方案研讨开场于19901990年，美国国年，美国国立卫生研讨院立卫生研讨院(NIH)(NIH)和能源部和能源部(DOE)(DOE)结合启动结合启动了被誉为了被誉为“人体阿波罗方案的人体阿波罗方案的“人类基因组人类基因组方案方案(human genome project(human genome project，HGP) HGP) 。 在美国提出人类基因组方案后，英、法在美国提出人

3、类基因组方案后，英、法、日、前苏联、中等，也相继启动了类似的、日、前苏联、中等，也相继启动了类似的研讨工程。研讨工程。 2000 2000年年6 6月月2626日，各国科学家公布了人日，各国科学家公布了人类基因组任务草图，类基因组任务草图，20192019年年8 8月月2626日，人类日，人类基因组方案中国部分测序工程汇报及结合验基因组方案中国部分测序工程汇报及结合验收会在京召开，标志人类基因组收会在京召开，标志人类基因组“中国卷中国卷经过验收经过验收 1992 1992年年8 8月，中国根据国情正式宣布实月，中国根据国情正式宣布实施本人的施本人的“水稻基因组研讨方案，已完成水稻基因组研讨方案

4、，已完成水稻基因组物理图谱的构建水稻基因组物理图谱的构建 。 2019 2019年年4 4月月5 5日，日，以以1414页的篇页的篇幅刊登和宣布中国科学家独立绘制完成的水幅刊登和宣布中国科学家独立绘制完成的水稻基因组草图序列稻基因组草图序列4.64.6亿亿一、基因组图谱的构建 在进展大规模序列测定之前，构建基因组图谱是测定大基因组全部核苷酸序列的重要一环。基因组图谱可作为序列测定中制定测序方案的根据，以便先重后轻地分析基因，锚定测知的核酸序列在染色体上的位置。因此，在人类基因组方案实施过程中，首先用了六年时间构建高密度的基因组图谱，然后才进入测序任务。 1、遗传图谱 1图谱标志 图谱构建中需求

5、可以鉴别的标志(marker)，在构建遗传图谱中，可用基因和DNA作为标志。 基因标志：用基因作为标志，分析各基因间的连锁关系及遗传间隔，绘制出连锁遗传图谱DNA标志：限制性内切酶多型性(RFLP)、简单序列长度多型性(SSLP)、单核苷酸多型性(SNPs) 2 2遗传图谱的构建遗传图谱的构建 人类基因组遗传图谱的构建：人类基因组遗传图谱的构建： 人类的遗传图谱是利用家系分析法，人类的遗传图谱是利用家系分析法，在对在对8 8个家系的个家系的134134个成员的分析中，主个成员的分析中，主要根据要根据52645264个个STRSTR标志绘制而成的。利标志绘制而成的。利用这些家系的资料绘制第用这些

6、家系的资料绘制第1 1至至2222号染色号染色体图谱。对于体图谱。对于X X染色体图谱，还利用了染色体图谱，还利用了来自另外来自另外1212个家系，个家系，170170个成员的资料个成员的资料绘制而成。绘制而成。 将将52645264个标志定位在个标志定位在23352335个位点，个位点，据此构建的人类基因组遗传图谱的密度据此构建的人类基因组遗传图谱的密度为每个标志为每个标志599 Kb599 Kb。植物基因组遗传图谱的构建：植物基因组遗传图谱的构建：选择亲本选择亲本 产生构图群体产生构图群体 遗传标志的染色体定位遗传标志的染色体定位标志间的连锁分析标志间的连锁分析 P1 P2P3 F1回交群

7、体回交群体单倍体单倍体DH三交群体三交群体F2RIL连续回交连续回交连续自交连续自交染色体加倍染色体加倍组织培养组织培养2、物理图谱 由于遗传图谱的分辨率有限、准确性不高，所以还要构建物理图谱。 基因组物理图谱的构建主要有三种途径：限制性酶图谱荧光原位杂交技术(FISH) 序列标签位点(STS) 如表达的序列标签(EST)， 来自cDNA 图图 9 927 27 酵母菌第酵母菌第IIIIII染色体遗传图谱染色体遗传图谱(A)(A)与物理图谱与物理图谱(B)(B)的的比较比较 chaIglkIhis4leu2SUP53CentromerepgkIpet18cryIMATthr4SUP61ABP1

8、chaIglkIhis4SUP53leu2CentromerepgkIpet18cryIMATthr4SUP61ABP1AB二、基因组图谱的运用：二、基因组图谱的运用：1、基因组序列测定、基因组序列测定2、基因定位、基因定位 3、基因组比较分析、基因组比较分析4、分子标志辅助选择、分子标志辅助选择5、基因的克隆与分别、基因的克隆与分别 三、后基因组学三、后基因组学 后基因组学后基因组学(post-genomics)是在完是在完成基因组图谱构建以及全部序列测成基因组图谱构建以及全部序列测定的根底上，进一步研讨全基因组定的根底上，进一步研讨全基因组的基因功能、基因之间的相互关系的基因功能、基因之间

9、的相互关系和调控机制为主要内容的学科。和调控机制为主要内容的学科。后基因组学主要利用后基因组学主要利用DNA微列阵技微列阵技术、蛋白质组学、酵母菌双杂交系术、蛋白质组学、酵母菌双杂交系统以及生物信息学等技术相结合，统以及生物信息学等技术相结合，对知的基因组序列进展研讨。对知的基因组序列进展研讨。 1 1、DNADNA微列阵微列阵 DNADNA微列阵微列阵(DNA microarrays)(DNA microarrays)就是就是利用利用DNADNA芯片技术，同时进展大量分子芯片技术，同时进展大量分子杂交，以分析比较不同组织或器官的杂交，以分析比较不同组织或器官的基因表达程度，挑选突变基因，从核

10、基因表达程度，挑选突变基因，从核酸程度分析基因表达方式。酸程度分析基因表达方式。 2 2、蛋白质组学、蛋白质组学 蛋白质组学蛋白质组学(proteomics)(proteomics)是从蛋白是从蛋白质程度来研讨基因组的基因表达，分质程度来研讨基因组的基因表达，分析基因组的蛋白质类型、数量、空间析基因组的蛋白质类型、数量、空间构造变异以及相互作用的机制。构造变异以及相互作用的机制。3 3、酵母菌双杂交系统、酵母菌双杂交系统 酵母菌双杂交系统酵母菌双杂交系统(two hybrid-(two hybrid-systems)systems)是利用在酵母菌的同一个细是利用在酵母菌的同一个细胞中共同表达不

11、同蛋白质，以鉴定蛋胞中共同表达不同蛋白质，以鉴定蛋白质之间互作的一种分析方法。白质之间互作的一种分析方法。 4 4、生物信息学、生物信息学 生物信息学生物信息学(bioinformatics)(bioinformatics)是是利用计算机储存原始资料，分析生物利用计算机储存原始资料，分析生物信息，将信息，将DNADNA芯片以及蛋白质双向电泳芯片以及蛋白质双向电泳结果转变成为可读的遗传学信息的学结果转变成为可读的遗传学信息的学科。生物信息学是将现代生物技术与科。生物信息学是将现代生物技术与计算机科学结合，搜集、加工和处置计算机科学结合，搜集、加工和处置生物资料。生物资料。 图图 8 829 29 酵母菌双杂交系统酵母菌双杂交系统A A、双杂交系统组成、双杂交系统组成 B B、将、将A A中的构建体混合，转化酵母菌中的构建体混合，转化酵母菌自从自从20192019年酵母菌基因组全序列测年酵母菌基因组全序列测定以来，在定以来，在4 4年多时间里，全世界年多时间里，全世界已有已有10001000多个实验室，多个实验室，50005000多名科多名科学家从事酵母菌后基因组学的研讨学家从事酵母菌后基因组学的研讨，共发表论文，共发表论文7000