生命科学前沿

生命科学前沿1第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三人类基因组计划

——结构基因组学后基因组研究

——功能基因组学第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三后基因组研究任务与目标人类对自身的认识过程目前的研究内容基因的cDNA

基因cDNA的克隆基因cDNA的功能预测

基因的功能研究方法基因转录调控研究基因相互作用的研究基因功能研究的应用第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三一，破解贮存于基因组之中的遗传语言，这种语言不同于现在人类已知的所有语言；二，识别、分离、鉴定和克隆所有基因（现在只克隆出一万多个）；三，搞清每个基因的功能及基因之间的相互作用和相互关系。任务与目标第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三人类对自身的认识过程整体水平细胞水平分子水平器官水平第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三一，基因的cDNA1，识别、分离、鉴定和克隆所有基因,2，确定所有基因的功能，

3，确定所有基因的表达谱及调控机制。二，基因的多态性

1，多态性的种类及定位，

2，基因的多态性与功能的联系，

3，单核苷酸多态性（singlenucleotidepolymorphismsSNPs）。目前的研究内容第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因的cDNA第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期三转录调控区基因表达区起动子促进子外显子3外显子2外显子1内含子内含子转录起始点真核基因的结构第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因cDNA的克隆第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期三cDNA的概念DNA5‘3‘转录，剪接mRNAAAAAAAA逆转录（用TTTTTT引物）cDNA第一链外显子以cDNA第一链为模板，合成互补的cDNA第二链cDNA3’引物5’引物第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因cDNA的意义人工地翻译基因编码蛋白质1，研究基因编码蛋白质的功能2，从核苷酸水平研究基因功能3，扩増基因4，生产基因重组的产品研究基因的功能实际上是通过研究基因的cDNA来实现第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三大规模克隆基因cDNA的策略估计人体有30亿对核苷酸，10万个基因，迄今克隆得约1万多个基因必须克服的障碍：1，低丰度mRNA基因的克隆---mRNA的富集2，避免大量的重复---差减法3，cDNA的全长完整性---cDNA第二链的合成4，大规模测序---高通量测序仪的应用第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因cDNA的功能预测Bioinformatics第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三核苷酸水平1，cDNA全长完整性2，阅读框（ORF，openreadingfram）3，核苷酸序列同源性比较4，染色体定位蛋白质水平1，氨基酸序列同源性比较2，功能域预测3，信号肽预测4，亚细胞结构定位生物信息学（Bioinformatics)分析第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三第22号染色体第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三Start(bp)End(bp)LocusObservationTitleNameMethod2617224046AP000522.1PredictedSimilartogeneTr:P33897

3454957634550048AC002055.4PredictedMatchesgeneESTclusterChromosome22GeneandPredictedGene22号染色体至少有碍34550048bp,按人体共有30亿bp，10万条基因估算，应有900基因,而生物信息学预测237基因。因此还需用其它方法确定基因，cDNA克隆就起很大的作用。第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因的功能研究第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因表达谱用于功能研究1，组织、细胞表达谱2，差异的组织、细胞表达谱3，诱导的细胞表达谱表达谱专用技术1，SAGE分析2，生物芯片技术

基因芯片，细胞芯片，组织芯片3，其它第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期三

SerialAnalysisofGeneExpression(SAGE)用于定量地、平行地分析大量的转录本。若要知道一种组织，器官或细胞的基因表达谱，首先从组织细胞里分离出短转录本，归类、连接并克隆。测定数千个克隆的DNA序列就可以了解代表这种组织、器官或细胞的功能的基因表达谱。所以SAGE提供了一种广泛应用的工具，定量地分析比较各种正常组织细胞，各种发育状态和各种病理状态下的基因表达谱。/网站搜集了大量的SAGE供研究者检索。SerialAnalysisofGeneExpression(SAGE)第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期三DescriptionofSAGESerialanalysisofgeneexpression(SAGE)isamethodforcomprehensiveanalysisofgeneexpressionpatterns.

ThreeprinciplesunderlietheSAGEmethodology:1)Ashortsequencetag(10-14bp)containssufficientinformationtouniquelyidentifyatranscriptprovidedthatthatthetagisobtainedfromauniquepositionwithineachtranscript;2)Sequencetagscanbelinkedtogethertofromlongserialmoleculesthatcanbeclonedandsequenced;and3)Quantitationofthenumberoftimesaparticulartagisobservedprovidestheexpressionlevelofthecorrespondingtranscript.

第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期三SequencingthausandstagsLivercDNAExpresssequencetagcloningDeterminingageneexpressionpatterncharacteristicofliver’sfunctionSAGE+EST第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因芯片技术信息时代的产物90年代兴起的一项前沿生物技术横跨：生命科学、物理学、计算机科学、微电子技术光电技术、材料科学等现代高科技高度集约化高灵敏度大通量平行分析第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三

其基本原理是将一系列的核酸片段固定在芯片载体上作为固相靶片段（target），待测的核酸片段人工标记上不同的荧光、或同位素等作为探针（probe），一定条件下两者杂交，根据杂交后不同的信号即可获得靶片段的信息，进行计算机分析。第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三制备靶片段结果观察，信息分析制备固相探针对照组（组织，细胞）实验组（组织，细胞）提取mRNA提取mRNACy5标记Cy3标记杂交第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三散点图第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三膜芯片第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期三扫描图第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期三DNA芯片寡核苷酸芯片蛋白质芯片细胞芯片组织芯片化学感受器与图像结合的新型生物芯片第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期三单克隆抗体及免疫组织化学1，了解基因编码蛋白的组织分布2，了解基因编码蛋白的亚细胞结构定位第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因功能的分类研究生物化学的方法分子生物学方法细胞生物学方法模式生物的应用核苷酸水平蛋白质水平第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期三Cytokine,chemokineandgrowthfactorsPlasmidproteinsHormonesApoptosisOncogene,cancerandtumorsupressorsAdhesionmoleculesandcellstructureCellreceptorsIonchannelsandtransportationSignaltransduction,cellsignalingCellcycleStressresponseDNAreplicationandrepairTranscriptionTranslationProteinmodificationMetablism,enzymesHouskeepingandcellstructure以功能为基础的基因分类第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因转染和基因剔除细胞水平：超表达(overexpression)

瞬时表达

稳定表达

阻断和关闭(shoutdown)

反义技术核酶技术（Ribozyme)RNAi

第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期三生物体水平

线虫，果蝇，小鼠转基因小鼠（Transgeneicmouse)基因剔除小鼠(Geneknock-outmouse)第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期三bd单克隆抗体的制备免疫组化免疫电镜抗体结合（Western,EMSA)基因的功能研究基因的转染和超值表达基因的阻抑或敲除基因的转录调控研究基因功能的全面定位应用开发研究发表研究论文蛋白质纯化基因的翻译（原核/真核表达）基因功能的初步定位确定研究方向点突变，缺省突变蛋白质结构和功能分析抑制剂，拮抗剂磷酸化细胞增殖细胞分化细胞凋亡信号途径细胞受体双杂交细胞学分析研究酶蛋白功能分析细胞诱导性表达谱分析细胞表达谱分析原位杂交染色体定位第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期三模式生物的应用线虫果蝇小鼠拟南芥第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期三基因转录调控研究1，基因转录调控区预测

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