第一章-基因组学绪论

郑海霞基因组学

(Genomics)课程简介基因组研究基因组的基本结构与功能基因组遗传图与物理图绘制的原理与方法DNA测序方法和拼接基因组的策略对基因组序列诠释的方法进行分析探讨基因组的功能基因组的复制与进化基因组进化的分子基础基因组进化的模式分子系统发生学学习目标与方法学习目标掌握基因组学的基本概念、基本原理和基本方法了解基因组重要研究领域，关注热点问题与发展趋势以及国内外研究现状与进展。学习方法学科交叉，融会贯通发展的学科，不拘泥于书本知识。考核方法与要求平时成绩：综述报告20%，平时成绩10%。试卷成绩：70%第一章绪论基因及基因组学的发展历史人类基因组计划基因组学相关的基本概念基因组学的分类一、基因及基因组学的发展历史1860至1870年

奥地利科学家GregorMendel根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。遗传因子孟德尔提出：生物的遗传性状是通过“遗传因子”（hereditaryfactor）进行传递的遗传因子是一些独立的遗传单位孟德尔把可观察的性状和控制它的内在的遗传因子区分开来遗传因子作为基因的雏形名词诞生了1909年，丹麦遗传学家约翰逊在《精密遗传学原理》一书中根据希腊语“给予生命”之义，创造“基因”（gene）一词来代替孟德尔假定的“遗传因子”。从此基因便成为遗传因子的代名词一直沿用至今。WilhelmLudwigJohannsen（1857～1927）基因基因结构与功能的探索基因在哪里？在孟德尔的成果获得承认后，生物界都知道是遗传因子（即基因）决定了生物的性状。但是，基因究竟在细胞内的什么地方？摩尔根以果蝇为试验对象回答了这一问题，基因在染色体上。ThomasHuntMorgan（1866～1945）摩尔根在《基因论》中绘制了果蝇基因位置图，首次完成了当时最新的基因概念的描述：基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不仅是决定性状的功能单位，也是一个突变单位和交换单位。至此，人们对基因概念的理解更加具体和丰富了。

ThomanHuntMorgan（1866～1945）因发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论而于1933年获诺贝尔生理学医学奖基因的化学本质是什么？基因的化学本质是核酸而不是蛋白质基因的结构是什么？1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋分子结构模型。赫尔歇(HersheyA.)等用同位素32P和35S验证DNA是遗传物质。JamesDeweyWatson（1928～）

FrancisHarryComptonCrick（1916～）1953年，DNA双螺旋结构模型被提出来了，两位创立者是美国生物化学家沃森（JamesDeweyWatson，1928～）和英国生物物理学家克里克（FrancisHarryComptonCrick，1916～）。获1962年的诺贝尔生理学医学奖。在20世纪下半叶，随着有关研究手段的改进，对人类基因及其与疾病的关系的研究成为生命科学中最重要的领域之一。1986年美国约翰·霍普金斯（JohnsHopkins）大学著名人类遗传学家和内科教授麦克库塞克（McKusick）造出了“基因组学”（Genomics）这个名词，意指从基因组水平研究遗传的学科。 在人类基因组计划的影响下，分子生物学的主要目标已经从传统的单个基因的研究转向对生物整个基因组结构与功能的研究。生命科学正从全新的视觉角度研究与探讨生长与发育、遗传与变异、结构与功能以及健康与疾病等生物学与医学基本问题的分子机理，并形成了一门新的学科分支--基因组学。二、人类基因组计划不是一个人提出的人类疾病的“基因论”之说，是人类基因组计划的主要思路

人类基因组计划的由来对生命的激情对生命的探索当我们陶醉于以前的科学成就时，却突然发现了人类对自身的认识太少了。人的生老病死究竟是由什么决定的？我们基本上没办法解答这个问题。更重要的是，人类面对一些疾病，有时显得束手无策，这迫切需要人类去认识了解自身。20世纪初期,人类发现了生命的基本规律之一遗传规律。50年代初，英国和美国的科学家提出遗传物质ＤＮＡ的双螺旋模型。70年代开始的ＤＮＡ克隆技术与此同时，我们还发现，几乎人类所有的疾病和基因有关系。背景生命的奥秘蕴藏于“四字天书”之中…GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCATCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCTCCACCATGCCGCCACCACGCCACCATGCTTCTTCCTCATCTCGCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCtTCTCT…人类基因组计划——

解读与生、老、病、死有关的遗传信息（基因）的“四字天书”总“字”数：30多亿个“字母”：4个人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)是由美国科学家RenatoDulbecco于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。简介“人类基因组计划”与“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”一起，并称为人类自然科学史上的“三大计划”，是人类文明史上最伟大的科学创举之一。人类基因组计划是一个合作计划6个国家的16个中心上千名科学家参加。其中美国占54％的份额,英国占33％,日本占7％,法国约占3％，德国约占２％，中国占１％。每个国家所占的份额同该国的生物产业水平成正比。为什么选择人类的基因组进行研究？因为人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。在HGP中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。HGP的最初目标：15年内（1990-2005）投入30亿美元，完成人类24条染色体的30亿个核苷酸序列分析HGP的终极目标是解码生命、了解生命、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。竞争与合作人类基因组计划的进展并不是一帆风顺的。以全球合作、数据共享为主旨的国际人类基因组计划面临着来自私营公司Celera强有力的挑战。Celera公司简介Celera公司建立于1998年5月，位于美国马里兰州的Rockville，由PE公司和J.CraigVenter博士共同创建。CraigVenter博士曾是基因组研究所（TheInstituteforGenomicResearch，TIGR）的创建者和领导人.Celera的本意来自拉丁语的“快速”，因此Celera公司一直致力于开发基因组信息并使之商业化，以加速生物技术的发展和应用。目前Celera公司已针对已有的功能基因组和蛋白质组信息开发出一套新的数据库及服务系统，为相关研究工作提供有力的工具和服务。人类基因组计划大事记1990年10月被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。1998年5月组建Celera遗传公司，国际人类基因组计划展开竞争。9月中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%12月1日国际人类基因组计划联合研究小组宣布，他们完整地译出人体第22对染色体的遗传密码

4月末我国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。5月8日由德国和日本等国科学家组成的国际科研小组宣布，他们已经基本完成了人体第21对染色体的测序工作。6月26日各国科学家公布了人类基因组工作草图。2000年6月26日

值得载入人类自然科学史册的一个日子

国际“人类基因组计划”协作组6国16中心于当日18：00（北京时间）同时宣布：

人类基因组计划“工作框架图”胜利完成ThesequenceofthehumangenomeC.Venteretal.Science16Feb.291:1304–1351,20012001年:1、2月，HGP和美国塞莱拉（Celera）公司将各自测定的人类基因组工作框架图分别发表在Nature和Science上小插曲

人类基因组测序一直以来都存在公共和私人测序项目间竞争。KevinDavies在他的书《Crackingthegenome:InsidetheRacetoUnlockHumanDNA》中对许多类似的故事进行了详细地描述。政治、私人利益、财富、名誉等，科学并不是生活在真空的社会中。故事之一哪一个序列草图更好呢？ 我们应该记住的是在2001年2月15日，人类基因组以草图的形式第一次被发表，而且同时发表了两份。

基因