第四时期 基因组和蛋白质组时期课件

1分子遗传学绪论2第四时期:基因组和蛋白质组时期

(1986~至今)1986[美]Dulbecco首次提出了“人类基因组工程”19904月美国宣布人类基因组测序工作的5

年计划。1991StepkenFodor把基因芯片的设想第一次变成了现实.199210月[美]VollrathD.等分别完成人类Y染色体染色体的物理图谱.1分子遗传学绪论2199310月美国公布了1993－1995年的人类基因组测序工作计划，并预计2005年完成整个的测序工作。1995Smith,H.O等第一个细菌基因组—流感嗜血杆菌(H.influenzae)全基因组序列发表。199512月美、法科学家公布了有15000个标记的人类基因组的物理图谱。1996DietrichW.F等绘制了小鼠基因组的完整遗传图谱。199610月Goffeau等完成了酵母基因组的测序1996

DNA芯片进入商业化1分子遗传学绪论21997

Wilmut

完成了体细胞克隆199812月，第一个多细胞真核生物线虫的基因组在Science上发表。1999CateJ.H第一次绘制出完整核糖体的晶体结构，揭示了其中的很多细节。1999国际人类基因组计划联合研究小组完成了人类第22号染色体测序工作。20003月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因组测序。1分子遗传学绪论22000完成了人类第21号染色体的测序20006,26人类基因组草图发表200012,14英美等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱20011,12中、美、日、德、法、英等国科学家(Nature,15日)和美国塞莱拉公司

(Science,16日)各自公布人类基因组图谱和初步分析结果。约3万基因。1分子遗传学绪论2遗传学发展的新动态1.基因组(genome)学2.后基因组学3.蛋白质组学(Proteomics)4.生物信息学(Bioinformatic)

定义为分子生物学和计算生物学的交叉.

包含三个重要的内容:(1)基因组信息学;(2)蛋白质的结构模拟;(3)药物设计.1分子遗传学绪论2第二节遗传学在国民经济中的作用

遗传学与农牧业的关系遗传学与工业的关系遗传学在能源的开发和环境保护中的应用遗传学在医疗卫生工作中的应用遗传学在其他领域中的应用

1分子遗传学绪论2

第一部分

遗传信息的传递规律和物质基础

第一章 孟德尔定律第一节 孟德尔实验孟德尔的功绩：采用32个品种观察了7对性状,

经8年研究，发现了2个定律:独立分配和自由组合定律，创立了“

遗传学”1分子遗传学绪论2表1－1孟德尔的豌豆杂交实验7对性状的结果

2.84:1277矮787高高植株高植株×矮植株3.14:1207顶生651腋生腋生花腋生×花顶生2.82:1152黄428绿绿色绿色×黄色豆荚2.95:1299瘪882鼓鼓胀膨大×缢缩豆荚3.15:1224白705紫紫花

紫花×白花3.01:12001绿6022黄黄色黄叶×绿色子叶2.96:11850皱5474圆圆形圆形×皱缩子叶F2比例F2F1

豌豆表型1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论2

二、孟德尔植物杂交实验

（一）设计严密，层次分明

1.亲本（parentalgeneration)杂交(1)

选材(2)选择研究的性状(3)采用正反交（reciprocalcross）(4)设立对照实验

1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论22.杂种1代的观察：

（filialgeneration1，F1)

确定了：显性（dominate）性状

隐性

(recessive)性状3.F2代的观察进行统计处理；采用大样本；将矮株进行移植；通过自交来研究其遗传结构。1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论21分子遗传学绪论24.F3代的研究

经观察统计：AA（1〕表型为显性（A）

Aa（2〕

1分子遗传学绪论2（二）科学推论：（1）遗传因子成对存在，形成生殖细胞时彼此分离；（2）以A代表显性性状，a代表隐性性状，Aa表示杂合类型，那么在F2代中后代的构成可用公式：

1A+2Aa+1a

表明了各种类型的基因型以及比例。1分子遗传学绪论2（三）精确验证创用测交方法对推论加以验证

测交（testcross）：是指将杂种后代和隐性亲本进行杂交，

回交（backcross）：是指杂种后代和任一亲本杂交。1分子遗传学绪论2

第二节孟德尔定律（Mendel’slaws）

对一对性状的观察得出了三条规律（1）F1代的性状一致，通常和一个亲本相同。得以表现的性状为显性，未能表现的性状称隐性，此称F1一致性法则。（2）在杂种F2代中，初始亲代的二种性状（显性和隐性）都能得到表达；（3）这两性状的比例总为3：1。1分子遗传学绪论2表1-2六位学者重复孟德尔植物杂交实验的结果

3.01:144892134737

黄色×绿色子叶总数3.01:136186109090

黄色×绿色子叶Darbishire19092.80:15141438

黄色×绿色子叶Lock19053.05:1390311903

黄色×绿色子叶Bateson19052.94:14451310

黄色×绿色子叶Hurst19043.01:111903580

黄色×绿色子叶Tschermak19003.08:14531394

黄色×绿色子叶Correns19003.01:120016022

黄色×绿色子叶孟德尔

1865

绿

黄F2比例

F2

亲代实验者1分子遗传学绪论2一分离律（Lawofsegregation）

1．分离律的实质控制性状的一对等位基因在产生配子时彼此分离，并独立地分配到不同的性细胞中。

2．分离律的意义（1）具有普遍性遗传病约有4344种（1988年）侏儒（先天性软骨发育不全）显性裂手裂足舞蹈病（Huntington）

1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论21分子遗传学绪论2

白化半乳糖血症隐性苯丙酮尿症全色盲早老症自毁容貌综合征

（2）杂合体是不能留作种子1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论21分子遗传学绪论2

人类家谱分析中常用的符号

男男女患者女男女携带者不知性别⊙性连锁携带者婚配流产儿或死胎近亲婚配已故家庭成员生育子女先证者同卵双生I

人类家谱谱系

II

异卵双生123

1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论21分子遗传学绪论2二自由组合定律

（lawofindependentassortment）

1．自由组合律的内容：即在配子形成时各对等位基因彼此分离后，独立自由地组合到配子中2.自由组合律的实质：配子形成时非同源染色体自由组合1分子遗传学绪论22．自由组合的解释1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论2

3．测交验证1分子遗传学绪论24．多对基因的杂交1分子遗传学绪论2(五)孟德尔自由组合定律的意义(1)自由组合定律广泛存在，如蜜蜂的腐臭病（foulbrood）;(2)使生物群体中存在着多样性，使得生物得以生存和进化;(3)可应用于育种。1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论2第三节统计学原理在遗传学中的应用

一．概率的概念

概率（probability）

nA概率的公式为：P(A)=limn→∞nP(A)：A事件发生的概率。n：群体中的个体数或测验次数。nA：A事件在群体中出现的次数。

1分子遗传学绪论2

二概率规则

1.相乘定律：独立事件:

(independentevents)

P(A·B)=P(A)×P(B)

2．相加定律互斥事件（matuallyexclusiveevents）

P(A或B)=P(A)+P(B)

3.组合事件（combiningprobabilityrule）

P=1/2×1/2+1/2×1/2=1/21分子遗传学绪论24.条件概率

（conditionalprobability）若事件Ｂ与早先出现过的事件Ａ有列联关系，则在Ａ条件下Ｂ的概率称为条件概率．记为：

ｐ（Ｂ／Ａ）＝ｐ（ＡＢ）／ｐ（Ａ）1分子遗传学绪论2表1-4事件A、A’、B和B’频数表

Ａａ×Ａａ1P（A’）=1/4P（A）=3/4合计P（B’）=1/2P（A’B’）=1/4P（AB’）=1/4纯合(B’)P（A）=1/2P（AB）=0P（AB）=1/2杂合(B)合计白化（A’）正常（A）1分子遗传学绪论2

求：表型正常的孩子中杂合体的概率？

P(B|A)=P(AB)/P(A)

P(A)=3/4;P(B)=1/2;P(AB)=1/2P(A|B)=P(AB)/P(A)=（1/2）/（3/4）=2/3

反之如要求杂合体中表型正常的概率为:P(A|B)=P(AB)/P(B)=（1/2）/（1/2）=1

1分子遗传学绪论2三.概率的计算和应用

棋盘法（Punnettsquare）1分子遗传学绪论21.分枝法（branchingprocess）

AAbbCc×aaBbCcAA×aabb×BbCc×Cc×1CC=1AaBbCC1Bb×2Cc=2AaBbCc××1cc=1AaBbccAa××1CC=1AabbCC1bb×2Cc=2AabbCc×1cc=1Aabbcc

1分子遗传学绪论23．利用概率来计算AABbccDDEe×AaBbCCddEe

PAA×AaBb×Bbcc×CCDD×ddEe×Ee↓↓↓↓↓

要求的基因型

AABBCcDdee↓↓↓↓↓概率

P=1/2×1/4×1×1×1/4=1/32

要求的表型

ABCDe↓↓↓↓↓概率

P=1×3/4×1×1×1/4=3/16

1分子遗传学绪论2

四.二项分布和二项展开法1.对称分布：第一个第二个概率分布

孩子孩子

男男

1/2×1/2=1/4P(pp)=1/4

男女

1/2×1/2=1/42P(pq)=1/2

女男

1/2×1/2=1/4

女女

1/2×1/2=1/4P(qq)=1/4

(p+q)2=p2+2pq+q2=1/4＋1/2+1/4，

分布是对称的。1分子遗传学绪论21．

不对称分布第一个第二个概率分布孩子孩子

正常正常

3/4×3/4=9/16P(pp)=9/16

正常患儿

3/4×1/4=3/162P(pq)=6/16

患儿正常

3/4×1/4=3/16

患儿患儿

1/4×1/4=1/16P(qq)=1/161分子遗传学绪论2

3.计算单项概率二项分布概率密度函数公式:

组合公式Cmn=m!/n!(m-n)![n!/x!(n-x)!]pxqn-x

正常白化

[n!/x!(n-x)!]pxqn-xP

401×(3/4)4(1/4)081/256314×(3/4)3(1/4)1108/256226×(3/4)2(1/4)254/256134×(3/4)1(1/4)312/256041×(3/4)0(1/4)41/256

1分子遗传学绪论21分子遗传学绪论2图1－11杨辉三角1代数

11………1121…21331…314641………………415101051………………51615201561……………61分子遗传学绪论2

五.好适度的测验（goodnessoffit）

（一）实际数和理论数的符合程度“点估计”

存在一些缺点：（1）单项的概率很小（2）样本越大，单项概率越小“

段估计”计算实得比数的概率和比实得比数偏差更大的比数概率的总和1分子遗传学绪论2

紫花(Aa)×白花(aa)

紫花(Aa)白花(aa)1:1实验结果：14株6株问实得比数是否符合理论比？(20!/14!6!)×(1/2)14×(1/2)6=0.0371分子遗传学绪论2后代个体数

246810204080符合1:1的概率

0.500