《基因组测序与序列组装演示文稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因组测序与序列组装演示文稿（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基因组测序与序列组装演示基因组测序与序列组装演示文稿文稿1页，共38页，星期四。优选基因组测序与序列组装优选基因组测序与序列组装2页，共38页，星期四。主要内容主要内容:n n什么是基因组什么是基因组什么是基因组什么是基因组n n什么是基因什么是基因什么是基因什么是基因n nDNADNA测序的方法测序的方法测序的方法测序的方法n nDNADNA序列的组装序列的组装序列的组装序列的组装n n人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划n n水稻基因组计划水稻基因组计划水稻基因组计划水稻基因组计划n n后基因组学后基因组学后基因组学后基因组学3页，共38页，星期四。1. 1. 什么是基
2、因组什么是基因组 基因组就是一个物种中所有基因组就是一个物种中所有基因组就是一个物种中所有基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。基因的整体组成。基因的整体组成。基因的整体组成。 基因组有两层意义：基因组有两层意义：基因组有两层意义：基因组有两层意义：遗传物遗传物遗传物遗传物质质质质和和和和遗传信息遗传信息遗传信息遗传信息。 要揭开生命的奥秘，就需要揭开生命的奥秘，就需要揭开生命的奥秘，就需要揭开生命的奥秘，就需要从要从要从要从整体水平整体水平整体水平整体水平研究基因的研究基因的研究基因的研究基因的存在、基因的结构与功存在、基因的结构与功存在、基因的结构与功存在、基因的结构与功能、基因之间的相
3、互关能、基因之间的相互关能、基因之间的相互关能、基因之间的相互关系。系。系。系。 4页，共38页，星期四。Zea maysZea mays 8,000 8,000Homo sapiensHomo sapiens 3,000 3,000Oryza sativaOryza sativa 400 400Drosophila melanogasterDrosophila melanogaster 165 165Arabidopsis thalianaArabidopsis thaliana 100 100Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae
4、12 12E.coli E.coli 4.6 4.6Genome Size (Mb)5页，共38页，星期四。什么是什么是C 值？值？ 通常是指一种生物通常是指一种生物通常是指一种生物通常是指一种生物单倍体基因组单倍体基因组单倍体基因组单倍体基因组DNADNA的总量的总量的总量的总量. . 在真核生物中，在真核生物中，在真核生物中，在真核生物中，C C值一般随着生物的进化而增值一般随着生物的进化而增值一般随着生物的进化而增值一般随着生物的进化而增加，高等生物加，高等生物加，高等生物加，高等生物C C值一般大于低等生物。值一般大于低等生物。值一般大于低等生物。值一般大于低等生物。 C值悖理：值悖理
5、： 生物的复杂性与基因组的大小并不完全成比例增生物的复杂性与基因组的大小并不完全成比例增加加6页，共38页，星期四。细菌细菌细菌细菌真菌真菌真菌真菌等等等等动物动物动物动物阴影部分为一个门内阴影部分为一个门内C-值的范围值的范围7页，共38页，星期四。重复顺序重复顺序高度重复顺序：高度重复顺序：高度重复顺序：高度重复顺序： 长度：几个长度：几个长度：几个长度：几个几千个几千个几千个几千个bpbp 拷贝数：几百个拷贝数：几百个拷贝数：几百个拷贝数：几百个上百万个上百万个上百万个上百万个 首尾相连，串联排列首尾相连，串联排列首尾相连，串联排列首尾相连，串联排列 集中分布于染色体的特定区段（如端粒，
6、着丝粒等）集中分布于染色体的特定区段（如端粒，着丝粒等）集中分布于染色体的特定区段（如端粒，着丝粒等）集中分布于染色体的特定区段（如端粒，着丝粒等） 也称卫星也称卫星也称卫星也称卫星DNADNA中度重复顺序：中度重复顺序：中度重复顺序：中度重复顺序： 一般分散于整个基因组中；一般分散于整个基因组中；一般分散于整个基因组中；一般分散于整个基因组中； 长度和拷贝数差别很大长度和拷贝数差别很大长度和拷贝数差别很大长度和拷贝数差别很大单一顺序：单一顺序：单一顺序：单一顺序： 基因主要位于单一顺序基因主要位于单一顺序基因主要位于单一顺序基因主要位于单一顺序 动物中单一顺序约占动物中单一顺序约占动物中单一
7、顺序约占动物中单一顺序约占5050 植物中单一顺序约占植物中单一顺序约占植物中单一顺序约占植物中单一顺序约占20208页，共38页，星期四。 是遗传信息的物理和功能单位，包含是遗传信息的物理和功能单位，包含产生一产生一条多肽链或功能条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。所必需的全部核苷酸序列。 基因分类：基因分类： 编码编码RNA的基因，如的基因，如rRNA基因，基因，snRNA基因基因等；等； 编码蛋白质的基因编码蛋白质的基因2. 什么是基因？什么是基因？9页，共38页，星期四。基因的不连续性基因的不连续性Intron 和和Exon: 大多数真核生物蛋白大多数真核生物蛋白质基因的编码顺
8、序质基因的编码顺序(Exon)都被或长或短都被或长或短的非编码顺序的非编码顺序(Intron)隔开隔开10页，共38页，星期四。基因家族基因家族 一群具有一群具有一致的一致的或或相似相似顺序顺序的基因的基因, ,有的还担负类似的生物有的还担负类似的生物学功能学功能, , 可以相互补偿可以相互补偿, , 比如比如:E2f transcription factor :E2f transcription factor Mouse symbolMouse symbolHuman OrthologHuman OrthologE2f1E2f1E2F1 E2F1 E2f2E2f2E2F2E2F2E2f3E2
9、f3E2F3E2F3E2f4E2f4E2F4E2F4E2f5E2f5E2F5E2F5E2f6E2f6E2F6E2F611页，共38页，星期四。假基因假基因(Pseudogene) 来源于功能基因来源于功能基因 但已失去活性的但已失去活性的DNA序列序列产生假基因的原因有产生假基因的原因有:1.由重复产生的假基因由重复产生的假基因;2.加工的假基因加工的假基因, 由由RNA反转录为反转录为cDNA 后再整合到后再整合到基因组中基因组中;3.残缺的基因残缺的基因(Truncated gene) 12页，共38页，星期四。重叠基因重叠基因: :同一段同一段同一段同一段DNA DNA 能携带两种不同蛋
10、白的信息能携带两种不同蛋白的信息能携带两种不同蛋白的信息能携带两种不同蛋白的信息. .重迭基因有以下几种情况：重迭基因有以下几种情况：*一个基因完全在另一个基因内部一个基因完全在另一个基因内部*部分重叠部分重叠* 两个基因共用少数碱基对两个基因共用少数碱基对 13页，共38页，星期四。*一个基因完全在另一个基因一个基因完全在另一个基因内部内部如：如：B和和A， E和和D 其读码结构互不相同其读码结构互不相同 -ATG-/-AATGCC -/-ATAACG-/-TAA-A*BATGCCN-NNATAA14页，共38页，星期四。*部分重叠部分重叠 如：如：K和和C *两个基因共用少数两个基因共用少
11、数碱基对碱基对 如：如：D和和J-TAATG-D 终止密码子终止密码子J 起始密码子起始密码子15页，共38页，星期四。3. DNA测序的方法测序的方法n n链终止法测序链终止法测序链终止法测序链终止法测序n n化学降解法测序化学降解法测序化学降解法测序化学降解法测序n n自动化测序自动化测序自动化测序自动化测序n n非常规非常规非常规非常规DNADNA测序测序测序测序16页，共38页，星期四。3.1 3.1 链终止法测序链终止法测序链终止法测序链终止法测序(the chain termination (the chain termination method)method) 基本原理基本原理
12、基本原理基本原理: : 通过合成与单链通过合成与单链通过合成与单链通过合成与单链DNADNA互补的多核苷酸链，由于合互补的多核苷酸链，由于合互补的多核苷酸链，由于合互补的多核苷酸链，由于合成的互补链可在不同位置随机终止反应，产生只差成的互补链可在不同位置随机终止反应，产生只差成的互补链可在不同位置随机终止反应，产生只差成的互补链可在不同位置随机终止反应，产生只差一个核苷酸的一个核苷酸的一个核苷酸的一个核苷酸的DNADNA分子，从而来读取待测分子，从而来读取待测分子，从而来读取待测分子，从而来读取待测DNADNA分子分子分子分子的顺序。的顺序。的顺序。的顺序。17页，共38页，星期四。技术路线与
13、要求技术路线与要求制备单链模板制备单链模板制备单链模板制备单链模板 将将将将单链单链模板与一小段引物退火模板与一小段引物退火模板与一小段引物退火模板与一小段引物退火 加入加入加入加入DNADNA多聚多聚多聚多聚酶酶 4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸分分分分别别加入少量加入少量加入少量加入少量4 4种双脱氧核苷酸种双脱氧核苷酸种双脱氧核苷酸种双脱氧核苷酸 将将将将4 4种反种反种反种反应产应产物分物分物分物分别别在在在在4 4条泳道条泳道条泳道条泳道电电泳泳泳泳 根据根据根据根据4 4个碱基在个碱基在个碱基在个碱基在4 4条泳道的条泳道的条泳道的条泳道的终终止位置止位置止位
14、置止位置读读出基因序列出基因序列出基因序列出基因序列 A 克隆于质粒中克隆于质粒中DNA用碱或热变性用碱或热变性B M13B M13克隆单链克隆单链DNADNAC C 噬粒克隆噬粒克隆DNADNAD PCRD PCR产生单链产生单链DNADNAA 高酶活性高酶活性B 无无533外切酶活性外切酶活性C C 无无3535外切酶活性外切酶活性ddATP/ddCTP/ddGTP/ddTTP 的的3碳原子碳原子连接的是氢原子连接的是氢原子,不是不是羟基羟基18页，共38页，星期四。19页，共38页，星期四。20页，共38页，星期四。3.2 化学降解法测序化学降解法测序n n基本原理基本原理: 在选定的核
15、苷酸碱基中引入化学基在选定的核苷酸碱基中引入化学基团，再用化合物处理，使团，再用化合物处理，使DNA分子在被分子在被修饰的位置降解。修饰的位置降解。21页，共38页，星期四。技术路线技术路线 将双链将双链将双链将双链DNADNA样品变为单链样品变为单链样品变为单链样品变为单链 每个每个每个每个单链单链的同一方向末端都用放射性同位素的同一方向末端都用放射性同位素的同一方向末端都用放射性同位素的同一方向末端都用放射性同位素标记标记，以便以便以便以便显显示示示示DNADNA条条条条带带 分分分分别别用不同方法用不同方法用不同方法用不同方法处处理，理，理，理，获获得只差一个核苷酸的降解得只差一个核苷酸
16、的降解得只差一个核苷酸的降解得只差一个核苷酸的降解DNADNA群体群体群体群体 电电泳，泳，泳，泳，读读取取取取DNADNA的核苷酸的核苷酸的核苷酸的核苷酸顺顺序序序序22页，共38页，星期四。Maxam-Gilbert Maxam-Gilbert 法所用的化学技术法所用的化学技术碱基碱基碱基碱基特异修饰方法特异修饰方法特异修饰方法特异修饰方法G GPh8.0,Ph8.0,用硫酸二甲酯对用硫酸二甲酯对用硫酸二甲酯对用硫酸二甲酯对 N7 N7进行甲基化进行甲基化进行甲基化进行甲基化, ,使使使使 C8-C9C8-C9键对碱基裂解有特殊敏感性键对碱基裂解有特殊敏感性键对碱基裂解有特殊敏感性键对碱基裂解有特殊敏感性A+GA+GpH2.0 pH2.0 哌啶甲酸可使嘌呤环的哌啶甲酸可使嘌呤环的哌啶甲酸可使嘌呤环的哌啶甲酸可使嘌呤环的NN原子化原子化原子化原子化, ,从从从从而导致脱嘌呤而导致脱嘌呤而导致脱嘌呤而导致脱嘌呤, ,并因此消弱腺嘌呤和鸟嘌呤并因此消弱腺嘌呤和鸟嘌呤并因此消弱腺嘌呤和鸟嘌呤并因此消弱腺嘌呤和鸟嘌呤的糖苷键的糖苷键的糖苷键的糖苷键C+TC+T肼可打开嘧啶环肼可打开嘧啶环肼可
