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1、L/O/G/O基因组和基因组学基因组和基因组学http:/ 3基因组学基因组学41.1、什么是基因组、什么是基因组 基因组是针对一个物种的必需基因所对应的基因组是针对一个物种的必需基因所对应的序列。序列。至年种生物的基因组已经测序目前种生物正在测序果蝇基因组内各类基因的分布果蝇基因组内各类基因的分布1.2、基因组中有多数基因？、基因组中有多数基因？C值（值（C value ）C value paradox（悖理）（悖理） Parasite DNA biologC valuechromosome肺鱼肺鱼112.219牛牛3.230人人3.223果蝇果蝇0.184豌豆豌豆146Ecoil0.004
2、71X1740.00000511.31.3、真核生物基因组和原核生物基因组、真核生物基因组和原核生物基因组ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.真核生物基因组特点：Diploid，双倍体基因组大量的重复序列不编码区域多于编码区域基因是不连续的许多复制起点，复制子的长度较小What character is prokaryote？原核生物基因组有何特点？ 遗传标记主要有四种类型: 形态标记（morphological marker）、细胞标记（cytologic
3、al markers）、生化标记（Biochemical marker）和分子标记（molecular marker）。1.基于分子杂交技术的分子标记技术限制性片段长度多态性 (RFLP)数目可变串联重复多态性2.基于PCR技术的分子标记技术随机扩增多态性DNA任意引物PCRDNA扩增指纹印迹RAPD图谱 特异引物的PCR标记 序列标志位点,STS简单重复序列, SSR序列特异性扩增区, SCAR单引物扩增反应, SPARDNA单链构象多态性, SSCP双脱氧化指纹法3.基于限制性酶切和PCR技术的DNA标记扩增片段长度多态性, AFLP酶切扩增多态性序列, CAPS4.基于DNA芯片技术的分
4、子标记技术核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP) CD163/CD16分分子子标标记记 真核生物基因组中的简单重复序列真核生物基因组中的简单重复序列单纯DNA序列1.卫星(satellite)DNA：7-10bp(GC)2.小卫星DNA：10bp3.微卫星DNA：5bp内含子（intron）、外显子（exon）Description of the contentsDescription of the contents基因家族：以相同或相似的多个基因的形式存在的基因家族：以相同或相似的多个基因的形式存在的基因基因转座子（转座子（transposon）
5、,反转录转座子反转录转座子(retroposon)假基因假基因 (Pseudo gene):基因组在世代间的改变基因组在世代间的改变(alteration of genome): 基因扩增（基因扩增（gene amplification）,基因的选择性丢失基因的选择性丢失（selective gene loss）,基因组内的重排基因组内的重排（rearrangements in genome）叶绿体叶绿体DNA线粒体线粒体DNA1.41.4、细胞器中的、细胞器中的DNADNA16.5Kb母系遗传，重链，轻链120kb具具有有两两端端反反向向重重复复序序列列mtDNA ctDNA2.1Human
6、 Genome Project （HGP）& Genome 人类基因组计划和人类基因组人类基因组计划和人类基因组1985年,美国能源部（DOE）率先提出,旨在阐明人类基因组 DNA长达3109碱基对（ base pair，bp）的序列HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、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。 2.1人类基因组的组织特征人类基因组的组织特征不知何用的不知何用的DNADNA达达98% 98% 3-4万个蛋白质编码序列万个蛋白质编码序列蛋白质组分远远比无脊椎动物复杂蛋白质组分远远比无脊
7、椎动物复杂成百的基因看上去和细菌相似成百的基因看上去和细菌相似近半数的基因来自移动因子近半数的基因来自移动因子模块式的重复频繁模块式的重复频繁Alu序列富含序列富含GC雄性表现出较高的突变率雄性表现出较高的突变率染色体染色体GC含量少的区域染色成含量少的区域染色成G带带重组距离大约是重组距离大约是20Mb2.32.3基因在人类染色体上的分布特点基因在人类染色体上的分布特点17、19 & 22号染色体的基因密度高号染色体的基因密度高4、8、13、18 & Y染色体基因密度低染色体基因密度低富含富含GC碱基多的区域基因密度高碱基多的区域基因密度高13、18 & 21三体的常染色体含少量基因三体的常
8、染色体含少量基因2.42.4人类基因组中的变异人类基因组中的变异Year点突变1.错意突变2.无义突变效应突变1.沉默突变2.保守突变DNA(DNA(脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸) )基质之基质之 CAGCAG三核甘酸重复序列过度扩张三核甘酸重复序列过度扩张 2.42.4基因突变的效应基因突变的效应变异不一定导致基因突变变异不一定导致基因突变变异导致无害突变变异导致无害突变变异导致有害突变变异导致有害突变基因突变导致潜在的变化基因突变导致潜在的变化3、基因组中的单核苷酸多态性（、基因组中的单核苷酸多态性（SNP）限制性片段长度多态性 (Restriction Fragment Length Pol
9、ymorphism，RFLP)随机扩增多态性DNA (Random Amplified Polymorphism DNA，RAPD)简单重复序列 (Simple Sequence Repeat，SSR)扩增片段长度多态性 (Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP)核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP) 单核苷酸多态性单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)单核苷酸 SNP SNP SNP 染色体1 AACACGCCATTGGGGGTG.AGTCGACCG染
10、色体2 AACACGCCATTGGAGGTG.AGTCAACCG染色体3 AACATGCCATTGGGGGTG.AGTGAACCG染色体4 AAGACGCCATTGGCGGTC.AGTGGACCG单倍体1 CTC A AAG T AGGGTT C AGGGA单倍体2 TTG A TTG G AGGGTT G AGGGA单倍体3 CTC G AAG Y AGGGTT C AGGGA单倍体4 CTC A AAG G AGGGTT C AGGGA多态性标记 A T C G C CSNPSNP的生物学功能的生物学功能编码区的SNP1.不影响蛋白质的功能2.轻微影响或危害不大3.引发突变非编码区的SNP
11、作为基因标记SNP图谱个体SNP图谱SNP和肿瘤研究1.1.SNPSNP和罹患肿瘤的风险和罹患肿瘤的风险2.2.SNPSNP谱可以帮助确定某些癌基因谱可以帮助确定某些癌基因3.3.致癌物产生蛋白基因中的致癌物产生蛋白基因中的SNPSNP4.4.解毒蛋白基因中的解毒蛋白基因中的SNPSNPSNPSNP和药物作用和药物作用4基因组学（基因组学（genomics） 4.1 三个不同的亚领域：结构基因组学、功能基因组学和比较基因组学 结构基因组学（ structural genomics ） 生物体的整体水平上（如全基因组、全细胞或完整的生物体）测定出（以实验为主、包括理论预测）全部蛋白质分子、蛋白质
12、蛋白质、蛋白质核酸、蛋白质多糖、蛋白质蛋白质核酸多糖、蛋白质与其他生物分子复合体的精细三维结构，以获得一幅完整的、能够在细胞中定位以及在各种生物学代谢途径、生理途径、信号传导途径中全部蛋白质在原子水平的三维结构全息图 功能基因组学（functional genomics ）研究基因组中各基因的功能，包括基因的表达及其调控模式的学科 比较基因组学 （comparative genomics ）对不同物种的同源基因在基因组水平上进行比较分析，以揭示其功能与进化规律的学科。也可泛指不同基因组之间的比较分析。 1859年英国生物学家达尔文发表物种起源，第一次用大量事实和系统的理论论证了生物进化的普遍规
13、律。神秘的进化但是仍然有太多的谜没有解开，是什么导致了猿猴变成人？人们都也对这些谜都十分感兴趣，甚至这方面的科幻电影都倍受欢迎。?神神秘秘的的进进化化Picture come form: http:/www.ensembl.org/index.html物种基因组数据物种基因组数据相关数据可以参考公共数据库NCBI，UCSC或者ensembl等随着基因组数据的不断丰富，比较基因组学也在蓬勃发展。比较基因组学发展比较基因组学发展大规模的测序给进化研究带来了丰富的资源，使进化研究不仅能够基于宏观的表型，更能利用微观的分子结构，进化进入了分子进化阶段！一场进化革命即将4.24.2基因组学研究手段基因组
14、学研究手段用于高通量基因表达分析技术：基因芯片技术（microarray or gene chip）过滤镇（filter array）差异显示技术（differential display）基因表达系列分析（Serial Analysis of Gene Expression,SAGE）DNA微阵技术DNADNA微阵分析流程微阵分析流程MicroarrayMicroarray和和macroarraymacroarray的比较的比较基因组学对医学的促进基因组学对医学的促进分枝杆菌菌种鉴定芯片试剂盒分枝杆菌菌种鉴定芯片试剂盒 基因组医学面临的问题及发展方基因组医学面临的问题及发展方向向倾向于计算基因功能的医学倾向于电子计算机对细胞行为的模拟倾向于个性化和药物研发向个性化医学模式发展r
