《基因組學(xué)》PPT課件

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1、第十三章　基因組學(xué)第十三章　基因工程和基因組學(xué)第一節(jié)基因組學(xué)概述基因組學(xué)(genomics)：　　遺傳學(xué)研究進(jìn)入分子水平后發(fā)展起來的一個(gè)分支，主要研究生物體內(nèi)基因組的分子特征。*研究對(duì)象：以整個(gè)基因組為研究單位，而不以單個(gè)基因?yàn)閱挝蛔鳛檠芯繉?duì)象。*研究目標(biāo)：認(rèn)識(shí)基因組的結(jié)構(gòu)、功能和進(jìn)化；　　闡明整個(gè)基因組所包含的遺傳信息和相互關(guān)系；　　充分利用有效資源，預(yù)防和治療人類疾病?；蚪M(Genome)：又稱染色體組，是指一個(gè)物種單倍體的染色體數(shù)目，是生物體全部遺傳物質(zhì)的總和。基因組學(xué)(Genomics)：對(duì)生物體所有基因進(jìn)行基因組作圖(包括遺傳圖譜

2、、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄圖譜)、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一門科學(xué)。最終目標(biāo)：獲得生物體全部基因組序列，注解基因組所含的全部基因，鑒定所有基因的功能及基因間相互作用關(guān)系，并闡明基因組的復(fù)制及進(jìn)化規(guī)律。一、基因組學(xué)的概念生物基因組大小（bp）T4噬菌體T4phage2.0×105大腸桿菌Escherichiacoli4.2×106酵母Sccharomycescereviside1.5×107擬南芥Arabidopsisthaliana1.0×108線蟲Caenorhbditiselegans1.0×108果蠅Drosophilamelanogast

3、er1.65×108水稻Oryzasativa4.3×108小鼠Musmusculus3.0×109人類Homosapiens3.3×109玉米Zeamays5.4×109小麥Triticumaestivum1.6×1010不同生物基因組大小1.人類基因組計(jì)劃與曼哈頓原子計(jì)劃、阿波羅登月計(jì)劃并稱的人類科學(xué)史上的重大工程。于1990年首先在美國(guó)啟動(dòng)，后有德、日、英、法、中等國(guó)的科學(xué)家先后正式加入。（一）人類基因組▲1990年，美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)美國(guó)的“人類基因組計(jì)劃”在10月1日正式啟動(dòng)。其總體規(guī)劃是準(zhǔn)備在15年內(nèi)（1990－2005）至少投入30億美元，分析

4、人類的基因組30億個(gè)堿基對(duì)?！?003年，6國(guó)科學(xué)家宣布人類基因組序列圖繪制成功，HGP的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。覆蓋人類基因組所含基因區(qū)域的99%，精確率達(dá)到99.99%，比原計(jì)劃提前兩年多，耗資27億美元。人類基因組計(jì)劃人類基因組核基因組DNA的總長(zhǎng)約3×109bp，含有24條線性DNA分子，最長(zhǎng)的有250Mb，最短的55Mb。30億個(gè)堿基對(duì)。線粒體基因組是長(zhǎng)度為16569bp的環(huán)狀DNA分子，每個(gè)細(xì)胞平均含有800個(gè)線粒體，每個(gè)線粒體含10個(gè)基因組拷貝。以每10cm書寫60個(gè)字母計(jì)算，30億個(gè)堿基對(duì)連接的長(zhǎng)度可達(dá)5000km，相當(dāng)于北京到香港來回的距離

5、。為人類的基因組研究提供重要的依據(jù)。☆1996年，酵母菌基因組測(cè)序。☆1998年12月，線蟲完整基因組序列的☆2000年3月，果蠅的基因組測(cè)序☆2001年12月14日，擬南芥基因組的完整圖譜。（二）其他生物基因組我國(guó)超級(jí)雜交稻（秈稻）基因組計(jì)劃2001年7月啟動(dòng)2002年4月5日《Science》?！畈牧希憾i稻“9311”?！钔瓿蓡挝唬喝A大基因研究中心、中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所等12個(gè)單位?！钏剑核净蚪M的總基因數(shù)約為46022～55615個(gè)，工作框架圖序列已覆蓋水稻整個(gè)基因組92％以上的基因?！罘椒ǎ骸傍B槍射擊法”，利用國(guó)產(chǎn)曙光2000、曙光

6、3000超級(jí)計(jì)算機(jī)(1000億次/秒)對(duì)隨機(jī)DNA碎片進(jìn)行排序和組裝。水稻基因組計(jì)劃國(guó)際水稻（粳稻）基因組計(jì)劃始于1998年，日本、美國(guó)、中國(guó)、法國(guó)等國(guó)家和地區(qū)參加。中國(guó)負(fù)責(zé)第4號(hào)染色體：36Mb(占9~10%)。國(guó)際水稻基因組測(cè)序計(jì)劃2002年12月21日《Nature》，中國(guó)第四號(hào)染色體?！畈牧希壕尽叭毡厩纭薄！钔瓿蓡挝唬褐锌圃簢?guó)家基因研究中心等4家單位?！钏剑旱谒奶?hào)染色體中的總堿基數(shù)目為0.35億堿基對(duì)，覆蓋全長(zhǎng)序列98％的區(qū)域，只剩下7個(gè)小空洞，堿基序列的精確度達(dá)到99.99%。完整測(cè)定的著絲粒序列在高等生物中屬于首次。國(guó)際水稻基因組測(cè)序計(jì)

7、劃水稻是第一個(gè)完成基因組全序列測(cè)定的農(nóng)作物，核基因組含有12條染色體，總長(zhǎng)約389Mb，1號(hào)染色體最大為43.2Mb，10號(hào)染色體最小22.6Mb。全基因組預(yù)測(cè)約含有4萬個(gè)基因。水稻雙鏈閉環(huán)線粒體基因組大小為491kb，葉綠體基因組134.5kbC值：是指一個(gè)單倍體基因組中DNA的總量。值悖理（Cvalueparadox）：物種的C值和它的進(jìn)化復(fù)雜性之間無嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系的現(xiàn)象稱為C值悖理，是復(fù)雜生物基因組的一個(gè)普遍特征（三）C值悖理和N值悖理（三）C值悖理和N值悖理N值：是指生物體所含有的基因數(shù)目。N值悖理（Nvalueparadox）：復(fù)雜性不同的生物

8、種屬所具有的基因數(shù)目與其生物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性不成比例的現(xiàn)象。如結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的線蟲含有的基因數(shù)為1.