《基因組學(xué)》PPT課件

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1、18基因組學(xué)與后基因組學(xué)18.1人類基因組計劃與基因組學(xué)1基因組：生物體配子中所包含的全部染色體及其基因，還包括細(xì)胞質(zhì)基因組?；蚪M學(xué):研究生物體內(nèi)基因組的分子特征。以整個基因組為研究對象，而不是以單個基因為單位作為研究對象。主要目標(biāo)：認(rèn)識基因組的結(jié)構(gòu)、功能和進(jìn)化；闡明整個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。2人類基因組計劃1990年，國際人類基因組計劃啟動；基因組計劃具體分為：①構(gòu)建基因組的遺傳圖譜；②構(gòu)建基因組的物理圖譜；③測定基因組DNA的全部序列；④繪制基因組的轉(zhuǎn)錄本圖譜；⑤分析基因組的功

2、能。3、人類基因組的特點(diǎn)大?。?.2×109bp;基因和基因相關(guān)序列：1200Mb，其中基因編碼的序列為48Mb，基因相關(guān)序列為1152Mb，包括假基因、基因片段和內(nèi)含子以及非翻譯區(qū)；基因間相關(guān)序列：2000Mb，其中散在重復(fù)序列（IRS）為1400Mb,包括64Mb長散在核元件、420Mb短散在核元件、250Mb長末端重復(fù)序列和90Mb的DNA轉(zhuǎn)座子；基因間DNA序列還包括600Mb的其他的基因間區(qū)域序列，包括90Mb的微衛(wèi)星序列和510Mb的各種間隔區(qū)。4、水稻基因組計劃18.2基因組圖譜的構(gòu)建利用現(xiàn)有DNA測序方法，每個測序反

3、應(yīng)通常只能得到800個核苷酸的序列。所以，小基因組物種常用鳥槍射擊法。大基因組測序存在兩個問題：片段數(shù)(n)龐大，片段間連接和裝配非常復(fù)雜，重疊數(shù)為2n2~2n?；蚪M中相同或相似的重復(fù)序列在連接和裝配時容易出錯。大基因組測序方法：克隆連續(xù)序列法定向鳥槍射擊法克隆連續(xù)序列法：DNA切割成長度為0.1-1Mb的大片段→克隆到Y(jié)AC或BAC載體上→分別測定單個克隆序列→再裝配連接成連續(xù)的DNA分子。定向鳥槍射擊法：以基因組圖譜中標(biāo)記為依據(jù)→測序裝配和構(gòu)建不同DNA片段的序列?；蚪M圖譜根據(jù)構(gòu)建的途徑，可分為兩種：遺傳圖譜：根據(jù)遺傳性狀（

4、如已知基因位點(diǎn)、功能未知的DNA標(biāo)記、可鑒別的表型性狀）的分離比例→將其定位在基因組中，構(gòu)建相應(yīng)的連鎖圖譜。物理圖譜：將各種標(biāo)記直接定位在基因庫中的某一位點(diǎn)上。1遺傳圖譜：1）圖譜標(biāo)記：可用基因和DNA作為鑒別的標(biāo)記。①基因標(biāo)記：基因控制性狀的表現(xiàn)，利用可鑒別的形態(tài)、生化等表型性狀作標(biāo)記→根據(jù)連鎖交換原理來分析基因之間的連鎖關(guān)系和遺傳距離→繪制連鎖圖譜。缺點(diǎn)：基因數(shù)目有限，所構(gòu)建的遺傳圖譜不詳細(xì)，標(biāo)記間的遺傳距離較大。②DNA標(biāo)記RFLP（限制性內(nèi)切酶多態(tài)性）：限制性內(nèi)切酶能識別和切割特異核苷酸序列。由于DNA某一位點(diǎn)上的變異有可能

5、引起該位點(diǎn)特異性的酶切位點(diǎn)的改變，當(dāng)用限制性內(nèi)切酶處理不同生物個體的DNA時，致使酶切片段長度發(fā)生變化，個體間出現(xiàn)限制性片段長度的差異。DNA序列能或不能被某一酶酶切，實(shí)際上相當(dāng)于一對等位基因的差異。如一對同源染色體的兩個DNA分子,一個具有某種酶切位點(diǎn),另一個無此位點(diǎn),酶切后形成的DNA片段長度就有差異,即RFLP.根據(jù)該等位基因的遺傳,將RFLP作為標(biāo)記定位在基因組的某一位置上。RFLP表現(xiàn)為共顯性遺傳。SSLP（簡單序列長度多態(tài)性）：SSLP是一些長度不等的重復(fù)序列，有多個等位基因位點(diǎn)。小衛(wèi)星：重復(fù)序列為16-100個核苷酸，

6、主要分布在染色體末端。微衛(wèi)星（SSR）：重復(fù)序列只有2-6個核苷酸，分布在整個基因組。小衛(wèi)星和微衛(wèi)星稱為可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)（VNTRS），呈共顯性遺傳。SNP（單核苷酸多態(tài)性）：同一物種不同個體基因組DNA的等位序列上單個核苷酸存在差異的現(xiàn)象。比較的的是DNA相同序列長度里的單個堿基的差別?；蛑械狞c(diǎn)突變數(shù)量多，其中有些可產(chǎn)生RFLP。SNP存在頻率較高，既可存在于編碼序列中，也可存在與非編碼序列中。人類基因組中約有300萬個以上，平均每500-1000bp就有一個。其中編碼序列中約有20萬個SNP標(biāo)記，非編碼序列中約有10倍以上的標(biāo)

7、記。SNP標(biāo)記可用DNA芯片技術(shù)檢測：將不同的寡核苷酸固定在芯片上，標(biāo)記待測DNA，一次舊棵檢測很多SNP標(biāo)記。2）遺傳圖譜的構(gòu)建①人類基因組遺傳圖譜的構(gòu)建家系分析法：分析8個家系134個成員（186個減數(shù)分裂）→根據(jù)5264個SSR標(biāo)記繪制而成。對于X染色體，另外利用12個家系的170個成員分析（105個減數(shù)分裂）→將5264個標(biāo)記定位在2335個位點(diǎn)上→構(gòu)建的人類基因組遺傳圖譜密度為每個標(biāo)記599kb.②植物基因組遺傳圖譜的構(gòu)建1）選擇親本：要求親緣關(guān)系遠(yuǎn)，遺傳差異大，親本間分子標(biāo)記具有多態(tài)性。2）產(chǎn)生構(gòu)圖群體：配制雜交組合，建

8、立分離群體。P1×P2↓P3×F1回交群體↓三交群體F2單倍體↓↓RILDH組織培養(yǎng)連續(xù)回交連續(xù)自交染色體加倍重組近交系雙單倍體3）遺傳標(biāo)記的染色體定位有單體、三體、代換系、附加系分析等方法。依據(jù)染色體劑量的差異將遺傳標(biāo)記定位在特定染