《基因組概論》PPT課件

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1、第一章基因組概論第一節(jié)基因組的功能單位——基因早期的基因概念Morgan等把遺傳性狀與特定的染色體區(qū)段聯(lián)系起來(lái)，并提出“一個(gè)基因，一個(gè)酶”和“一個(gè)基因，一條多肽鏈”的概念。分子生物學(xué)的基因概念基因是一段攜帶功能產(chǎn)物（多肽，蛋白質(zhì)，tRNA和rRNA和某些小分子RNA）信息的DNA片段，是控制某種性狀的的遺傳單位。一、基因(gene)的概念:基因的特點(diǎn)和鑒別方法編碼tRNA和rRNA和某些小分子RNA的基因:我們較易通過(guò)核酸序列加以判斷。蛋白質(zhì)編碼基因:目前可根據(jù)其特點(diǎn)使用五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)鑒別但這些標(biāo)準(zhǔn)使用起來(lái)卻并不得心應(yīng)手。1.開放閱讀框（openreadingframe,

2、ORF）始于起始密碼子并終于終止密碼子的一串密碼子。從mRNA中找出大的ORF來(lái)確定編碼蛋白質(zhì)的基因;適合于從DNA序列中鑒別原核生物基因和含少量?jī)?nèi)含子的真核基因。但對(duì)于一些短少的基因及一些內(nèi)含子豐富的基因則很難鑒別?；蚧蚪MDNA啟動(dòng)子等5’非編碼區(qū)3’非編碼區(qū)ATG編碼區(qū)TAAORF2.序列特征——密碼子偏愛(ài)和剪接點(diǎn)密碼子偏愛(ài)（codonbias）指在不同物種的基因中經(jīng)常為某種氨基酸編碼的只是其中的一個(gè)密碼子。當(dāng)鑒別到一個(gè)ORF時(shí)，密碼子偏愛(ài)常常用來(lái)確定這個(gè)ORF是否是一個(gè)基因?；虻募艚游稽c(diǎn)（splicesites）一般有特定的序列特征，計(jì)算機(jī)程序利用這種序列

3、特征可預(yù)測(cè)將近50%的外顯子及20%的完整基因。3.序列保守性一個(gè)功能在不同物種內(nèi)是保守的基因，大都表現(xiàn)出外顯子的保守性和內(nèi)含子的多變性。最好是對(duì)適當(dāng)進(jìn)化距離的物種間序列進(jìn)行比較。但保守性序列也可能是非轉(zhuǎn)錄的調(diào)控單元。尋找基因的表達(dá)產(chǎn)物——RNA或蛋白質(zhì)，是鑒定一個(gè)基因的有效方法。但有些OFR似乎并不轉(zhuǎn)錄，因?yàn)闄z測(cè)不到它們的RNA或蛋白質(zhì)產(chǎn)物。4.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物除以上鑒定基因的五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)之外，在實(shí)施過(guò)程中還有些麻煩的問(wèn)題，如重疊基因、變通性斷裂基因、假基因等。使基因失活也是確認(rèn)基因功能的一個(gè)方法。但許多編碼序列的失活并不導(dǎo)致一個(gè)明顯的表型，因而很難找到鑒定的標(biāo)準(zhǔn)。5.基因失活

4、第二節(jié)基因組基因組（genome）是指一個(gè)細(xì)胞或生物體的一套完整的單倍體遺傳物質(zhì)。對(duì)二倍體高等生物來(lái)說(shuō)，維持配子正常功能最低數(shù)目的一套染色體遺傳物質(zhì)，構(gòu)成一套基因組。原核生物和真核生物基因組又分染色體基因組與染色體外基因組，后者如原核生物的質(zhì)粒DNA，真核生物的線粒體DNA及葉綠體DNA。人類基因組24個(gè)染色體（22+X+Y）約3.0×109bp1.基因組大小與C值佯謬基因組大小在不同生物之間差異很大；如HBV僅3200bp，而某些顯花植物和兩棲類動(dòng)物可達(dá)1011bp?；蚪M大小用C值（Cvalue）表示；C值大小基本上反映生物進(jìn)化程度的差異；但這種相關(guān)性并不很精確；

5、這種生物體的進(jìn)化程度與基因組大小之間不完全成比例的現(xiàn)象稱為C值佯謬（Cvalueparadox）；C值矛盾主要是由于各種生物基因組的結(jié)構(gòu)特征的差異造成的，低等和高等生物差別明顯。2.基因總數(shù)與N值佯謬基因總數(shù)（N表示）人類為3萬(wàn)多個(gè)，僅比大腸桿菌大7倍，比低等動(dòng)物秀麗線蟲大1.6倍，水稻高達(dá)5萬(wàn)。果蠅在進(jìn)化上比秀麗線蟲高等，基因總數(shù)只有后者的0.6倍。基因組中基因數(shù)目與生物進(jìn)化程度或復(fù)雜程度的不對(duì)稱性，稱為N值佯謬（Nvalueparadox）。既然一切生物性狀都是由基因決定的，那么生物體的DNA含量（C值）和質(zhì)量（N值）就應(yīng)該與生物進(jìn)化階梯及復(fù)雜性成正相關(guān)。生物體結(jié)

6、構(gòu)與功能的復(fù)雜程度不僅取決于一定的基因數(shù)量，更重要的是在于基因功能及其相互作用網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和精確性。第三節(jié)基因組計(jì)劃(genomeproject)基因組計(jì)劃是指以獲得某物種基因組全序列為主要目標(biāo)的科學(xué)計(jì)劃。如人類基因組計(jì)劃（humangenomeproject，HGP），小鼠基因組計(jì)劃，家狗基因組計(jì)劃，細(xì)菌基因組計(jì)劃等。一、修正后的HGP主要內(nèi)容HGP主要任務(wù)及內(nèi)容主要任務(wù)內(nèi)容物理圖確定染色體DNA上諸如限制性內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)，或序列標(biāo)志點(diǎn)（STSs）等的位置圖遺傳圖確定標(biāo)志位點(diǎn)在染色體DNA上的線性排列順序。標(biāo)志位點(diǎn)間的圖距以遺傳學(xué)（重組）距離表示、單位為厘摩爾根（c

7、M）序列圖測(cè)定人類24條染色體的、由3×109個(gè)核苷酸組成的全部DNA序列，繪制人類基因組序列圖譜HGP的研究進(jìn)程Dulbecco（1986）首次提出HGP的概念，1990美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)正式啟動(dòng)。1995年以STS為標(biāo)志的物理圖譜問(wèn)世，其分辨率為200bp、覆蓋率高達(dá)94%；同年，匯集了人類基因組初步的全物理圖，3、12、16、22號(hào)染色體高密度物理圖，以及30余萬(wàn)個(gè)左右cDNA（EST）序列信息；由于衛(wèi)星多態(tài)性標(biāo)志的應(yīng)用，遺傳制圖已于1994年提前完成，確定的全部標(biāo)志密度為0.7cM，含5826個(gè)轉(zhuǎn)座子，大小為4000cM的線性遺傳圖；1994年人類