基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)（課堂PPT）

科,1,第二十三章,基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué),基因組在個體水平代表個體所有遺傳性狀的總和；在細(xì)胞水平,是一個細(xì)胞所有染色體的總和；從分子角度認(rèn)識,它代表了一個物種的所有DNA分子的總和。,人：約30億對核苷酸的DNA分子構(gòu)成，可編碼約3-4萬個基因,第1節(jié)概述,2,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,3,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,一、人類基因組計劃(HumanGenomeProject),（一）HGP的誕生和啟動,1986年，美國學(xué)者R.Dulbecco發(fā)表題為癌癥研究的轉(zhuǎn)折點測定人類基因組的短文,1990年，美國國會批準(zhǔn)了一個15年的人類基因組研究計劃，總資助額為30億美元,1994年，我國啟動了相關(guān)研究項目,1999年，我國獲準(zhǔn)加入HGP,4,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（二）HGP的實施和進(jìn)展,1999年-Nature雜志發(fā)表了人類第22號染色體DNA全序列測定的論文2001年-人類基因組“中國卷”的繪制工作宣告完成2006年-人類最后一個染色體、也是破譯難度最大的一個染色體1號染色體的基因測序圖的公布,5,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（三）HGP的研究內(nèi)容,1.人類基因組的作圖和測序,遺傳圖譜,物理圖譜,序列圖譜,轉(zhuǎn)錄圖譜,2.對一系列模式生物體基因組的全序列測定,3.發(fā)展基因組研究的新技術(shù)，研究HGP的其他相關(guān)學(xué)科,培訓(xùn)該領(lǐng)域的科學(xué)家,6,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,1986年，美國科學(xué)家ThomasRoderick首次提出基因組學(xué)（genomics）現(xiàn)在的基因組研究包括*以全基因組測序為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structuralgenomics）*以基因功能鑒定為目標(biāo)的功能基因組學(xué)（functionalgenomics）又被稱為后基因組學(xué)。,二、基因組學(xué)的提出,7,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,三、蛋白質(zhì)組學(xué)的產(chǎn)生,蛋白質(zhì)組（proteome）一個基因組、一個細(xì)胞或組織或一種生物體所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。一個生物體的基因組是相對穩(wěn)定的，而蛋白質(zhì)組則是一個動態(tài)的概念蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）,8,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第2節(jié)基因組學(xué)研究,一、基因組學(xué)的概念基因組學(xué)是研究生物體基因組的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系、以及基因之間相互作用的科學(xué)。包括基因組作圖、核苷酸序列分析、基因定位、基因功能分析及調(diào)控研究等。分為結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和功能基因組學(xué),9,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,二、基因組學(xué)的研究內(nèi)容,（一）結(jié)構(gòu)基因組學(xué),四張圖譜,遺傳圖譜,物理圖譜,序列圖譜,轉(zhuǎn)錄圖譜,10,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,遺傳圖譜：通過遺傳重組所得到的基因或DNA標(biāo)記在染色體上的線性排列圖譜。圖距單位：cM（厘摩）遺傳標(biāo)記：限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）限制性片段長度多態(tài)性（RAPD）擴增片段長度多態(tài)性（AFLP）短串聯(lián)重復(fù)序列（STR）單核苷酸多態(tài)性（SNP）,11,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,圖23-1人類染色體結(jié)構(gòu)示意圖,12,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,物理圖譜：*以序列標(biāo)志位點（STS）為作圖標(biāo)志，圖距以bp、kb、Mb為單位的基因組圖譜。*DNA序列分析和基因組結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)。,13,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,圖23-2構(gòu)建物理圖譜的兩種技術(shù)線路示意圖,14,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,序列圖譜：是物理圖譜的延伸，是最詳細(xì)、最準(zhǔn)確的物理圖譜。,轉(zhuǎn)錄圖譜：即為基因圖譜，是在識別基因組所包含的蛋白質(zhì)編碼序列基礎(chǔ)上繪制的結(jié)合有關(guān)基因序列、位置及表達(dá)模式等信息的圖譜，亦稱cDNA圖譜或表達(dá)序列標(biāo)簽（EST）圖譜。,15,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,功能基因組學(xué)是建立在結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究基礎(chǔ)上的基因組分析。,主要包括：基因功能發(fā)現(xiàn)、基因表達(dá)分析、突變檢測及模式生物研究等，并且這幾方面都與生物信息學(xué)密切相關(guān),（二）功能基因組學(xué),16,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,1識別和鑒定基因信息2注釋基因產(chǎn)物的功能3研究基因組的表達(dá)調(diào)控4研究基因組的多樣性5比較基因組學(xué)研究,17,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,三、基因組學(xué)相關(guān)學(xué)科的誕生,新生學(xué)科：疾病基因組學(xué)（diseasegenomics）藥物基因組學(xué)（phamarcogenomics）營養(yǎng)基因組學(xué)（nutritionalgenomics）環(huán)境基因組學(xué)（environmentalgenomics）病理基因組學(xué)（pathogenomics）生殖基因組學(xué)（reproductivegenomics）群體基因組學(xué)（populationgenomics）生物信息學(xué)（bioinformatics）,18,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,*蛋白質(zhì)組學(xué)是從整體水平研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及其活動規(guī)律的科學(xué)。*蛋白質(zhì)組學(xué)是對不同時間和空間發(fā)揮功能的特定蛋白質(zhì)群體的研究*總體上分為：對蛋白質(zhì)表達(dá)模式的研究對蛋白質(zhì)組功能模式的研究,一、蛋白質(zhì)組學(xué)的概念,第3節(jié)蛋白質(zhì)組學(xué)研究,19,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,蛋白質(zhì)組作用、成分鑒定、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、新型蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、同源蛋白質(zhì)比較、蛋白質(zhì)加工和修飾分析基因產(chǎn)物識別、基因功能鑒定、基因調(diào)控機制分析及對蛋白質(zhì)表達(dá)后在細(xì)胞內(nèi)的定位研究重要生命活動的分子機制研究分子醫(yī)學(xué)方面的研究,二、蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容,20,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,三、蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)體系,蛋白質(zhì)組學(xué)研究包括三個主要步驟：蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)鑒定鑒定結(jié)果的存儲、處理、對比和分析,21,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)體系包括：樣品制備、雙向凝膠電泳、蛋白質(zhì)染色、凝膠圖像分析、蛋白質(zhì)分析、蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫其中雙向凝膠電泳技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)、計算機圖像分析與數(shù)據(jù)處理技術(shù)是三大基本支撐技術(shù),22,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（一）蛋白質(zhì)分離技術(shù),蛋白質(zhì)分離技術(shù)主要包括雙向凝膠電泳、雙向高效柱層析等1雙向凝膠電泳第一向是基于蛋白質(zhì)的等電點不同采用等電聚焦的方法分離第二向是按分子量大小的不同采用SDS-PAGE分離,23,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,2雙向高效柱層析先將蛋白質(zhì)混合樣品進(jìn)行一次凝膠過濾（分子篩）層析再利用蛋白質(zhì)表面疏水性質(zhì)進(jìn)行反向柱層析分離,24,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（二）蛋白質(zhì)鑒定技術(shù),Edman降解法測定N-末端序列質(zhì)譜技術(shù)氨基酸組成分析,目前質(zhì)譜技術(shù)已成為蛋白質(zhì)鑒定的核心技術(shù),25,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（三）生物信息學(xué),生物信息學(xué)常由數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件三大部分組成能高效地進(jìn)行基因組、蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析，而且可以對已知或新的基因產(chǎn)物進(jìn)行全面的功能分析,26,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（四）蛋白質(zhì)相互作用的研究方法,常規(guī)技術(shù)：蛋白質(zhì)親和層析、免疫印跡、免疫共沉淀及蛋白質(zhì)交聯(lián)等新技術(shù)：酵母雙雜交統(tǒng)和反向雜交系統(tǒng)、噬菌體展示、生物傳感芯片質(zhì)譜、及蛋白質(zhì)工程中的定點誘變技術(shù)等,27,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)研究在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,第4節(jié),28,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,一、基因組學(xué)研究在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,（一）用于人類疾病相關(guān)基因鑒定（二）用于癌癥研究（三）用于基因與環(huán)境相互作用研究（四）用于了解遺傳因素在人類健康和疾病中作用的研究（五）用于傳染性疾病研究（六）用于