生化組學(xué)與醫(yī)學(xué)

1、目錄目錄第二十六章第二十六章組學(xué)與醫(yī)學(xué)組學(xué)與醫(yī)學(xué)-omics and Medicine目錄目錄組學(xué)的定義n組學(xué)（Omics）： 基于組群或集合的認(rèn)識，注重事物的整體性目錄目錄目錄目錄第一節(jié)第一節(jié)基因組學(xué)基因組學(xué) Genomics Genomics目錄目錄基因組基因組(genome)(genome)一個細(xì)胞（或病毒）所載的全部遺傳信息，它一個細(xì)胞（或病毒）所載的全部遺傳信息，它代表了一種生物所具有的全部遺傳信息。對真代表了一種生物所具有的全部遺傳信息。對真核生物體而言，基因組是指一套完整單倍體核生物體而言，基因組是指一套完整單倍體DNADNA（染色體（染色體DNADNA）及線粒體或葉綠體）及線粒

2、體或葉綠體DNADNA的的全部序列，既有編碼序列，也有大量存在的非全部序列，既有編碼序列，也有大量存在的非編碼序列。編碼序列。 目錄目錄基因組學(xué)基因組學(xué)(genomics)是闡明整個基因組的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系以及是闡明整個基因組的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系以及基因之間相互作用的科學(xué)。基因之間相互作用的科學(xué)。 一、基因組學(xué)包含結(jié)構(gòu)基因組學(xué)、功能一、基因組學(xué)包含結(jié)構(gòu)基因組學(xué)、功能基因組學(xué)和比較基因組學(xué)基因組學(xué)和比較基因組學(xué) 目錄目錄基因組學(xué)包括基因組學(xué)包括3個不同的亞領(lǐng)域個不同的亞領(lǐng)域結(jié)構(gòu)基因組學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structural genomics) 功能基因組學(xué)功能基因組學(xué)(functional g

3、enomics)比較基因組學(xué)比較基因組學(xué)(comparative genomics) 基因組學(xué)概念基因組學(xué)概念目錄目錄二、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的主要任務(wù)是基因二、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的主要任務(wù)是基因組作圖和大規(guī)模測序組作圖和大規(guī)模測序 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structural genomics)(structural genomics)是通過是通過HGPHGP的實(shí)施來完成的。的實(shí)施來完成的。 HGPHGP的內(nèi)容就是制作高分辨率的人類遺傳圖的內(nèi)容就是制作高分辨率的人類遺傳圖和物理圖，最終完成人類和其它重要模式生和物理圖，最終完成人類和其它重要模式生物全部基因組物全部基因組DNADNA序列測定，因此序列測定

4、，因此HGPHGP屬于屬于結(jié)構(gòu)基因組學(xué)范疇。結(jié)構(gòu)基因組學(xué)范疇。目錄目錄（一）遺傳作圖和物理作圖是繪制人類基（一）遺傳作圖和物理作圖是繪制人類基因組草圖的重要策略因組草圖的重要策略 1遺傳作圖就是繪制連鎖圖遺傳作圖就是繪制連鎖圖 遺傳圖（遺傳圖（genetic map）又稱連鎖圖（）又稱連鎖圖（linkage map）。）。遺傳作圖（遺傳作圖（genetic mapping）就是確定連鎖的遺傳標(biāo)志位）就是確定連鎖的遺傳標(biāo)志位點(diǎn)在一條染色體上的排列順序以及它們之間的相對遺傳距點(diǎn)在一條染色體上的排列順序以及它們之間的相對遺傳距離，用厘摩爾根（離，用厘摩爾根（centi-Morgan，cM）表示，當(dāng)兩

5、個遺傳）表示，當(dāng)兩個遺傳標(biāo)記之間的重組值為標(biāo)記之間的重組值為1%時，圖距即為時，圖距即為1 cM。 目錄目錄5 5 5 5 3 3 3 3 遺傳重組做圖原理遺傳重組做圖原理AaBbAabB目錄目錄（1）限制性片段長度多態(tài)性（）限制性片段長度多態(tài)性（RFLP） （2） 可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（VNTR） （3）單核苷酸多態(tài)性（）單核苷酸多態(tài)性（SNP） 遺傳重組做圖常用標(biāo)記遺傳重組做圖常用標(biāo)記目錄目錄2物理作圖就是描繪雜交圖、限制性酶切圖物理作圖就是描繪雜交圖、限制性酶切圖及克隆系圖及克隆系圖 物理作圖包括：物理作圖包括： 熒光原位雜交圖（熒光原位雜交圖（fluorescen

6、t in situ hybridization map，F(xiàn)ISH map）：將熒光標(biāo)記的探針與染色體雜）：將熒光標(biāo)記的探針與染色體雜交確定分子標(biāo)記所在的位置；交確定分子標(biāo)記所在的位置； 限制性酶切圖（限制性酶切圖（restriction map）；將限制性酶切位）；將限制性酶切位點(diǎn)標(biāo)定在點(diǎn)標(biāo)定在DNA分子的相對位置；分子的相對位置； 克隆相連重疊群圖（克隆相連重疊群圖（clone contig map）酵母人工染色體（酵母人工染色體（yeast artificial chromosome，YAC）細(xì)菌人工染色體（細(xì)菌人工染色體（bacterial artificial chromosome，B

7、AC） 目錄目錄熒光原位雜交圖熒光原位雜交圖目錄目錄限制性酶切圖限制性酶切圖目錄目錄克隆相連重疊群圖克隆相連重疊群圖目錄目錄（二）通過（二）通過BAC克隆系、鳥槍法等完成大規(guī)克隆系、鳥槍法等完成大規(guī)模模DNA測序測序 1BAC克隆系的構(gòu)建是大規(guī)?？寺∠档臉?gòu)建是大規(guī)模DNA測序的基礎(chǔ)測序的基礎(chǔ) BAC是一種裝載是一種裝載DNA大片段的克隆載體系大片段的克隆載體系統(tǒng)，用于人、動物和植物基因組文庫構(gòu)建。統(tǒng)，用于人、動物和植物基因組文庫構(gòu)建。BAC具有插入片段較大（數(shù)具有插入片段較大（數(shù)kb數(shù)百數(shù)百 kb）、嵌合率）、嵌合率低、遺傳穩(wěn)定性好、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。低、遺傳穩(wěn)定性好、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。 目錄目錄

8、2鳥槍法是大規(guī)模鳥槍法是大規(guī)模DNA測序的重要方法測序的重要方法 步驟：步驟： 建立高度隨機(jī)、插入片段大小為建立高度隨機(jī)、插入片段大小為1.6 kb到到4 kb左右的左右的基因組文庫；基因組文庫； 高效、大規(guī)模的克隆雙向測序；高效、大規(guī)模的克隆雙向測序； 序列組裝（序列組裝（sequence assembly）：借助軟件將所測得）：借助軟件將所測得的序列進(jìn)行組裝，產(chǎn)生一定數(shù)量的相連重疊群；的序列進(jìn)行組裝，產(chǎn)生一定數(shù)量的相連重疊群； 缺口填補(bǔ)：利用引物延伸或其他方法對缺口填補(bǔ)：利用引物延伸或其他方法對BAC克隆中還克隆中還存在的缺口進(jìn)行填補(bǔ)。存在的缺口進(jìn)行填補(bǔ)。 目錄目錄鳥槍法測序的原理與策略鳥

9、槍法測序的原理與策略 目錄目錄n三代測序技術(shù): n第一代技術(shù)：化學(xué)法，Sanger法，焦磷酸測序n第二代技術(shù)：循環(huán)芯片技術(shù)，包括illumina， proton等測序平臺， 能并行大規(guī)模測序n第三代技術(shù)：單分子測序，有SMRT， nanopore，能單分子測定，同時測序長度達(dá)10kb3高通量測序技術(shù)大大加快了基因組高通量測序技術(shù)大大加快了基因組DNA測序進(jìn)度測序進(jìn)度 目錄目錄（一）雙脫氧法和化學(xué)降解法是兩種常規(guī)的（一）雙脫氧法和化學(xué)降解法是兩種常規(guī)的DNA測序方法測序方法 Sanger雙脫氧測序（雙脫氧測序（dideoxy sequencing）法）法 目錄目錄Maxam-Gilbert化學(xué)降

10、解測序法化學(xué)降解測序法 目錄目錄（二）全自動激光熒光（二）全自動激光熒光DNA測序技術(shù)的原理測序技術(shù)的原理基于基于Sanger雙脫氧法雙脫氧法 1. 四色熒光法：四色熒光法：采用四種不同的熒光染料標(biāo)記同一引物或采用四種不同的熒光染料標(biāo)記同一引物或4種不同的種不同的終止底物終止底物ddNTP，最終結(jié)果均相當(dāng)于賦予，最終結(jié)果均相當(dāng)于賦予DNA片段片段4種不種不同的顏色。因此，一個樣品的同的顏色。因此，一個樣品的4個反應(yīng)產(chǎn)物可在同一個泳個反應(yīng)產(chǎn)物可在同一個泳道內(nèi)電泳。道內(nèi)電泳。2. 單色熒光法：單色熒光法：采用單一熒光染料標(biāo)記引物采用單一熒光染料標(biāo)記引物5-端或端或dNTP，所有產(chǎn)物，所有產(chǎn)物的的5

11、-末端均帶上了同一種熒光標(biāo)記，一個樣品的四個反應(yīng)末端均帶上了同一種熒光標(biāo)記，一個樣品的四個反應(yīng)必須分別進(jìn)行，相應(yīng)產(chǎn)物也必須在四個不同的泳道內(nèi)電泳必須分別進(jìn)行，相應(yīng)產(chǎn)物也必須在四個不同的泳道內(nèi)電泳目錄目錄（三）焦磷酸測序是一種基于發(fā)光法測定焦磷（三）焦磷酸測序是一種基于發(fā)光法測定焦磷酸的測序技術(shù)酸的測序技術(shù) 焦磷酸測序技術(shù)操作簡單，焦磷酸測序技術(shù)操作簡單，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可應(yīng)用于單核結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可應(yīng)用于單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)（苷酸多態(tài)性位點(diǎn)（SNP）分析、）分析、等位基因頻率測定、細(xì)菌和病等位基因頻率測定、細(xì)菌和病毒等微生物的分型鑒定、毒等微生物的分型鑒定、CpG甲基化分析、掃描與疾病相關(guān)甲基化分析

12、、掃描與疾病相關(guān)基因序列中的突變點(diǎn)等領(lǐng)域?；蛐蛄兄械耐蛔凕c(diǎn)等領(lǐng)域。該方法的測序長度一般短于該方法的測序長度一般短于Sanger法。法。 目錄目錄（四）循環(huán)芯片測序被稱為第二代測序技術(shù)（四）循環(huán)芯片測序被稱為第二代測序技術(shù) 循環(huán)芯片測序（循環(huán)芯片測序（cyclic-array sequencing） 可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行化分析可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行化分析 不需電泳，設(shè)備易于微型化不需電泳，設(shè)備易于微型化 樣本和試劑的消耗量降低，降低了測序成本樣本和試劑的消耗量降低，降低了測序成本 優(yōu)勢：優(yōu)勢：技術(shù)平臺：技術(shù)平臺：454測序、測序、Solexa測序（測序（Illumina測序）、測序）、SOLiD測序等。

13、測序等。 目錄目錄基本流程：基本流程： 將基因組將基因組DNA隨機(jī)切割成為小片段隨機(jī)切割成為小片段DNA； 在所獲小片段在所獲小片段DNA分子的末端連上接頭，然分子的末端連上接頭，然后變性得到單鏈模板文庫；后變性得到單鏈模板文庫； 將帶接頭的單鏈小片段將帶接頭的單鏈小片段DNA文庫固定于固體文庫固定于固體表面；表面； 對固定片段進(jìn)行克隆擴(kuò)增，從而制成對固定片段進(jìn)行克隆擴(kuò)增，從而制成polony芯片。芯片。 針對芯片上的針對芯片上的DNA，利用聚合酶或連接酶進(jìn)，利用聚合酶或連接酶進(jìn)行一系列循環(huán)反應(yīng)，通過讀取堿基連接到行一系列循環(huán)反應(yīng)，通過讀取堿基連接到DNA鏈過程中釋放出的光學(xué)信號而間接確定鏈過

14、程中釋放出的光學(xué)信號而間接確定堿基序列。堿基序列。目錄目錄（五）單分子測序技術(shù)被稱為第三代測序技術(shù)（五）單分子測序技術(shù)被稱為第三代測序技術(shù) 主要策略：主要策略： 通過摻入并檢測熒光標(biāo)記的核苷酸，來實(shí)現(xiàn)單分通過摻入并檢測熒光標(biāo)記的核苷酸，來實(shí)現(xiàn)單分子測序，如單分子實(shí)時技術(shù)（子測序，如單分子實(shí)時技術(shù)（single molecule real time technology，SMRT）；）； 利用利用DNA聚合酶在聚合酶在DNA合成時的天然化學(xué)方式合成時的天然化學(xué)方式來實(shí)現(xiàn)單分子測序；來實(shí)現(xiàn)單分子測序； 直接讀取單分子直接讀取單分子DNA序列信息。序列信息。 目錄目錄（三）生物信息學(xué)是預(yù)測基因組結(jié)構(gòu)

15、和功能的（三）生物信息學(xué)是預(yù)測基因組結(jié)構(gòu)和功能的重要手段重要手段 三大生物信息中心：三大生物信息中心： 美國國家生物技術(shù)信息中心（美國國家生物技術(shù)信息中心（NCBI， ）歐洲生物信息研究所（歐洲生物信息研究所（EBI， ）日本日本DNA數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫（DDBJ， ） GenBank（ /Genbank）是）是NIH的基因序的基因序列數(shù)據(jù)庫，包含所有已知的核苷酸及蛋白質(zhì)序列、以及與之列數(shù)據(jù)庫，包含所有已知的核苷酸及蛋白質(zhì)序列、以及與之相關(guān)的生物學(xué)信息和參考文獻(xiàn)，是世界上的權(quán)威序列數(shù)據(jù)庫。相關(guān)的生物學(xué)信息和參考文獻(xiàn)，是世界上的權(quán)威序列數(shù)據(jù)庫。 目錄目錄三、功能基因組學(xué)系統(tǒng)探討基因三、功能基因組學(xué)系

16、統(tǒng)探討基因的活動規(guī)律的活動規(guī)律 功能基因組學(xué)的主要研究內(nèi)容包括基因組的功能基因組學(xué)的主要研究內(nèi)容包括基因組的表達(dá)、基因組功能注釋、基因組表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及表達(dá)、基因組功能注釋、基因組表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及機(jī)制的研究等。它從整體水平上研究一種組織或機(jī)制的研究等。它從整體水平上研究一種組織或細(xì)胞在同一時間或同一條件下所表達(dá)基因的種類、細(xì)胞在同一時間或同一條件下所表達(dá)基因的種類、數(shù)量、功能及在基因組中的定位，或同一細(xì)胞在數(shù)量、功能及在基因組中的定位，或同一細(xì)胞在不同狀態(tài)下基因表達(dá)的差異。不同狀態(tài)下基因表達(dá)的差異。 目錄目錄（一）通過全基因組掃描鑒定（一）通過全基因組掃描鑒定DNA序列中的基因序列中的基因 （二）

17、通過（二）通過BLAST等程序搜索同源基因等程序搜索同源基因 （三）通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證基因功能（三）通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證基因功能 （四）通過轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組描述基因表達(dá)模式（四）通過轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組描述基因表達(dá)模式 目錄目錄生物信息學(xué)預(yù)測啟動子生物信息學(xué)預(yù)測啟動子 1. 用啟動子數(shù)據(jù)庫和啟動子預(yù)測算法定義啟動子用啟動子數(shù)據(jù)庫和啟動子預(yù)測算法定義啟動子 在定義啟動子或預(yù)測分析啟動子結(jié)構(gòu)時應(yīng)包括啟在定義啟動子或預(yù)測分析啟動子結(jié)構(gòu)時應(yīng)包括啟動子區(qū)域的動子區(qū)域的3個部分個部分 核心啟動子（核心啟動子（core promoter）；）； 近端啟動子（近端啟動子（proximal promoter）：含有幾個）

18、：含有幾個調(diào)控元件的區(qū)域，其范圍一般涉及調(diào)控元件的區(qū)域，其范圍一般涉及TSS上游幾百個堿基；上游幾百個堿基； 遠(yuǎn)端啟動子（遠(yuǎn)端啟動子（distal promoter）：范圍涉及）：范圍涉及TSS上游幾千個堿基，含有增強(qiáng)子和沉默子等元件。上游幾千個堿基，含有增強(qiáng)子和沉默子等元件。 目錄目錄2. 預(yù)測啟動子的其他結(jié)構(gòu)特征預(yù)測啟動子的其他結(jié)構(gòu)特征 啟動子區(qū)域的其他結(jié)構(gòu)特征包括啟動子區(qū)域的其他結(jié)構(gòu)特征包括GC含量、含量、CpG比比率、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)、堿基組成及核心啟動子元件等。率、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)、堿基組成及核心啟動子元件等。 用于啟動子預(yù)測的數(shù)據(jù)庫：用于啟動子預(yù)測的數(shù)據(jù)庫：EPD（eukaryot

19、ic promoter databases）數(shù)據(jù)庫，主要預(yù)測真核）數(shù)據(jù)庫，主要預(yù)測真核RNA聚合聚合酶酶型啟動子，數(shù)據(jù)庫中的所有啟動子數(shù)據(jù)信息都經(jīng)過型啟動子，數(shù)據(jù)庫中的所有啟動子數(shù)據(jù)信息都經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)；實(shí)驗(yàn)證實(shí)；TRRD（transcription regulatory region databases）是一個轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)來源于已發(fā)）是一個轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)來源于已發(fā)表的科學(xué)論文。表的科學(xué)論文。 目錄目錄一、用功能獲得策略鑒定基因功能一、用功能獲得策略鑒定基因功能 基因功能獲得策略的本質(zhì)是將目的基因直基因功能獲得策略的本質(zhì)是將目的基因直接導(dǎo)入某一細(xì)胞或個體中，使其獲得新的或更接導(dǎo)

20、入某一細(xì)胞或個體中，使其獲得新的或更高水平的表達(dá)，通過細(xì)胞或個體生物性狀的變高水平的表達(dá)，通過細(xì)胞或個體生物性狀的變化來研究基因功能?；瘉硌芯炕蚬δ堋?方法：方法： 轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)基因敲入技術(shù)基因敲入技術(shù) 目錄目錄（一）用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得基因功能（一）用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得基因功能 轉(zhuǎn)基因技術(shù)（轉(zhuǎn)基因技術(shù)（transgenic technology）是指將外源基因?qū)耄┦侵笇⑼庠椿驅(qū)胧芫鸦蚺咛ジ杉?xì)胞（受精卵或胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell），即），即ES細(xì)胞，通過細(xì)胞，通過隨機(jī)重組使外源基因插入細(xì)胞染色體隨機(jī)重組使外源基因插入細(xì)胞染色體DNA，隨后將受精卵或，隨后將受

21、精卵或ES細(xì)胞植入假孕受體動物的子宮，使得外源基因能夠隨細(xì)胞分裂遺細(xì)胞植入假孕受體動物的子宮，使得外源基因能夠隨細(xì)胞分裂遺傳給后代。傳給后代。 轉(zhuǎn)基因動物（轉(zhuǎn)基因動物（transgenic animal）是指應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培）是指應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出的攜帶外源基因，并能穩(wěn)定遺傳的動物，其制備步驟主育出的攜帶外源基因，并能穩(wěn)定遺傳的動物，其制備步驟主要包括轉(zhuǎn)基因表達(dá)載體的構(gòu)建、外源基因的導(dǎo)入和鑒定、轉(zhuǎn)要包括轉(zhuǎn)基因表達(dá)載體的構(gòu)建、外源基因的導(dǎo)入和鑒定、轉(zhuǎn)基因動物的獲得和鑒定、轉(zhuǎn)基因動物品系的繁育等。轉(zhuǎn)基因基因動物的獲得和鑒定、轉(zhuǎn)基因動物品系的繁育等。轉(zhuǎn)基因小鼠最為常見。小鼠最為常見。 目錄目錄目錄

22、目錄（二）用基因敲入技術(shù)獲得基因的功能（二）用基因敲入技術(shù)獲得基因的功能 基因敲入（基因敲入（gene knock-in）是通過同源重組）是通過同源重組的方法，用某一基因替換另一基因，或?qū)⒁粋€設(shè)的方法，用某一基因替換另一基因，或?qū)⒁粋€設(shè)計(jì)好的基因片段插入到基因組的特定位點(diǎn)，使之計(jì)好的基因片段插入到基因組的特定位點(diǎn)，使之表達(dá)并發(fā)揮作用。表達(dá)并發(fā)揮作用。通過基因敲入可以研究特定基因在體內(nèi)的功通過基因敲入可以研究特定基因在體內(nèi)的功能；也可以與之前的基因的功能進(jìn)行比較；或?qū)⒛埽灰部梢耘c之前的基因的功能進(jìn)行比較；或?qū)⒄；蛞牖蚪M中置換突變基因以達(dá)到靶向正?；蛞牖蚪M中置換突變基因以達(dá)到靶向基因

23、治療的目的?；蛑委煹哪康摹?目錄目錄基因敲入是基因打靶（基因敲入是基因打靶（gene targeting）技術(shù)）技術(shù)的一種?；虼虬惺且环N按預(yù)期方式準(zhǔn)確改造生的一種?；虼虬惺且环N按預(yù)期方式準(zhǔn)確改造生物遺傳信息的實(shí)驗(yàn)手段。除基因敲入外，基因打物遺傳信息的實(shí)驗(yàn)手段。除基因敲入外，基因打靶還包括基因敲除、點(diǎn)突變、缺失突變、染色體靶還包括基因敲除、點(diǎn)突變、缺失突變、染色體大片段刪除等。大片段刪除等?；虼虬信c轉(zhuǎn)基因技術(shù)均可用于基因功能研基因打靶與轉(zhuǎn)基因技術(shù)均可用于基因功能研究，但二者的最大區(qū)別就是基因打靶能去除和究，但二者的最大區(qū)別就是基因打靶能去除和/或或替換生物體內(nèi)的固有基因，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)則未

24、去替換生物體內(nèi)的固有基因，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)則未去除或替換固有基因。目前，基因打靶已成為研究除或替換固有基因。目前，基因打靶已成為研究基因功能最直接和最有效的方法之一?；蚬δ茏钪苯雍妥钣行У姆椒ㄖ弧?目錄目錄二、用功能失活策略鑒定基因功能二、用功能失活策略鑒定基因功能 基因功能失活策略的本質(zhì)是將細(xì)胞或個體基因功能失活策略的本質(zhì)是將細(xì)胞或個體的某一基因功能部分或全部失活后，通過觀察的某一基因功能部分或全部失活后，通過觀察細(xì)胞生物學(xué)行為或個體遺傳性狀表型的變化來細(xì)胞生物學(xué)行為或個體遺傳性狀表型的變化來鑒定基因的功能。鑒定基因的功能。 方法：方法： 基因敲除基因敲除基因沉默基因沉默 目錄目錄基因敲除（

25、基因敲除（gene knock-out）屬于基因打靶技術(shù)的一）屬于基因打靶技術(shù)的一種，其利用同源重組的原理，在種，其利用同源重組的原理，在ES細(xì)胞中定點(diǎn)破壞內(nèi)源細(xì)胞中定點(diǎn)破壞內(nèi)源基因，然后利用基因，然后利用ES細(xì)胞發(fā)育的全能性，獲得帶有預(yù)定基細(xì)胞發(fā)育的全能性，獲得帶有預(yù)定基因缺陷的雜合子，通過遺傳育種最終獲得目的基因缺陷的因缺陷的雜合子，通過遺傳育種最終獲得目的基因缺陷的純合個體。純合個體。 （一）用基因敲除技術(shù)使基因功能完全缺失（一）用基因敲除技術(shù)使基因功能完全缺失 條件性基因敲除（條件性基因敲除（conditional gene knock-out）可以）可以更加明確地在時間和空間上操作基

26、因靶位，敲除效果更加更加明確地在時間和空間上操作基因靶位，敲除效果更加精確可靠，理論上可達(dá)到對任何基因在不同發(fā)育階段和不精確可靠，理論上可達(dá)到對任何基因在不同發(fā)育階段和不同器官、組織的選擇性敲除。同器官、組織的選擇性敲除。 目錄目錄目錄目錄（二）用基因沉默技術(shù)可使基因功能部分缺失（二）用基因沉默技術(shù)可使基因功能部分缺失 1. 用用RNA干擾技術(shù)研究基因功能干擾技術(shù)研究基因功能 2. 用用miRNA技術(shù)研究基因功能技術(shù)研究基因功能 3. 用反義用反義RNA技術(shù)研究基因功能技術(shù)研究基因功能 4. 核酶（核酶（ribozyme）技術(shù)）技術(shù) 利用利用RNAi能在短時間內(nèi)高效特異地抑制靶基因表能在短時間

27、內(nèi)高效特異地抑制靶基因表達(dá)的特點(diǎn)，可以很方便地研究基因的功能。達(dá)的特點(diǎn)，可以很方便地研究基因的功能。 通過與通過與mRNA不完全互補(bǔ)配對結(jié)合而抑制翻譯，不完全互補(bǔ)配對結(jié)合而抑制翻譯，一種一種miRNA可沉默多個靶基因?？沙聊鄠€靶基因。 通過反義通過反義RNA與細(xì)胞中的與細(xì)胞中的mRNA特異性結(jié)合，從特異性結(jié)合，從而抑制相應(yīng)而抑制相應(yīng)mRNA的翻譯。的翻譯。 核酶通過剪切靶核酶通過剪切靶RNA分子而抑制基因的表達(dá)。分子而抑制基因的表達(dá)。 目錄目錄三、用隨機(jī)突變篩選策略鑒定基因功能三、用隨機(jī)突變篩選策略鑒定基因功能 隨機(jī)突變篩選策略的第一步是通過物理誘變、隨機(jī)突變篩選策略的第一步是通過物理誘變、

28、化學(xué)誘變或生物技術(shù)產(chǎn)生大量的基因組化學(xué)誘變或生物技術(shù)產(chǎn)生大量的基因組DNA突變。突變。乙基亞硝基脲（乙基亞硝基脲（ENU）是一種化學(xué)誘變劑，它通）是一種化學(xué)誘變劑，它通過對基因組過對基因組DNA堿基的烷基化修飾，誘導(dǎo)堿基的烷基化修飾，誘導(dǎo)DNA在在復(fù)制時發(fā)生錯配而產(chǎn)生突變。它主要誘發(fā)單堿基復(fù)制時發(fā)生錯配而產(chǎn)生突變。它主要誘發(fā)單堿基突變，造成單個基因發(fā)生突變。突變，造成單個基因發(fā)生突變。ENU的突變效率的突變效率非常高。非常高?；虿东@（基因捕獲（gene trapping）技術(shù)也是一種產(chǎn)）技術(shù)也是一種產(chǎn)生大規(guī)模隨機(jī)插入突變的便利手段，對于揭示基生大規(guī)模隨機(jī)插入突變的便利手段，對于揭示基因序列所

29、對應(yīng)的基因功能具有重要的應(yīng)用價值。因序列所對應(yīng)的基因功能具有重要的應(yīng)用價值。 目錄目錄第二節(jié)第二節(jié) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄 組組 學(xué)學(xué)Transcriptomics 目錄目錄轉(zhuǎn)錄組（轉(zhuǎn)錄組（transcriptome）指生命單元（通）指生命單元（通常是一種細(xì)胞）所能轉(zhuǎn)錄出來的可直接參與蛋常是一種細(xì)胞）所能轉(zhuǎn)錄出來的可直接參與蛋白質(zhì)翻譯的白質(zhì)翻譯的mRNA（編碼（編碼RNA）總和，而其他）總和，而其他所有非編碼所有非編碼RNA均可歸為均可歸為RNA組（組（RNome）。）。 轉(zhuǎn)錄組學(xué)（轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics）是在整體水）是在整體水平上研究細(xì)胞編碼基因轉(zhuǎn)錄情況及轉(zhuǎn)錄調(diào)控平上研究細(xì)胞編碼基因轉(zhuǎn)

30、錄情況及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的科學(xué)。規(guī)律的科學(xué)。 目錄目錄一、轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究全部一、轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究全部mRNA的的表達(dá)及功能表達(dá)及功能 轉(zhuǎn)錄組學(xué)就是要闡明生物體或細(xì)胞在特定生理或病理轉(zhuǎn)錄組學(xué)就是要闡明生物體或細(xì)胞在特定生理或病理狀態(tài)下表達(dá)的所有種類的狀態(tài)下表達(dá)的所有種類的mRNA及其功能。目前，轉(zhuǎn)錄組及其功能。目前，轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究的側(cè)重點(diǎn)涉及基因轉(zhuǎn)錄的區(qū)域、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)、學(xué)研究的側(cè)重點(diǎn)涉及基因轉(zhuǎn)錄的區(qū)域、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)、染色質(zhì)修飾點(diǎn)、染色質(zhì)修飾點(diǎn)、DNA甲基化位點(diǎn)等。甲基化位點(diǎn)等。 轉(zhuǎn)錄組研究的主要技術(shù)：轉(zhuǎn)錄組研究的主要技術(shù)： 微陣列（微陣列（microarray）基因表達(dá)系列分析（基因表達(dá)系列分析（

31、SAGE）大規(guī)模平行信號測序系統(tǒng)（大規(guī)模平行信號測序系統(tǒng)（MPSS）RNA-seq 目錄目錄研究細(xì)胞內(nèi)非編碼小分子研究細(xì)胞內(nèi)非編碼小分子RNA的種類、時空表達(dá)的種類、時空表達(dá)情況及其生物學(xué)意義。情況及其生物學(xué)意義。RNA組定義組定義二、二、RNA組學(xué)研究非編碼組學(xué)研究非編碼RNA的集合的集合 目錄目錄二、二、RNA組學(xué)研究非編碼組學(xué)研究非編碼RNA的集合的集合 這些小分子這些小分子RNA包括包括snRNA、snoRNA、scRNA、催化性小、催化性小RNA、siRNA、miRNA等。這等。這些調(diào)控型小分子非編碼些調(diào)控型小分子非編碼RNA，在基因的轉(zhuǎn)錄和翻，在基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯、細(xì)胞分化和個體發(fā)育

32、、遺傳和表觀遺傳等生譯、細(xì)胞分化和個體發(fā)育、遺傳和表觀遺傳等生命活動中發(fā)揮重要的組織和調(diào)控作用命活動中發(fā)揮重要的組織和調(diào)控作用, 從而形成了從而形成了細(xì)胞中高度復(fù)雜的細(xì)胞中高度復(fù)雜的RNA網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 目錄目錄第三節(jié)第三節(jié)蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 組組 學(xué)學(xué) Proteomics 目錄目錄蛋白質(zhì)組學(xué)（蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）以細(xì)胞、組織或）以細(xì)胞、組織或機(jī)體在特定時間和空間上表達(dá)的所有蛋白質(zhì)即蛋機(jī)體在特定時間和空間上表達(dá)的所有蛋白質(zhì)即蛋白質(zhì)組（白質(zhì)組（proteome）為研究對象，分析細(xì)胞內(nèi)）為研究對象，分析細(xì)胞內(nèi)動態(tài)變化的蛋白質(zhì)組成、表達(dá)水平與修飾狀態(tài)，動態(tài)變化的蛋白質(zhì)組成、表達(dá)水平與修飾

33、狀態(tài)，了解蛋白質(zhì)之間的相互作用與聯(lián)系，并在整體水了解蛋白質(zhì)之間的相互作用與聯(lián)系，并在整體水平上研究蛋白質(zhì)調(diào)控的活動規(guī)律，故又稱為全景平上研究蛋白質(zhì)調(diào)控的活動規(guī)律，故又稱為全景式蛋白質(zhì)表達(dá)譜（式蛋白質(zhì)表達(dá)譜（global protein expression profile）分析。）分析。 目錄目錄蛋白質(zhì)組研究相關(guān)的數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)組研究相關(guān)的數(shù)據(jù)庫 蛋白序列數(shù)據(jù)庫（蛋白序列數(shù)據(jù)庫（SWISS-PROT/TrEMBL； ）、）、基因序列數(shù)據(jù)庫（基因序列數(shù)據(jù)庫（GenBank，EMBL； ， ）、）、蛋白質(zhì)模式數(shù)據(jù)庫（蛋白質(zhì)模式數(shù)據(jù)庫（Prosite； sprot/prosite.html）、）、蛋白

34、質(zhì)二維凝膠電泳數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)二維凝膠電泳數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（PDB， ；FSSP， ），），蛋白翻譯后修飾數(shù)據(jù)庫（蛋白翻譯后修飾數(shù)據(jù)庫（O-GLYCBASE， ）目錄目錄一、蛋白質(zhì)組學(xué)研究細(xì)胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)組學(xué)研究細(xì)胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律的組成及其活動規(guī)律 蛋白質(zhì)組學(xué)的研究主要涉及兩個方面：一是蛋白質(zhì)組蛋白質(zhì)組學(xué)的研究主要涉及兩個方面：一是蛋白質(zhì)組表達(dá)模式的研究，即結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)（表達(dá)模式的研究，即結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)（structural proteomics）；二是蛋白質(zhì)組功能模式的研究，即功能蛋白）；二是蛋白質(zhì)組功能模式的研究，即功能蛋白質(zhì)組學(xué)（

35、質(zhì)組學(xué)（functional proteomics）。）。 目錄目錄（一）蛋白質(zhì)鑒定是蛋白質(zhì)組學(xué)的基本任務(wù)（一）蛋白質(zhì)鑒定是蛋白質(zhì)組學(xué)的基本任務(wù) （二）翻譯后修飾的鑒定有助于蛋白質(zhì)功能的闡明（二）翻譯后修飾的鑒定有助于蛋白質(zhì)功能的闡明 （三）蛋白質(zhì)功能確定是蛋白質(zhì)組學(xué)的根本目的（三）蛋白質(zhì)功能確定是蛋白質(zhì)組學(xué)的根本目的 一、蛋白質(zhì)組學(xué)研究內(nèi)容一、蛋白質(zhì)組學(xué)研究內(nèi)容目錄目錄二、二維電泳和質(zhì)譜是蛋白質(zhì)組學(xué)二、二維電泳和質(zhì)譜是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的常規(guī)技術(shù)研究的常規(guī)技術(shù) 二維凝膠電泳（二維凝膠電泳（2-DE）技術(shù)、質(zhì)譜（）技術(shù)、質(zhì)譜（MS）技術(shù)以及）技術(shù)以及大規(guī)模數(shù)據(jù)處理仍然是蛋白質(zhì)組學(xué)的三大基本支撐技術(shù)

36、。大規(guī)模數(shù)據(jù)處理仍然是蛋白質(zhì)組學(xué)的三大基本支撐技術(shù)。 蛋白質(zhì)組學(xué)研究的主要技術(shù)路線有兩條：蛋白質(zhì)組學(xué)研究的主要技術(shù)路線有兩條： 以以2-DE分離為核心的研究路線：混合蛋白首先通過分離為核心的研究路線：混合蛋白首先通過2-DE分離，然后進(jìn)行膠內(nèi)酶解，再用質(zhì)譜進(jìn)行鑒定。分離，然后進(jìn)行膠內(nèi)酶解，再用質(zhì)譜進(jìn)行鑒定。 以色譜分離為核心的技術(shù)路線：混合蛋白先進(jìn)行酶解，以色譜分離為核心的技術(shù)路線：混合蛋白先進(jìn)行酶解，經(jīng)色譜或多維色譜分離后，對肽段進(jìn)行串聯(lián)質(zhì)譜分析以經(jīng)色譜或多維色譜分離后，對肽段進(jìn)行串聯(lián)質(zhì)譜分析以實(shí)現(xiàn)蛋白的鑒定。實(shí)現(xiàn)蛋白的鑒定。 目錄目錄（一）二維電泳是分離蛋白質(zhì)組的有效方法（一）二維電泳是分

37、離蛋白質(zhì)組的有效方法 2-DE是分離蛋白質(zhì)組最基本的工具，其原理是分離蛋白質(zhì)組最基本的工具，其原理是蛋白質(zhì)在高壓電場作用下先進(jìn)行等電聚焦是蛋白質(zhì)在高壓電場作用下先進(jìn)行等電聚焦（isoelectric focusing，IEF）電泳，利用蛋白質(zhì)）電泳，利用蛋白質(zhì)分子的等電點(diǎn)不同使蛋白質(zhì)得以分離；隨后進(jìn)行分子的等電點(diǎn)不同使蛋白質(zhì)得以分離；隨后進(jìn)行SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE），按蛋），按蛋白質(zhì)分子量的大小進(jìn)行分離。白質(zhì)分子量的大小進(jìn)行分離。 目錄目錄蛋白質(zhì)的二維電泳蛋白質(zhì)的二維電泳 目錄目錄（二）質(zhì)譜技術(shù)是蛋白質(zhì)組鑒定的重要工具（二）質(zhì)譜技術(shù)是蛋白質(zhì)組鑒定的重要

38、工具 1用肽質(zhì)量指紋圖譜鑒定蛋白質(zhì)用肽質(zhì)量指紋圖譜鑒定蛋白質(zhì) 2用串聯(lián)質(zhì)譜鑒定蛋白質(zhì)用串聯(lián)質(zhì)譜鑒定蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)經(jīng)過酶解成肽段后，獲得所有肽段的分子質(zhì)量，蛋白質(zhì)經(jīng)過酶解成肽段后，獲得所有肽段的分子質(zhì)量，形成一個特異的肽質(zhì)量指紋圖譜（形成一個特異的肽質(zhì)量指紋圖譜（PMF），通過數(shù)據(jù)庫搜），通過數(shù)據(jù)庫搜索與比對，便可確定待分析蛋白質(zhì)分子的性質(zhì)。索與比對，便可確定待分析蛋白質(zhì)分子的性質(zhì)。 用用PMF方法不能鑒定的蛋白質(zhì)可通過質(zhì)譜技術(shù)獲得該方法不能鑒定的蛋白質(zhì)可通過質(zhì)譜技術(shù)獲得該蛋白質(zhì)一段或數(shù)段多肽的串聯(lián)質(zhì)譜（蛋白質(zhì)一段或數(shù)段多肽的串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）信息并通過）信息并通過數(shù)據(jù)庫檢索來鑒定該蛋白質(zhì)。

39、數(shù)據(jù)庫檢索來鑒定該蛋白質(zhì)。 目錄目錄蛋白質(zhì)的質(zhì)譜分析蛋白質(zhì)的質(zhì)譜分析 目錄目錄三、蛋白質(zhì)相互作用研究是認(rèn)識蛋白三、蛋白質(zhì)相互作用研究是認(rèn)識蛋白質(zhì)功能的重要內(nèi)容質(zhì)功能的重要內(nèi)容 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -蛋白質(zhì)相互作用是維持細(xì)胞生命活動的蛋白質(zhì)相互作用是維持細(xì)胞生命活動的基本方式?；痉绞?。 研究蛋白質(zhì)相互作用常用的方法有酵母雙雜交、研究蛋白質(zhì)相互作用常用的方法有酵母雙雜交、親和層析、免疫共沉淀、蛋白質(zhì)交聯(lián)、熒光共振能親和層析、免疫共沉淀、蛋白質(zhì)交聯(lián)、熒光共振能量轉(zhuǎn)移（量轉(zhuǎn)移（FRET）等。）等。 目錄目錄第四節(jié)第四節(jié)代代 謝謝 組組 學(xué)學(xué)Metabonomics 目錄目錄代謝組學(xué)（代謝組學(xué)（metab

40、onomics）就是測定一）就是測定一個生物個生物/細(xì)胞中所有的小分子（細(xì)胞中所有的小分子（Mr1 000 d）組成，描繪其動態(tài)變化規(guī)律，建立系統(tǒng)代謝圖組成，描繪其動態(tài)變化規(guī)律，建立系統(tǒng)代謝圖譜，并確定這些變化與生物過程的聯(lián)系。譜，并確定這些變化與生物過程的聯(lián)系。 目錄目錄一、代謝組學(xué)的任務(wù)是分析生物一、代謝組學(xué)的任務(wù)是分析生物/細(xì)胞細(xì)胞代謝產(chǎn)物的全貌代謝產(chǎn)物的全貌 代謝組學(xué)分為四個層次：代謝組學(xué)分為四個層次： 代謝物靶標(biāo)分析：對某個或某幾個特定組分的分代謝物靶標(biāo)分析：對某個或某幾個特定組分的分析；析； 代謝譜分析：對一系列預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)代謝物進(jìn)代謝譜分析：對一系列預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)代謝物進(jìn)行定量

41、分析；行定量分析； 代謝組學(xué)：對某一生物或細(xì)胞所有代謝物進(jìn)行定代謝組學(xué)：對某一生物或細(xì)胞所有代謝物進(jìn)行定性和定量分析；性和定量分析； 代謝指紋分析：不分離鑒定具體單一組分，而是代謝指紋分析：不分離鑒定具體單一組分，而是對代謝物整體進(jìn)行高通量的定性分析。對代謝物整體進(jìn)行高通量的定性分析。 目錄目錄代謝組學(xué)主要以生物體液為研究對象，如代謝組學(xué)主要以生物體液為研究對象，如血樣、尿樣等，另外還可采用完整的組織樣品、血樣、尿樣等，另外還可采用完整的組織樣品、組織提取液或細(xì)胞培養(yǎng)液等進(jìn)行研究。組織提取液或細(xì)胞培養(yǎng)液等進(jìn)行研究。 目錄目錄二、核磁共振、色譜及質(zhì)譜是代謝組學(xué)二、核磁共振、色譜及質(zhì)譜是代謝組學(xué)的

42、主要分析工具的主要分析工具 NMR：是當(dāng)前代謝組學(xué)研究中的主要技術(shù)。代謝組學(xué)：是當(dāng)前代謝組學(xué)研究中的主要技術(shù)。代謝組學(xué)中常用的中常用的NMR譜是氫譜（譜是氫譜（1H-NMR）、碳譜（）、碳譜（13C-NMR）及磷譜（）及磷譜（31P-NMR）；）； MS：按質(zhì)荷比（：按質(zhì)荷比（m/z）進(jìn)行各種代謝物的定性或定量分）進(jìn)行各種代謝物的定性或定量分析，可得到相應(yīng)的代謝產(chǎn)物譜；析，可得到相應(yīng)的代謝產(chǎn)物譜； 色譜色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)：這種聯(lián)用技術(shù)使樣品的分離、定質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)：這種聯(lián)用技術(shù)使樣品的分離、定性、定量一次完成，具有較高的靈敏度和選擇性。性、定量一次完成，具有較高的靈敏度和選擇性。目前常用的聯(lián)用技

43、術(shù)包括氣相色譜目前常用的聯(lián)用技術(shù)包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）和液相色譜）和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）。）。目錄目錄代謝組學(xué)研究的技術(shù)系統(tǒng)及手段代謝組學(xué)研究的技術(shù)系統(tǒng)及手段 目錄目錄三、代謝組學(xué)數(shù)據(jù)依賴模式識別技術(shù)三、代謝組學(xué)數(shù)據(jù)依賴模式識別技術(shù)進(jìn)行分析進(jìn)行分析 代謝組學(xué)所得信息可利用模式識別技術(shù)進(jìn)行代謝組學(xué)所得信息可利用模式識別技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以達(dá)到對樣本分類或判別的目的，包數(shù)據(jù)分析，以達(dá)到對樣本分類或判別的目的，包括無監(jiān)督模式識別和有監(jiān)督模式識別兩類。括無監(jiān)督模式識別和有監(jiān)督模式識別兩類。 目錄目錄第五節(jié)第五節(jié)其其 他他 組組 學(xué)學(xué) 目錄目錄一、糖組學(xué)研究生

44、命體聚糖多樣性及其一、糖組學(xué)研究生命體聚糖多樣性及其生物學(xué)功能生物學(xué)功能 糖組學(xué)（糖組學(xué)（glycomics）側(cè)重于糖鏈組成及其功）側(cè)重于糖鏈組成及其功能的研究，其主要研究對象為聚糖，具體內(nèi)容包能的研究，其主要研究對象為聚糖，具體內(nèi)容包括研究糖與糖之間、糖與蛋白質(zhì)之間、糖與核酸括研究糖與糖之間、糖與蛋白質(zhì)之間、糖與核酸之間的聯(lián)系和相互作用。之間的聯(lián)系和相互作用。 目錄目錄（一）糖組學(xué)分為結(jié)構(gòu)糖組學(xué)與功能糖組學(xué)（一）糖組學(xué)分為結(jié)構(gòu)糖組學(xué)與功能糖組學(xué)兩個分支兩個分支 糖組（糖組（glycome）指單個個體的全部聚糖，糖組學(xué)）指單個個體的全部聚糖，糖組學(xué)則對糖組（主要針對糖蛋白）進(jìn)行全面的分析研究，

45、包則對糖組（主要針對糖蛋白）進(jìn)行全面的分析研究，包括結(jié)構(gòu)和功能兩方面內(nèi)容，可為結(jié)構(gòu)糖組學(xué)（括結(jié)構(gòu)和功能兩方面內(nèi)容，可為結(jié)構(gòu)糖組學(xué)（structural glycomics）和功能糖組學(xué)（）和功能糖組學(xué)（functional glycomics）兩個）兩個分支。分支。 目錄目錄糖組學(xué)主要要回答糖組學(xué)主要要回答4個方面的問題：個方面的問題： 什么基因編碼糖蛋白，即基因信息（可歸入基因組學(xué)）；什么基因編碼糖蛋白，即基因信息（可歸入基因組學(xué)）； 糖基化的位點(diǎn)預(yù)測和證實(shí)；糖基化的位點(diǎn)預(yù)測和證實(shí)； 聚糖結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)信息；聚糖結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)信息； 糖基化功能，即功能信息。糖基化功能，即功能信息。 目錄目錄（二

46、）色譜分離（二）色譜分離/質(zhì)譜鑒定和糖微陣列技術(shù)質(zhì)譜鑒定和糖微陣列技術(shù)是糖組學(xué)研究的主要技術(shù)是糖組學(xué)研究的主要技術(shù) 1色譜分離與質(zhì)譜鑒定技術(shù)：糖的分子量和理化特色譜分離與質(zhì)譜鑒定技術(shù)：糖的分子量和理化特征很多是相同的，不能很好區(qū)分征很多是相同的，不能很好區(qū)分 2糖微陣列技術(shù)糖微陣列技術(shù) 3生物信息學(xué)生物信息學(xué) 糖微陣列技術(shù)是生物芯片中的一種，是將帶有氨基糖微陣列技術(shù)是生物芯片中的一種，是將帶有氨基的各種聚糖共價連接在包被有化學(xué)反應(yīng)活性表面的玻璃芯的各種聚糖共價連接在包被有化學(xué)反應(yīng)活性表面的玻璃芯片上，一塊芯片上可排列片上，一塊芯片上可排列200種以上的不同糖結(jié)構(gòu)，幾乎種以上的不同糖結(jié)構(gòu)，幾乎涵

47、蓋了全部末端糖的主要類型。涵蓋了全部末端糖的主要類型。 目錄目錄（三）糖組學(xué)與腫瘤的關(guān)系密切（三）糖組學(xué)與腫瘤的關(guān)系密切 已報(bào)道有多種血清糖蛋白可作為腎細(xì)胞癌、已報(bào)道有多種血清糖蛋白可作為腎細(xì)胞癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌等的標(biāo)記物；糖基化改變普乳腺癌、結(jié)直腸癌等的標(biāo)記物；糖基化改變普遍存在于腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中，分析糖基遍存在于腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中，分析糖基化修飾對于深入研究腫瘤的發(fā)生機(jī)制及診斷治化修飾對于深入研究腫瘤的發(fā)生機(jī)制及診斷治療有著重要的價值；糖基化差異也可用于構(gòu)建療有著重要的價值；糖基化差異也可用于構(gòu)建特異的多糖類癌癥疫苗，以發(fā)展新的免疫治療特異的多糖類癌癥疫苗，以發(fā)展新的免疫治療策

48、略。策略。 目錄目錄二、脂組學(xué)揭示生命體脂質(zhì)多樣性及二、脂組學(xué)揭示生命體脂質(zhì)多樣性及其代謝調(diào)控其代謝調(diào)控 脂組學(xué)（脂組學(xué)（lipidomics）就是對生物樣本中）就是對生物樣本中脂質(zhì)進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，從而揭示其在生脂質(zhì)進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，從而揭示其在生命活動和疾病中發(fā)揮的作用。命活動和疾病中發(fā)揮的作用。 目錄目錄（一）脂組學(xué)是代謝組學(xué)的一個分支（一）脂組學(xué)是代謝組學(xué)的一個分支 脂組學(xué)的研究內(nèi)容為生物體內(nèi)的所有脂質(zhì)分子，脂組學(xué)的研究內(nèi)容為生物體內(nèi)的所有脂質(zhì)分子，并以此為依據(jù)推測與脂質(zhì)作用的生物分子的變化，并以此為依據(jù)推測與脂質(zhì)作用的生物分子的變化，揭示脂質(zhì)在各種生命活動中的重要作用機(jī)制。通過揭

49、示脂質(zhì)在各種生命活動中的重要作用機(jī)制。通過研究脂質(zhì)提取物，可獲得脂質(zhì)組（研究脂質(zhì)提取物，可獲得脂質(zhì)組（lipidome）的信）的信息，了解在特定生理和病理狀態(tài)下脂質(zhì)的整體變化。息，了解在特定生理和病理狀態(tài)下脂質(zhì)的整體變化。 目錄目錄（二）脂組學(xué)研究的三大步驟（二）脂組學(xué)研究的三大步驟分離、分離、鑒定和數(shù)據(jù)庫檢索鑒定和數(shù)據(jù)庫檢索1樣品分離樣品分離 2脂質(zhì)鑒定脂質(zhì)鑒定 3數(shù)據(jù)庫檢索數(shù)據(jù)庫檢索 脂質(zhì)主要從細(xì)胞、血漿、組織等樣品中提取。脂質(zhì)主要從細(xì)胞、血漿、組織等樣品中提取。困難是脂質(zhì)的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，特別是不飽和鍵困難是脂質(zhì)的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，特別是不飽和鍵常規(guī)的技術(shù)有薄層色譜、氣相色譜常規(guī)的技術(shù)有薄層色

50、譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、電噴質(zhì)譜聯(lián)用、電噴霧質(zhì)譜、液相色譜霧質(zhì)譜、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、高效液相色譜-芯片芯片-質(zhì)譜質(zhì)譜聯(lián)用、超高效液相色譜聯(lián)用、超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、超高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、超高效液相色譜-傅立傅立葉變換質(zhì)譜聯(lián)用等。葉變換質(zhì)譜聯(lián)用等。 目錄目錄（三）脂組學(xué)促進(jìn)脂質(zhì)生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和（三）脂組學(xué)促進(jìn)脂質(zhì)生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和疾病診斷疾病診斷 發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)的診斷標(biāo)志物是進(jìn)行疾病診斷發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)的診斷標(biāo)志物是進(jìn)行疾病診斷的關(guān)鍵。脂組學(xué)所提供的方法能夠監(jiān)測患者與正的關(guān)鍵。脂組學(xué)所提供的方法能夠監(jiān)測患者與正常人之間的脂質(zhì)變化，從中找到差異較大的脂質(zhì)常人之間的脂質(zhì)變化

51、，從中找到差異較大的脂質(zhì)化合物，作為疾病早期診斷的指標(biāo)?；衔?，作為疾病早期診斷的指標(biāo)。 溶血磷脂酸在卵巢癌的診斷中表現(xiàn)出高度的溶血磷脂酸在卵巢癌的診斷中表現(xiàn)出高度的敏感性和特異性，能夠作為早期診斷卵巢癌及術(shù)敏感性和特異性，能夠作為早期診斷卵巢癌及術(shù)后隨訪的生物學(xué)標(biāo)志物。后隨訪的生物學(xué)標(biāo)志物。 脂組學(xué)在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，免疫調(diào)節(jié)，生殖細(xì)胞發(fā)脂組學(xué)在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，免疫調(diào)節(jié)，生殖細(xì)胞發(fā)育等許多方面都有研究，是新興的交叉學(xué)科育等許多方面都有研究，是新興的交叉學(xué)科目錄目錄第六節(jié)第六節(jié)組學(xué)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用組學(xué)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用目錄目錄一、疾病基因組學(xué)闡明疾病發(fā)病機(jī)制一、疾病基因組學(xué)闡明疾病發(fā)病機(jī)制 （一）定位克隆技術(shù)是發(fā)現(xiàn)和鑒定疾病基因的（一）定位克隆技術(shù)是發(fā)現(xiàn)和鑒定疾病基