基因結(jié)構(gòu)和基因組

1、會(huì)計(jì)學(xué)1基因結(jié)構(gòu)和基因組基因結(jié)構(gòu)和基因組第1頁(yè)/共93頁(yè)2一、基因結(jié)構(gòu)一、基因結(jié)構(gòu)1. 基因概念：基因概念：基因是一段具有特定功能和結(jié)構(gòu)的連基因是一段具有特定功能和結(jié)構(gòu)的連續(xù)的續(xù)的DNA片斷，是編碼蛋白質(zhì)或片斷，是編碼蛋白質(zhì)或RNA分子遺傳信息的基本遺傳單位。分子遺傳信息的基本遺傳單位。 第1頁(yè)/共93頁(yè)第2頁(yè)/共93頁(yè)3第2頁(yè)/共93頁(yè)第3頁(yè)/共93頁(yè)4第3頁(yè)/共93頁(yè)第4頁(yè)/共93頁(yè)5第4頁(yè)/共93頁(yè)第5頁(yè)/共93頁(yè)6第5頁(yè)/共93頁(yè)第6頁(yè)/共93頁(yè)7第6頁(yè)/共93頁(yè)第7頁(yè)/共93頁(yè)8第7頁(yè)/共93頁(yè)第8頁(yè)/共93頁(yè)9第8頁(yè)/共93頁(yè)第9頁(yè)/共93頁(yè)10第9頁(yè)/共93頁(yè)第10頁(yè)/共93頁(yè)1

2、1第10頁(yè)/共93頁(yè)第11頁(yè)/共93頁(yè)12基因概念的更新和不斷發(fā)展基因概念的更新和不斷發(fā)展 重疊基因（重疊基因（overlapping gene）: : 一個(gè)基因的核苷酸與另一個(gè)基因的核苷酸之間存一個(gè)基因的核苷酸與另一個(gè)基因的核苷酸之間存 在這一定的重疊現(xiàn)象。在這一定的重疊現(xiàn)象。 1977年，維納（年，維納（Weiner）在研究）在研究Q0病毒的基因結(jié)構(gòu)時(shí)，首先發(fā)現(xiàn)了基因的重疊現(xiàn)病毒的基因結(jié)構(gòu)時(shí)，首先發(fā)現(xiàn)了基因的重疊現(xiàn)象。象。1978年，費(fèi)爾（年，費(fèi)爾（Feir）和桑戈?duì)枺ǎ┖蜕８隊(duì)枺⊿angor）在研究分析）在研究分析X174噬菌體的核苷酸噬菌體的核苷酸序列時(shí)，也發(fā)現(xiàn)由序列時(shí)，也發(fā)現(xiàn)由537

3、5個(gè)核苷酸組成的單鏈個(gè)核苷酸組成的單鏈DNA所包含的所包含的10個(gè)基因中有幾個(gè)基因具個(gè)基因中有幾個(gè)基因具有不同程度的重疊，但是這些重疊的基因具有不同的讀碼框架。以后在噬菌體有不同程度的重疊，但是這些重疊的基因具有不同的讀碼框架。以后在噬菌體G4、MS2和和SV40中都發(fā)現(xiàn)了重疊基因。中都發(fā)現(xiàn)了重疊基因。基因的重疊性使有限的基因的重疊性使有限的DNA序列包含了更多的遺序列包含了更多的遺傳信息，是生物對(duì)它的遺傳物質(zhì)經(jīng)濟(jì)而合理的利用，參與對(duì)基因的調(diào)控。傳信息，是生物對(duì)它的遺傳物質(zhì)經(jīng)濟(jì)而合理的利用，參與對(duì)基因的調(diào)控。 第11頁(yè)/共93頁(yè)第12頁(yè)/共93頁(yè)13第12頁(yè)/共93頁(yè)第13頁(yè)/共93頁(yè)14第1

4、3頁(yè)/共93頁(yè)第14頁(yè)/共93頁(yè)15第14頁(yè)/共93頁(yè)第15頁(yè)/共93頁(yè)16第15頁(yè)/共93頁(yè)第16頁(yè)/共93頁(yè)17第16頁(yè)/共93頁(yè)第17頁(yè)/共93頁(yè)18非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 與與RNA聚酶聚酶結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)RNA聚合酶能夠識(shí)別調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，并與其結(jié)合。轉(zhuǎn)錄開(kāi)始后，RNA聚合酶沿DNA分子移動(dòng)，并與DNA分子的一條鏈為模板合成RNA。轉(zhuǎn)錄完畢后，RNA鏈釋放出來(lái)，緊接著RNA聚合酶也從DNA模板鏈上脫落下來(lái)。第17頁(yè)/共93頁(yè)第18頁(yè)/共93頁(yè)19能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的信使RNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，也就是說(shuō)能夠編碼蛋白質(zhì)的區(qū)

5、域。 位于編碼區(qū)上游和編碼區(qū)下游的DNA序列，雖不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，不能編碼蛋白質(zhì)但有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列，如啟動(dòng)子、終止子等。非編碼區(qū)(調(diào)控序列)編碼區(qū)(編碼序列) 原核基因的結(jié)構(gòu)原核基因的結(jié)構(gòu)第18頁(yè)/共93頁(yè)第19頁(yè)/共93頁(yè)20是位于基因是位于基因5 末端上游外測(cè)的一段長(zhǎng)度為末端上游外測(cè)的一段長(zhǎng)度為20200bp的非編碼的非編碼核苷酸序列，其功能是與核苷酸序列，其功能是與RNA聚合酶結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物聚合酶結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。 啟動(dòng)子（啟動(dòng)子（promoter）終止子（終止子（terminatorterminator） 是位于一個(gè)基因或者操縱子的末端，提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)

6、的區(qū)段是位于一個(gè)基因或者操縱子的末端，提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的區(qū)段 是指由啟動(dòng)子、結(jié)構(gòu)基因和終止子組成的一段是指由啟動(dòng)子、結(jié)構(gòu)基因和終止子組成的一段DNA序列。序列。轉(zhuǎn)錄單元（轉(zhuǎn)錄單元（operonoperon）第19頁(yè)/共93頁(yè)第20頁(yè)/共93頁(yè)21在原核生物中只有一種在原核生物中只有一種RNARNA聚合酶聚合酶。所有的原核基因都是在同一種。所有的原核基因都是在同一種RNARNA聚合酶的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的。聚合酶的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的。 操縱子（操縱子（operator）功能上相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因前后相連，利用功能上相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因前后相連，利用一個(gè)共同的啟動(dòng)子和終止子，這種轉(zhuǎn)錄單元一個(gè)共同的啟動(dòng)子和終

7、止子，這種轉(zhuǎn)錄單元被稱為操縱子。被稱為操縱子。通常是先被轉(zhuǎn)錄成一條大的通常是先被轉(zhuǎn)錄成一條大的mRNAmRNA，再由同一，再由同一條條mRNAmRNA翻譯出幾個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白。翻譯出幾個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白。第20頁(yè)/共93頁(yè)第21頁(yè)/共93頁(yè)22第21頁(yè)/共93頁(yè)第22頁(yè)/共93頁(yè)235 3 -35TTGAC-10TATAAT結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因2. 原核生物的基因結(jié)構(gòu)原核生物的基因結(jié)構(gòu) Pribnow盒；細(xì)菌轉(zhuǎn)錄單位起點(diǎn)上游約10bp處的保守區(qū)域，它可 能參與結(jié)合RNA聚合酶；共有序列=TATAAT細(xì)菌轉(zhuǎn)錄單位起點(diǎn)上游約35bp處的保守六聚體；共有序列=TTGAC 或TGTTGACA ORF的識(shí)別是證明一個(gè)新的

8、DNA序列為特定的蛋白質(zhì)編碼基因的部分或全部的先決條件。 第22頁(yè)/共93頁(yè)第23頁(yè)/共93頁(yè)24RNARNA轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始-35-35區(qū)區(qū)-10-10區(qū)區(qū)TTGACATTGACATTAACTTTAACTTTTACATTTACATATGATTATGATTTTACATTTACATATGTTTATGTTTTGATATTGATATATAATTATAATCTGACGCTGACGTACTGTTACTGTN N1717N N1616N N1717N N1616N N1616N N7 7N N7 7N N6 6N N7 7N N6 6A AA AA AA AA Atrptrp tRNA tRNATyrTy

9、rlaclacrecrecA AAra Ara BADBAD TTGACA TTGACA TATAAT TATAAT共有序列共有序列第23頁(yè)/共93頁(yè)第24頁(yè)/共93頁(yè)25對(duì)于任何給定的核酸序列（單鏈DNA或mRNA），根據(jù)密碼子的起始位置，可以按照三種方式進(jìn)行解釋。例如，序列ATTCGATCGCAA這三種閱讀順序稱為閱讀框（reading frames）CAA A ATTCGATCGATTCGATCGCAAATTCGATCGCA（1）（3）（2）第24頁(yè)/共93頁(yè)第25頁(yè)/共93頁(yè)26一個(gè)開(kāi)放閱讀框（一個(gè)開(kāi)放閱讀框（ORF,open reading frame）是一個(gè)沒(méi)有終止編碼的密碼子序）

10、是一個(gè)沒(méi)有終止編碼的密碼子序列。列。原核基因識(shí)別任務(wù)的重點(diǎn)是識(shí)別開(kāi)放閱讀原核基因識(shí)別任務(wù)的重點(diǎn)是識(shí)別開(kāi)放閱讀框，或者說(shuō)識(shí)別長(zhǎng)的編碼區(qū)域?？颍蛘哒f(shuō)識(shí)別長(zhǎng)的編碼區(qū)域。第25頁(yè)/共93頁(yè)第26頁(yè)/共93頁(yè)273.真核生物的基因結(jié)構(gòu)真核生物的基因結(jié)構(gòu)Pol：轉(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄rRNArRNA（5S rRNA5S rRNA除外）除外）Pol：轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)編碼基因：轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)編碼基因Pol ：轉(zhuǎn)錄編碼眾多?。恨D(zhuǎn)錄編碼眾多小rRNArRNA（包括（包括tRNAtRNA和和 5S rRNA5S rRNA）的基因。）的基因。與原核生物基因的主要區(qū)別與原核生物基因的主要區(qū)別內(nèi)含子（內(nèi)含子（intron）（非編碼序列）（非

11、編碼序列）在基因表達(dá)過(guò)程中，內(nèi)含子被從初級(jí)mRNA分子剪切掉，形成成熟的功能功能mRNA真核生物中有三種不同的真核生物中有三種不同的RNA聚合酶聚合酶第26頁(yè)/共93頁(yè)第27頁(yè)/共93頁(yè)28編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與與RNA聚酶聚酶結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)含子內(nèi)含子 外顯子外顯子 編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 真核基因的結(jié)構(gòu)真核基因的結(jié)構(gòu)第27頁(yè)/共93頁(yè)第28頁(yè)/共93頁(yè)29第28頁(yè)/共93頁(yè)第29頁(yè)/共93頁(yè)30上游上游增強(qiáng)子增強(qiáng)子-80CAAT-35TATA下游下游增強(qiáng)子增強(qiáng)子外顯子外顯子內(nèi)含子內(nèi)含子5 3 真核生物的基因結(jié)構(gòu)真核生物的基因結(jié)構(gòu)第29頁(yè)/共93頁(yè)第3

12、0頁(yè)/共93頁(yè)31第30頁(yè)/共93頁(yè)第31頁(yè)/共93頁(yè)32第31頁(yè)/共93頁(yè)第32頁(yè)/共93頁(yè)33第32頁(yè)/共93頁(yè)第33頁(yè)/共93頁(yè)34第33頁(yè)/共93頁(yè)第34頁(yè)/共93頁(yè)35第34頁(yè)/共93頁(yè)第35頁(yè)/共93頁(yè)36第35頁(yè)/共93頁(yè)第36頁(yè)/共93頁(yè)37第36頁(yè)/共93頁(yè)第37頁(yè)/共93頁(yè)38增強(qiáng)子（增強(qiáng)子（enhancerenhancer） 能使和它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增強(qiáng)的能使和它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增強(qiáng)的DNADNA序列序列 增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯。增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯。增強(qiáng)效應(yīng)與其位置無(wú)關(guān)，不論增強(qiáng)子以什么方增強(qiáng)效應(yīng)與其位置無(wú)關(guān)，不論增強(qiáng)子以什么方 向排列（向排列（5 533或或3 35

13、5），還是在基因的上游），還是在基因的上游 或者下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)?；蛘呦掠?，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)。增強(qiáng)子可遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，通常在增強(qiáng)子可遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，通常在1 14kb4kb起作用。起作用。增強(qiáng)子沒(méi)有基因?qū)Ｒ恍?，?duì)同源或者異源基因都有效增強(qiáng)子沒(méi)有基因?qū)Ｒ恍?，?duì)同源或者異源基因都有效許多增強(qiáng)子具有組織或者細(xì)胞特異性，說(shuō)明只有許多增強(qiáng)子具有組織或者細(xì)胞特異性，說(shuō)明只有 特定的蛋白質(zhì)參與才能發(fā)揮作用。特定的蛋白質(zhì)參與才能發(fā)揮作用。許多增強(qiáng)子還受到外部信號(hào)的調(diào)控。許多增強(qiáng)子還受到外部信號(hào)的調(diào)控。第37頁(yè)/共93頁(yè)第38頁(yè)/共93頁(yè)39沉默子（沉默子（silencersilencer） 在酵母交配型

14、座位中首次發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物、人中也發(fā)現(xiàn)。在酵母交配型座位中首次發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物、人中也發(fā)現(xiàn)。屬于負(fù)調(diào)控元件，可不受距離和方向的限制。屬于負(fù)調(diào)控元件，可不受距離和方向的限制。在真核生物細(xì)胞中對(duì)成簇基因的表達(dá)起重要作用。如在真核生物細(xì)胞中對(duì)成簇基因的表達(dá)起重要作用。如酵母菌酵母菌HMR的的E沉默子。沉默子。第38頁(yè)/共93頁(yè)第39頁(yè)/共93頁(yè)40第39頁(yè)/共93頁(yè)第40頁(yè)/共93頁(yè)41第40頁(yè)/共93頁(yè)第41頁(yè)/共93頁(yè)42第41頁(yè)/共93頁(yè)第42頁(yè)/共93頁(yè)43c cDNADNAa aDNADNA反式調(diào)節(jié)反式調(diào)節(jié)C C順式調(diào)節(jié)順式調(diào)節(jié) mRNA mRNA C C蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)C CB BA A mRNAmRN

15、A蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)A AA A第42頁(yè)/共93頁(yè)第43頁(yè)/共93頁(yè)44原核細(xì)胞原核細(xì)胞 真核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)不同點(diǎn)相同點(diǎn)相同點(diǎn)原核細(xì)胞原核細(xì)胞真核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)不同點(diǎn)編碼區(qū)是連續(xù)的編碼區(qū)是連續(xù)的編碼區(qū)是間隔的、編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的不連續(xù)的相同點(diǎn)相同點(diǎn)都由能夠編碼蛋白質(zhì)的編碼區(qū)和具都由能夠編碼蛋白質(zhì)的編碼區(qū)和具有調(diào)控作用的非編碼區(qū)組成的有調(diào)控作用的非編碼區(qū)組成的原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較：第43頁(yè)/共93頁(yè)第44頁(yè)/共93頁(yè)45第44頁(yè)/共93頁(yè)第45頁(yè)/共93頁(yè)46啟動(dòng)子與起始密碼有何不同啟動(dòng)子與起始密碼有何不同啟動(dòng)子是基因結(jié)構(gòu)中位于編碼區(qū)上游的核苷酸序列，是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，

16、能夠準(zhǔn)確地識(shí)別轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)并開(kāi)始轉(zhuǎn)錄，有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的作用。而起始密碼則是mRNA上的三個(gè)相鄰堿基(AUG,GUG)。啟動(dòng)子不止三個(gè)堿基。 第45頁(yè)/共93頁(yè)第46頁(yè)/共93頁(yè)47終止子和終止密碼終止子和終止密碼有何不同有何不同終止子是在非編碼區(qū)內(nèi)緊靠轉(zhuǎn)錄終點(diǎn)，調(diào)控遺傳信息表達(dá)的DNA序列。它特殊的堿基排列順序能夠阻礙RNA聚合酶的移動(dòng)，并使其從DNA模板鏈上脫離下來(lái)，從而使轉(zhuǎn)錄工作結(jié)束。終止密碼位于mRNA上，共有三種：UAA、UAG、UGA。第46頁(yè)/共93頁(yè)第47頁(yè)/共93頁(yè)48二、基因組學(xué)二、基因組學(xué) Genomics1.1.基因組（基因組（genomegenome） 是指單倍體細(xì)

17、胞中所含有的全套遺傳物質(zhì)是指單倍體細(xì)胞中所含有的全套遺傳物質(zhì) 病毒：病毒：103 bp 如如X174X174噬菌體是單鏈環(huán)狀噬菌體是單鏈環(huán)狀DNADNA，5 5 10 103 3 bpbp 細(xì)菌：細(xì)菌：106 bp 大腸桿菌染色體大腸桿菌染色體DNADNA，4.7 4.7 10 106 6 bpbp 真核生物真核生物：109 bp 人的染色體人的染色體DNADNA， 3.2 3.2 10 109 9 bpbp 第47頁(yè)/共93頁(yè)第48頁(yè)/共93頁(yè)49一）、基因組及表達(dá)的概念一）、基因組及表達(dá)的概念* * 基因組基因組(genome)(genome)一個(gè)細(xì)胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或一個(gè)細(xì)胞或

18、病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。整套基因?；蚪?jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生具有特異生物學(xué)基因經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生具有特異生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)分子的過(guò)程。功能的蛋白質(zhì)分子的過(guò)程。* * 基因表達(dá)基因表達(dá)(gene expression)(gene expression)基因表達(dá)是受調(diào)控的基因表達(dá)是受調(diào)控的第48頁(yè)/共93頁(yè)第49頁(yè)/共93頁(yè)50基因組學(xué)概念基因組學(xué)概念基因組學(xué)基因組學(xué)(genomics)(genomics)就是發(fā)展和應(yīng)用就是發(fā)展和應(yīng)用DNADNA制圖、測(cè)序新技術(shù)以及計(jì)制圖、測(cè)序新技術(shù)以及計(jì)算機(jī)程序，分析生命體（包括人類）全部基因組算機(jī)程序，分析生命體（包括人類）全部基因組結(jié)構(gòu)及功能。結(jié)

19、構(gòu)及功能。第49頁(yè)/共93頁(yè)第50頁(yè)/共93頁(yè)51基因組學(xué)包括：基因組學(xué)包括：結(jié)構(gòu)基因組學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structural genomics) (structural genomics) 功能基因組學(xué)功能基因組學(xué)(functional genomics)(functional genomics)比較基因組學(xué)比較基因組學(xué)(comparative genomics) (comparative genomics) 第50頁(yè)/共93頁(yè)第51頁(yè)/共93頁(yè)52* *結(jié)構(gòu)基因組學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)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(guò)是

20、通過(guò)HGPHGP的實(shí)的實(shí)施來(lái)完成的。施來(lái)完成的。Human Genome Project，HGPHGP的內(nèi)容就是制作高分辨率的人類遺傳圖和物理圖的內(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物全部基因組，最終完成人類和其它重要模式生物全部基因組DNADNA序列測(cè)定，因此序列測(cè)定，因此HGPHGP屬于結(jié)構(gòu)基因組學(xué)范疇。屬于結(jié)構(gòu)基因組學(xué)范疇。第51頁(yè)/共93頁(yè)第52頁(yè)/共93頁(yè)53第52頁(yè)/共93頁(yè)第53頁(yè)/共93頁(yè)54（一）物理制圖（一）物理制圖 （二）遺傳制圖（二）遺傳制圖 （三）基因組（三）基因組DNADNA序列測(cè)定序列測(cè)定 （四）創(chuàng)建計(jì)算機(jī)分析管理系統(tǒng)（四）創(chuàng)建計(jì)

21、算機(jī)分析管理系統(tǒng) HGPHGP包括：包括：第53頁(yè)/共93頁(yè)第54頁(yè)/共93頁(yè)55HGPHGP主要任務(wù)及內(nèi)容主要任務(wù)及內(nèi)容第54頁(yè)/共93頁(yè)第55頁(yè)/共93頁(yè)56通過(guò)通過(guò)HGPHGP獲得的廣泛基因組信息組成了結(jié)構(gòu)基因獲得的廣泛基因組信息組成了結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的基本內(nèi)容，是開(kāi)展功能基因組學(xué)的研究的組學(xué)的基本內(nèi)容，是開(kāi)展功能基因組學(xué)的研究的基礎(chǔ)；同時(shí)為詳盡研究每一個(gè)單基因遺傳病提供基礎(chǔ)；同時(shí)為詳盡研究每一個(gè)單基因遺傳病提供“平臺(tái)平臺(tái)”，并將成為復(fù)雜的多基因遺傳病研究的，并將成為復(fù)雜的多基因遺傳病研究的發(fā)端發(fā)端第55頁(yè)/共93頁(yè)第56頁(yè)/共93頁(yè)57完成一個(gè)生物體全部基因組測(cè)序后即進(jìn)入后基因組完成一個(gè)生

22、物體全部基因組測(cè)序后即進(jìn)入后基因組測(cè)序階段測(cè)序階段詳盡分析序列，描述基因組所有基因詳盡分析序列，描述基因組所有基因的功能，包括研究基因的表達(dá)及其調(diào)控模式，這就的功能，包括研究基因的表達(dá)及其調(diào)控模式，這就是功能基因組學(xué)（是功能基因組學(xué)（functional genomicsfunctional genomics）第56頁(yè)/共93頁(yè)第57頁(yè)/共93頁(yè)58（一）鑒定（一）鑒定DNADNA序列中的基因序列中的基因（二）同源搜索設(shè)計(jì)基因功能（二）同源搜索設(shè)計(jì)基因功能 （三）實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)基因功能（三）實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)基因功能 （四）描述基因表達(dá)模式（四）描述基因表達(dá)模式 主要具體內(nèi)容包括以下方面主要具體內(nèi)容包括以

23、下方面 第57頁(yè)/共93頁(yè)第58頁(yè)/共93頁(yè)59功能基因組學(xué)研究策略及主要內(nèi)容功能基因組學(xué)研究策略及主要內(nèi)容第58頁(yè)/共93頁(yè)第59頁(yè)/共93頁(yè)60第59頁(yè)/共93頁(yè)第60頁(yè)/共93頁(yè)61The Relation between Genomics and Medicine第60頁(yè)/共93頁(yè)第61頁(yè)/共93頁(yè)62* *基因病的概念基因病的概念以基因組學(xué)為基礎(chǔ)，從疾病和健康的角以基因組學(xué)為基礎(chǔ)，從疾病和健康的角度考慮，人類疾病大多直接或間接地與基因度考慮，人類疾病大多直接或間接地與基因相關(guān)，故有相關(guān)，故有“基因病基因病”概念產(chǎn)生。根據(jù)這一概念產(chǎn)生。根據(jù)這一概念，人類疾病大致分為三類：概念，人類疾病

24、大致分為三類：（一）單基因?。ㄒ唬﹩位虿?（二）多基因?。ǘ┒嗷虿?（三）獲得性基因?。ㄈ┇@得性基因病 第61頁(yè)/共93頁(yè)第62頁(yè)/共93頁(yè)63第62頁(yè)/共93頁(yè)第63頁(yè)/共93頁(yè)64第63頁(yè)/共93頁(yè)第64頁(yè)/共93頁(yè)65第64頁(yè)/共93頁(yè)第65頁(yè)/共93頁(yè)66第65頁(yè)/共93頁(yè)第66頁(yè)/共93頁(yè)67第66頁(yè)/共93頁(yè)第67頁(yè)/共93頁(yè)68第67頁(yè)/共93頁(yè)第68頁(yè)/共93頁(yè)69第68頁(yè)/共93頁(yè)第69頁(yè)/共93頁(yè)70第69頁(yè)/共93頁(yè)第70頁(yè)/共93頁(yè)71寡核苷酸雜交分析寡核苷酸雜交分析SNPSNP和等位基因特異和等位基因特異寡核苷酸雜交寡核苷酸雜交 第70頁(yè)/共93頁(yè)第71頁(yè)/共

25、93頁(yè)72DNADNA芯片檢測(cè)的差異表達(dá)譜芯片檢測(cè)的差異表達(dá)譜第71頁(yè)/共93頁(yè)第72頁(yè)/共93頁(yè)73第72頁(yè)/共93頁(yè)第73頁(yè)/共93頁(yè)74第73頁(yè)/共93頁(yè)第74頁(yè)/共93頁(yè)75第74頁(yè)/共93頁(yè)第75頁(yè)/共93頁(yè)76第75頁(yè)/共93頁(yè)第76頁(yè)/共93頁(yè)77第76頁(yè)/共93頁(yè)第77頁(yè)/共93頁(yè)78第77頁(yè)/共93頁(yè)第78頁(yè)/共93頁(yè)79三、真核生物基因組及特點(diǎn)三、真核生物基因組及特點(diǎn) 1. 真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核生物基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 基因組的分子量大基因組的分子量大 真核生物往往有很多條染色體，一般呈線性。每個(gè)染色體的真核生物往往有很多條染色體，一般呈線性。每個(gè)染色體的DNA又有又有

26、很多個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)。細(xì)胞核很多個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)。細(xì)胞核DNA與蛋白質(zhì)穩(wěn)定地結(jié)合成染色質(zhì)的復(fù)制與蛋白質(zhì)穩(wěn)定地結(jié)合成染色質(zhì)的復(fù)制結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 核基因組核基因組DNA分子存在于細(xì)胞核內(nèi)，由于核膜將細(xì)胞分隔成細(xì)胞質(zhì)和分子存在于細(xì)胞核內(nèi)，由于核膜將細(xì)胞分隔成細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，在基因表達(dá)中轉(zhuǎn)錄和翻譯的空間位置是分隔的，不偶聯(lián)。原核細(xì)胞核，在基因表達(dá)中轉(zhuǎn)錄和翻譯的空間位置是分隔的，不偶聯(lián)。原核生物的染色體外沒(méi)有核膜。生物的染色體外沒(méi)有核膜?；蚪M有大量不編碼蛋白質(zhì)的序列基因組有大量不編碼蛋白質(zhì)的序列 真核生物的蛋白質(zhì)編碼基因往往單拷貝形式存在。真核生物的蛋白質(zhì)編碼基因往往單拷貝形式存在。 第78頁(yè)/共93頁(yè)第7

27、9頁(yè)/共93頁(yè)802. 2. 真核生物基因組中的真核生物基因組中的DNADNA序列特征序列特征 非重復(fù)序列（單一序列）非重復(fù)序列（單一序列） 是指在一個(gè)基因組中，這些序列一般只有一個(gè)或者幾個(gè)拷貝，它占是指在一個(gè)基因組中，這些序列一般只有一個(gè)或者幾個(gè)拷貝，它占DNA總量的總量的4080。750-2000bp750-2000bp 中度重復(fù)序列中度重復(fù)序列 指在一個(gè)基因組中有幾十到幾百個(gè)拷貝，占總指在一個(gè)基因組中有幾十到幾百個(gè)拷貝，占總DNA的的1040。 高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列衛(wèi)星衛(wèi)星DNA 只在真核生物中發(fā)現(xiàn)，占基因組的只在真核生物中發(fā)現(xiàn)，占基因組的1060，由，由6100個(gè)堿基組個(gè)堿基組成，在成，在DNA鏈上串連重復(fù)幾百萬(wàn)次鏈上串連重復(fù)幾百萬(wàn)次 第79頁(yè)/共93頁(yè)第80頁(yè)/共93頁(yè)813.3.基因家族與基因簇基因家族與基因簇 基因家族（基因家族（gene family） 真核生物的基因組中有許多來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因真核生物的基因組中有許多來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，這樣一組基因稱為基因家族，這樣一組基因稱為基因家族 ?；虼兀ɑ虼兀╣ene cluster） 基因家族的成員緊密成簇排列成大段的串連重復(fù)單位，定位于基因家族的成員緊密成簇排列成大段的串連重復(fù)單位，定位于染色體特殊區(qū)域上形成基因簇染色體特殊區(qū)