基因組學(xué)-遺傳作圖物理圖教學(xué)課件

中基本概念基因組（Genome）：一個(gè)生物體、細(xì)胞器或病毒的整套基因和染色體組成，即全部基因的總稱（包括所有的編碼區(qū)和非編碼區(qū)）基因組學(xué)（Genomics）：以基因組分析為手段，對(duì)所有基因進(jìn)行基因組作圖、核苷酸序列分析、基因定位、時(shí)序表達(dá)模式和基因功能分析的一門科學(xué)。分子遺傳學(xué)的分支學(xué)科提供有關(guān)生物物種及其細(xì)胞功能的進(jìn)化信息生命科學(xué)的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域1中基本概念基因組（Genome）：一個(gè)生物體、細(xì)胞器或病毒的中基因組學(xué)最早1986年，由美國(guó)霍普金斯大學(xué)著名人類遺傳學(xué)家和內(nèi)科教授McKusick（1921-2008）提出來(lái)的隨著人類基因組計(jì)劃的實(shí)施，基因組學(xué)逐漸成為一門以結(jié)構(gòu)基因組學(xué)為主的高度綜合和跨學(xué)科的科學(xué)功能基因組學(xué)、比較基因組學(xué)、環(huán)境基因組學(xué)、藥物基因組學(xué)等都紛紛出臺(tái)。2中基因組學(xué)最早1986年，由美國(guó)霍普金斯大學(xué)著名人類遺傳學(xué)家中

什么是基因組？一個(gè)物種中所有基因的整體組成。人類基因組的兩層意義：遺傳信息和遺傳物質(zhì)。揭開(kāi)生命的奧秘，需要從整體水平研究基因的存在、基因的結(jié)構(gòu)與功能、基因之間的相互關(guān)系。

3中中

基因組研究?jī)?nèi)容?基因表達(dá)研究，即比較不同組織和不同發(fā)育階段、正常狀態(tài)與疾病狀態(tài)，以及體外培養(yǎng)的細(xì)胞中基因表達(dá)模式的差異。?基因產(chǎn)物-蛋白質(zhì)功能研究，包括單個(gè)基因的蛋白質(zhì)體外表達(dá)方法。?蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)功能研究。4中基因組研究?jī)?nèi)容?基因表達(dá)中基因組學(xué)的分類分類：結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(StructuralGenomics)比較基因組學(xué)(ComparativeGenomics)功能基因組學(xué)(FunctionalGenomics)藥物基因組學(xué)(MedicalGenomics)營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)(NutritionalGenomics)生物信息學(xué)(Bioinformatics)蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)5中基因組學(xué)的分類分類：5中基本概念結(jié)構(gòu)基因組學(xué)：通過(guò)基因作圖、核苷酸序列分析確定基因組成、基因定位的科學(xué)。將基因組分解成小的易操作的結(jié)構(gòu)區(qū)域，構(gòu)建高分辨率的遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄本圖，一個(gè)生物體基因組的最終圖就是它的全部DNA序列。人類基因組計(jì)劃果蠅基因組擬南芥菜基因組6中基本概念結(jié)構(gòu)基因組學(xué)：6中基本概念遺傳連鎖圖：通過(guò)遺傳重組所得到的基因線性排列圖稱為遺傳連鎖圖。通過(guò)計(jì)算連鎖的遺傳標(biāo)志之間的重組頻率,確定它們的相對(duì)距離。物理圖譜：是利用限制性內(nèi)切酶將染色體切成數(shù)個(gè)片段，根據(jù)重疊序列把片段連接成染色體，確定遺傳標(biāo)志之間物理距離[堿基對(duì)(bp)或千堿基(kb)或兆堿基(Mb)]的圖譜。轉(zhuǎn)錄本圖譜：由基因轉(zhuǎn)錄本mRNA反轉(zhuǎn)錄建立cDNA文庫(kù)，通過(guò)cDNA克隆測(cè)序得到基因組的表達(dá)序列圖譜。7中基本概念遺傳連鎖圖：通過(guò)遺傳重組所得到的基因線性排列圖稱為中基本概念比較基因組學(xué)：在基因組圖譜和測(cè)序基礎(chǔ)之上，對(duì)已知的基因和基因組結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，了解基因的功能、表達(dá)機(jī)理和物種的進(jìn)化的學(xué)科。比較分析7種生物的基因組，結(jié)果表明：在進(jìn)化上，古細(xì)菌、真菌和真核生物有一個(gè)共同的具有自養(yǎng)能力的最近祖先。8中基本概念比較基因組學(xué)：8中基本概念功能基因組學(xué)后基因組學(xué)(Postgenomics)，利用結(jié)構(gòu)基因組學(xué)提供的信息和產(chǎn)物，通過(guò)在基因組系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能?；蚬δ馨l(fā)現(xiàn)、基因表達(dá)分析、突變檢測(cè)、基因組的表達(dá)與調(diào)控研究。單一基因--蛋白質(zhì)基因組--蛋白質(zhì)組，系統(tǒng)研究。對(duì)成千上萬(wàn)的基因表達(dá)進(jìn)行分析和比較，從基因組整體水平上對(duì)基因的活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行闡述。一個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平能夠精確特異地反映類型、發(fā)育階段以及狀態(tài)。

9中基本概念功能基因組學(xué)9中10中10中基本概念藥物基因組學(xué)：根據(jù)不同個(gè)體間的基因組差異與基因多態(tài)性，闡明個(gè)體間在藥物代謝和效應(yīng)方面發(fā)生差別的遺傳基礎(chǔ)。不同的個(gè)體間藥物的療效和副作用存在差異。促使新藥的發(fā)現(xiàn)。根據(jù)個(gè)體的遺傳背景來(lái)優(yōu)化藥物治療方案，即“個(gè)體化治療”。11中基本概念藥物基因組學(xué)：11中基本概念營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)：研究對(duì)人類營(yíng)養(yǎng)有重要作用的植物次級(jí)代謝途徑的相關(guān)基因。與鐵吸收轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的基因與生物素、維生素B1和維生素E合成有關(guān)酶的基因12中基本概念營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)：12中基本概念生物信息學(xué)：以計(jì)算機(jī)為工具，用數(shù)學(xué)和信息科學(xué)的觀點(diǎn)、理論和方法去研究生命現(xiàn)象，對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析的科學(xué)。以基因組DNA序列信息分析作為源頭，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語(yǔ)言發(fā)現(xiàn)新的基因和新的功能，進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)模擬和預(yù)測(cè)。認(rèn)識(shí)生命的起源、進(jìn)化、遺傳和發(fā)育的本質(zhì)。揭示人體生理和病理過(guò)程的分子基礎(chǔ)，為人類疾病的預(yù)測(cè)、診斷、預(yù)防和治療提供合理有效的方法。依據(jù)特定蛋白質(zhì)的功能進(jìn)行必要的藥物設(shè)計(jì)……13中基本概念生物信息學(xué)：13中基本概念蛋白質(zhì)組學(xué)：蛋白質(zhì)組(Proteome)：在一種細(xì)胞內(nèi)存在的全部蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)：研究細(xì)胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的科學(xué)。功能蛋白質(zhì)組(FunctionalProteome)：在特定時(shí)間、特定環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件下基因組活躍表達(dá)的蛋白質(zhì)。功能蛋白質(zhì)組是總蛋白質(zhì)組的一部分。蛋白質(zhì)組和功能蛋白質(zhì)組是生命科學(xué)的新的研究?jī)?nèi)容。14中基本概念蛋白質(zhì)組學(xué)：14中基因組計(jì)劃模式微生物基因組計(jì)劃模式植物基因組計(jì)劃模式動(dòng)物基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃15中基因組計(jì)劃模式微生物基因組計(jì)劃15中

基因組計(jì)劃？獲得全基因組序列：為基因組的全面測(cè)序提供工作框架構(gòu)建基因組圖：在長(zhǎng)鏈DNA分子上尋找特征性標(biāo)記，根據(jù)分子標(biāo)記將包括這些序列的克隆進(jìn)行連鎖定位，繪制基因組圖。根據(jù)基因組圖，基因組區(qū)段分解、逐個(gè)測(cè)序，最后進(jìn)行組裝16中基因組計(jì)劃？16中重疊群法：contig，指相互間存在重疊順序的一組克隆。根據(jù)重疊順序的相對(duì)位置將各個(gè)克隆首尾連接，覆蓋的物理長(zhǎng)度可達(dá)百萬(wàn)級(jí)堿基對(duì)。在單個(gè)的重疊群中，采用鳥(niǎo)槍法測(cè)序，然后在重疊群內(nèi)進(jìn)行組裝。由上至下。直接鳥(niǎo)槍法：首先進(jìn)行全基因組鳥(niǎo)槍法測(cè)序，再以基因組圖的分子標(biāo)記為起點(diǎn)，將鳥(niǎo)槍法DNA片段進(jìn)行組裝。根據(jù)高密度的基因組圖分子標(biāo)記，檢測(cè)組裝片段是否處在正確的位置，校正因重復(fù)順序的干擾產(chǎn)生的序列誤排。由下至上17中重疊群法：contig，指相互間存在重疊順序的一組克隆。根中重疊群法：contig，指相互間存在重疊順序的一組克隆。根據(jù)重疊順序的相對(duì)位置將各個(gè)克隆首尾連接，覆蓋的物理長(zhǎng)度可達(dá)百萬(wàn)級(jí)堿基對(duì)。在單個(gè)的重疊群中，采用鳥(niǎo)槍法測(cè)序，然后在重疊群內(nèi)進(jìn)行組裝。由上至下。直接鳥(niǎo)槍法：首先進(jìn)行全基因組鳥(niǎo)槍法測(cè)序，再以基因組圖的分子標(biāo)記為起點(diǎn)，將鳥(niǎo)槍法DNA片段進(jìn)行組裝。根據(jù)高密度的基因組圖分子標(biāo)記，檢測(cè)組裝片段是否處在正確的位置，校正因重復(fù)順序的干擾產(chǎn)生的序列誤排。由下至上18中重疊群法：contig，指相互間存在重疊順序的一組克隆。根中19中19中基因組作圖的方法遺傳作圖物理作圖序列作圖基因作圖20中基因組作圖的方法遺傳作圖20中基因組學(xué)（genomes）基因組圖遺傳作圖（geneticmapping）：采用遺傳學(xué)分析方法（雜交實(shí)驗(yàn)和家系分析），將基因或其他DNA順序標(biāo)定在染色體上，構(gòu)建連鎖圖。遺傳圖距單位為厘摩（cM），每單位厘摩定義為1%交換率。物理作圖（phisicalmapping）：采用分子生物學(xué)技術(shù)，直接將DNA分子標(biāo)記、基因或克隆標(biāo)定在基因組實(shí)際位置。限制性片段作圖與克隆作圖的圖距單位為堿基對(duì)。21中基因組學(xué)（genomes）基因組圖21中第二章遺傳作圖1.基因組作圖的方法2.遺傳作圖中使用的標(biāo)記3.遺傳作圖的方法22中第二章遺傳作圖1.基因組作圖的方法22中2.1基因組作圖的方法遺傳圖譜(geneticmap)又稱連鎖圖譜(linkagemap)或遺傳連鎖圖譜(geneticlinkagemap)：指基因組內(nèi)基因和專一的多態(tài)性DNA標(biāo)記(marker)相對(duì)位置的圖譜遺傳作圖(geneticmapping)：采用遺傳學(xué)分析方法將基因或其它DNA順序標(biāo)定在染色體上構(gòu)建成連鎖圖遺傳圖譜表明基因之間連鎖關(guān)系和相對(duì)距離,早期繪制的經(jīng)典遺傳圖譜的單位是重組率，1%的重組率為1個(gè)遺傳單位?，F(xiàn)代遺傳圖譜的單位為厘摩(centiMorgan，cM)，1cM相當(dāng)于1%的重組率，約為1000000個(gè)堿基對(duì)(basepairs，bp)23中2.1基因組作圖的方法遺傳圖譜(geneticmap)中2.1基因組作圖的方法通過(guò)遺傳圖譜，我們可以大致了解各個(gè)基因或DNA片斷之間的相對(duì)距離與方向，如哪個(gè)基因更靠近著絲粒，那個(gè)更靠近端粒等遺傳距離是通過(guò)遺傳連鎖分析獲得的，使用的DNA厘摩標(biāo)志越多，越密集，所得到的遺傳連鎖圖的分辨率就越高遺傳圖譜不僅是現(xiàn)階段定位基因的重要手段，即使在人類基因組全物理圖譜建立起來(lái)之后，它依然是研究人類基因組遺傳與變異的重要手段24中2.1基因組作圖的方法通過(guò)遺傳圖譜，我們可以大致了解各個(gè)中2.2遺傳作圖中使用的標(biāo)記遺傳標(biāo)記（GeneticMarkers）：遺傳圖有特征性的位置標(biāo)記，用于表示基因組中特定順序所在的位置。這些標(biāo)記按孟德?tīng)柗绞竭z傳，標(biāo)記位點(diǎn)應(yīng)是多態(tài)的基因標(biāo)記DNA標(biāo)記25中2.2遺傳作圖中使用的標(biāo)記遺傳標(biāo)記（GeneticMar中2.2.1基因標(biāo)記表型（phenotype)：一個(gè)遺傳性狀必須以兩種替換形式或表型存在才能用于遺傳學(xué)分析等位基因（allele）：每種表型是由不同的等位基因控制肉眼分辨的表型：顏色、形狀等。如用于果蠅遺傳圖的構(gòu)建生化表型：微生物遺傳學(xué)研究26中2.2.1基因標(biāo)記表型（phenotype)：一個(gè)遺傳中2.2.1基因標(biāo)記人類的生化性狀A(yù)BO血型HLA（人類白細(xì)胞抗原）復(fù)等位基因（multiplealleles）：人類白細(xì)胞抗原（HLA）是最復(fù)雜最具多態(tài)性的體系，位于6號(hào)染色體HLA-DRBI（humanleukocyteantigens-DRBI）基因位點(diǎn)至少有59個(gè)等位基因HLA-B抗原編碼位點(diǎn)有60多個(gè)等位基因27中2.2.1基因標(biāo)記人類的生化性狀27中ABO血型基因座上具有編碼不同半乳糖轉(zhuǎn)移酶復(fù)等位基因其特異性決定了血型的差別28中ABO血型基因座上具有編碼不同半乳糖轉(zhuǎn)移酶復(fù)等位基因28中ABO血型基因座上具有編碼不同半乳糖轉(zhuǎn)移酶復(fù)等位基因其特異性決定了血型的差別29中ABO血型基因座上具有編碼不同半乳糖轉(zhuǎn)移酶復(fù)等位基因29中2.2.2DNA（分子）標(biāo)記基因標(biāo)記：有用、有效，并非理想。高等生物，可用作標(biāo)記的基因十分有限許多性狀都涉及多基因。高等生物基因組中存在大量的基因間隔區(qū)，用基因標(biāo)記將在遺傳圖中留下大片的無(wú)標(biāo)記區(qū)段。并非所有等位基因可以通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)予以區(qū)分，因而是產(chǎn)生的遺傳圖不完整，必須尋找其他更有效的標(biāo)記30中2.2.2DNA（分子）標(biāo)記基因標(biāo)記：有用、有效，并非理中2.2.2DNA（分子）標(biāo)記限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（restrictionfragmentlengthpolymorphisms,RFLP）簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性（simplesequenecelengthpolymorphisrns,SSLPs)小衛(wèi)星序列：（MinisatelliteDNA）微衛(wèi)星序列：（MicrosatelliteDNA,MS）單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記（singlenucleotidepolymorphisms,SNP）31中2.2.2DNA（分子）標(biāo)記限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（res中2.2.3遺傳作圖中標(biāo)記的發(fā)展遺傳標(biāo)記的發(fā)展：第一代標(biāo)記經(jīng)典的遺傳標(biāo)記（蛋白質(zhì)和免疫學(xué)的標(biāo)記）70年代中后期，限制酶片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）第二代標(biāo)記85年，“小衛(wèi)星序列"（minisatellite）89年，“微衛(wèi)星序列"（microsatellite）第三代標(biāo)記單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記（singlenucleotide

polymorphism，SNP）32中2.2.3遺傳作圖中標(biāo)記的發(fā)展遺傳標(biāo)記的發(fā)展：32中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第一代標(biāo)記經(jīng)典的遺傳標(biāo)記（蛋白質(zhì)和免疫學(xué)的標(biāo)記）ABO血型位點(diǎn)標(biāo)記HLA位點(diǎn)標(biāo)記存在問(wèn)題：已知多態(tài)的蛋白質(zhì)很少等位基因的數(shù)目有限無(wú)法獲得足夠的信息量檢測(cè)技術(shù)的繁瑣等—限制了人類基因組的遺傳分析工作—促使人們直接在DNA上尋找新的遺傳標(biāo)記33中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第一代標(biāo)記經(jīng)典的遺傳標(biāo)記（蛋白質(zhì)和中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第一代標(biāo)記70年代發(fā)展起來(lái)的DNA重組技術(shù)、DNA克隆技術(shù)和DNA探針技術(shù)為拓展遺傳圖譜的構(gòu)建途徑創(chuàng)造了技術(shù)條件使人類基因定位的方法從細(xì)胞及染色體水平過(guò)渡到分子水平DNA水平的多態(tài)性標(biāo)記位點(diǎn)作為繪制現(xiàn)代遺傳圖譜的主要界標(biāo)，提高圖譜的精確度、準(zhǔn)確性。遺傳圖譜的繪制進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代現(xiàn)代遺傳圖譜的概念由BotsteinD等(1980)首先提出，在此基礎(chǔ)上，限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）作為遺傳圖譜的第一代嶄新標(biāo)記得以問(wèn)世。限制性位點(diǎn)能夠用作基因標(biāo)記。廣泛應(yīng)用到基因組研究中。基因或基因組可以用重疊的限制性片段來(lái)作圖。最終擴(kuò)展到整個(gè)序列，構(gòu)建連鎖圖譜34中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第一代標(biāo)記70年代發(fā)展起來(lái)的DNA中同源染色體同一區(qū)段DNA序列的差異，限制酶識(shí)別的堿基順序有專一性35中同源染色體同一區(qū)段DNA序列的差異，35中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第二代標(biāo)記簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性SSLPs發(fā)現(xiàn)：小衛(wèi)星序列minisatellite（1985年）微衛(wèi)星序列microsatellite（1989年）microsatellitemarker又稱簡(jiǎn)單串連重復(fù)（shorttandemrepeat，STR），最重要的優(yōu)點(diǎn)是高度多態(tài)性，提供的信息量相對(duì)很大；另外可用PCR技術(shù)使操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，遺傳圖與物理圖研究中非常有用的工具20世紀(jì)80年代后期,人們開(kāi)始應(yīng)用微衛(wèi)星序列(microsatellite,MS)繪制圖譜。1994年底，美、法完成了以RFLP及微衛(wèi)星ＤＮＡ為標(biāo)志的遺傳圖譜.圖譜包含了5826位點(diǎn)，覆蓋4000cM，分辨率高達(dá)0.7cM．1996年法國(guó)報(bào)道了完全以微衛(wèi)星DNA標(biāo)志構(gòu)建的遺傳連鎖圖，包含2335位點(diǎn)，分辯率為1.6cM36中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第二代標(biāo)記簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性SSL中37中37中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第三代標(biāo)記單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記（singlenucleotidepolymorphisms，SNPs）點(diǎn)突變，位于密碼子的搖擺位置，表現(xiàn)為沉默突變而被大量保留下來(lái)。大多數(shù)不能被限制酶識(shí)別，必須采取測(cè)序或寡聚核苷酸雜交檢測(cè)在人類基因組中可達(dá)到300萬(wàn)個(gè)，平均每1000個(gè)堿基對(duì)就有一個(gè)數(shù)目多，覆蓋密度大，它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用摒棄了遺傳標(biāo)記分析技術(shù)的"瓶頸"凝膠電泳，為DNA芯片技術(shù)應(yīng)用于遺傳作圖提供了基礎(chǔ)38中2.2.3遺傳標(biāo)記中的第三代標(biāo)記單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記（sin中39中39中2.3遺傳作圖的方法連鎖分析是遺傳作圖的基礎(chǔ)：1905，Bateson，Saunder和Punnett；1911年Morgan揭示了連鎖分析的意義在同一條染色體上的基因間表現(xiàn)出遺傳連鎖(Geneticlinkage)，因?yàn)樗鼈兌际窃谕粭l長(zhǎng)的DNA分子上部分連鎖與重組：比利時(shí)細(xì)胞學(xué)家Janssens發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂時(shí)同源染色體的交換Sturtevant：2個(gè)彼此靠近的基因之間因交換而分離的頻率，要比相互遠(yuǎn)離的2個(gè)基因之間發(fā)生分離的頻率要小重組率則可成為測(cè)量基因之間相對(duì)距離的尺度，只要獲得不同基因之間的重組率，就可繪制一份基因位于染色體上相對(duì)位置的地理圖40中2.3遺傳作圖的方法連鎖分析是遺傳作圖的基礎(chǔ)：1905中41中41中部分連鎖與遺傳作圖構(gòu)建遺傳圖譜的基本原理真核生物遺傳過(guò)程中會(huì)發(fā)生減數(shù)分裂，此過(guò)程中染色體要進(jìn)行重組和交換，這種重組和交換的概率會(huì)隨著染色體上任意兩點(diǎn)間相對(duì)距離的遠(yuǎn)近而發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)概率大小，人們就可以推斷出同一條染色體上兩點(diǎn)間的相對(duì)距離和位置關(guān)系。正因?yàn)槿绱?，我們得到的這張圖譜也就只能顯示標(biāo)記之間的相對(duì)距離。我們稱這一距離(概率)為遺傳距離(cM)，由此構(gòu)建的圖譜也稱為遺傳圖譜。42中部分連鎖與遺傳作圖構(gòu)建遺傳圖譜的基本原理42中連鎖遺傳圖的做法一般以最左端的基因位置為0，如發(fā)現(xiàn)有新的基因在更左端的位置時(shí)，把0點(diǎn)讓給新基因，其余的基因座位作相應(yīng)移動(dòng)重組率在0--50%之間，但圖譜上出現(xiàn)50以上的圖距。這是由于較遠(yuǎn)的兩基因之間發(fā)生偶數(shù)次交換，但沒(méi)有出現(xiàn)重組類型，所以交換值要大于重組率。繪制連鎖遺傳圖時(shí)，需根據(jù)重組率進(jìn)行圖距的校正公式為RF=1/2(1-e-m)RF為重組率m：平均交換數(shù)m值說(shuō)明在兩個(gè)基因座之間每次減數(shù)分裂有8次交換，因每次交換只包括4條染色單體中的兩條非姐妹染色體，所以由m轉(zhuǎn)換成的真實(shí)圖距應(yīng)為1/2m43中連鎖遺傳圖的做法一般以最左端的基因位置為0，如發(fā)現(xiàn)有新的基中不同模式生物的連鎖分析有性雜交實(shí)驗(yàn)系譜分析DNA轉(zhuǎn)移44中不同模式生物的連鎖分析有性雜交實(shí)驗(yàn)44中雜交實(shí)驗(yàn)的連鎖分析選擇已知基因型的親本，設(shè)計(jì)雜交方案，獲得交配的子代并分析其表型和基因型對(duì)于高等真核生物的常規(guī)連鎖分析并不是直接檢查配子，而是檢測(cè)分別來(lái)自兩個(gè)親本配子融合形成的二倍體基因型，即進(jìn)行遺傳雜交兩點(diǎn)雜交和多點(diǎn)雜交45中雜交實(shí)驗(yàn)的連鎖分析選擇已知基因型的親本，設(shè)計(jì)雜交方案，獲得中系譜分析系譜分析法即對(duì)某家庭性狀相關(guān)成員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析性狀之間的連鎖關(guān)系，通過(guò)重組率進(jìn)行相關(guān)基因定位，這種方法又稱家系分析法(pedigreemethod)不能進(jìn)行有計(jì)劃的遺傳實(shí)驗(yàn)，只能收集家系成員的相關(guān)資料進(jìn)行連鎖分析，主要涉及人類和多年生樹(shù)木優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)值（lodscore）分析：lod值是基因連鎖可能性的對(duì)數(shù)，用于判定所研究的兩個(gè)標(biāo)記是否在同一染色體上，換句話說(shuō)就是基因是否連鎖。如果優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)分析確定了連鎖，然后可以提供最可能的重組頻率程度。理想的情況是資料來(lái)自不同系譜46中系譜分析系譜分析法即對(duì)某家庭性狀相關(guān)成員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析性中細(xì)菌的遺傳作圖轉(zhuǎn)化（transformation）：供體細(xì)胞釋放的一段DNA（通常小于50kb），經(jīng)受體細(xì)胞攝取后整合到基因組中，可借助抗性培養(yǎng)基篩選重組克隆轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction)：通過(guò)噬菌體將小片段DNA從供體細(xì)胞轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞接合轉(zhuǎn)移(conjugation)：兩個(gè)細(xì)菌形成物理接觸，DNA從供體轉(zhuǎn)移到受體47中細(xì)菌的遺傳作圖轉(zhuǎn)化（transformation）：供中細(xì)菌的遺傳重組48中細(xì)菌的遺傳重組48中細(xì)菌遺傳作圖中采用的都是生化標(biāo)記（如合成色氨酸的能力、對(duì)抗生素的敏感性等），隱性表型（如不能合成色氨酸）是可以互補(bǔ)的性狀?；蜣D(zhuǎn)移在具有野生型等位基因的供體品系與具有隱性等位基因的受體品系之間進(jìn)行，根據(jù)受體細(xì)胞是否獲得基因指令的生化功能來(lái)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)移的DNA是否進(jìn)入受體細(xì)胞接合：根據(jù)野生型基因進(jìn)入受體的時(shí)間表，可以確定基因所在的位置轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)化：依據(jù)所研究的基因是否同時(shí)出現(xiàn)在受體細(xì)胞中，緊密連鎖的基因總是有最高的機(jī)率被同時(shí)轉(zhuǎn)移。49中細(xì)菌遺傳作圖中采用的都是生化標(biāo)記（如合成色氨酸的能力、對(duì)抗中RFLP連鎖圖RFLP是第一種用于研究的DNA標(biāo)記（DavidBostein，1980）基本設(shè)想：由于同源染色體同一區(qū)段DNA順序的差異，用限制酶消化時(shí)，會(huì)得到長(zhǎng)度各不相同的限制性片段。經(jīng)過(guò)瓊脂糖凝膠電泳分離，可直接顯示不同個(gè)體同一位點(diǎn)DNA組成的差異由于限制酶的專一性，用不同的限制酶處理同一DNA樣品時(shí)，可以產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的不同限制性片斷，從而提供大量位點(diǎn)多態(tài)性信息50中RFLP連鎖圖RFLP是第一種用于研究的DNA標(biāo)記（Dav中DNA限制酶分析51中DNA限制酶分析51中親本：A1/B1和A2/B2，個(gè)體231；新組合：A1/B2和A2/B1，個(gè)體39交換率：39/（231+39）=14%；A與B相距14cM52中親本：A1/B1和A2/B2，個(gè)體231；新組合：A1/B中RFLP連鎖圖我們直接檢驗(yàn)由限制圖譜獲得的基因型，而不是檢測(cè)其表型的特點(diǎn)左圖表示三個(gè)世代限制圖譜之間的血緣關(guān)系，其限制片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)可以按孟德?tīng)柗绞竭z傳，四種等位基因在每代中獨(dú)立地分離，但圖中經(jīng)限制酶消化后所有等位基因之間的組合在凝膠電泳中都存在53中RFLP連鎖圖我們直接檢驗(yàn)由限制圖譜獲得的基因型，而不是檢中基因與分子標(biāo)記的共分離共分離：如果限制酶多態(tài)性在基因組中自由發(fā)生，則有些會(huì)在特定基因附近產(chǎn)生。我們可以確定這樣的限制性標(biāo)記，因?yàn)樵摌?biāo)記與突變表型密切相關(guān)。如果比較患病者的和正常人的DNA限制圖譜，可能發(fā)現(xiàn)一個(gè)特定的限制性位點(diǎn)通常出現(xiàn)(或者丟失)在患者DNA中，原因是限制性標(biāo)記與表型間100%相關(guān)。它暗示限制性標(biāo)記與突變基因距離很緊，以至于它們?cè)谥亟M中不能分離54中基因與分子標(biāo)記的共分離共分離：如果限制酶多態(tài)性在基因組中自中簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性小衛(wèi)星DNA的核心序列一般為幾個(gè)到幾十個(gè)核苷酸，不同個(gè)體的不同基因座位重復(fù)次數(shù)不同，每個(gè)重復(fù)單位的組成可略有變異。這類重復(fù)單位數(shù)目分布有限，有些染色體上還未發(fā)現(xiàn)這類小衛(wèi)星DNA。它的位置一般在染色體端粒部位。亦已證明，這一序列廣泛存在于人體基因組中55中簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性小衛(wèi)星DNA的核心序列一般為幾個(gè)到幾十個(gè)中56中56中2.4人類遺傳圖人類基因組計(jì)劃的最初目標(biāo)---完成一份遺傳圖，其密度至少為每1000kb一個(gè)標(biāo)記1994年完成，密度達(dá)到600kb一個(gè)標(biāo)記含有5264個(gè)微衛(wèi)星序列不久，另一份物理圖也隨之問(wèn)世，其密度為每100kb一個(gè)標(biāo)記含有7000個(gè)微衛(wèi)星序列57中2.4人類遺傳圖人類基因組計(jì)劃的最初目標(biāo)---完成一份遺中第三章

物理作圖限制酶作圖基于克隆的基因組作圖熒光原位雜交（FISH）序列標(biāo)記位點(diǎn)（STS)人類基因組物理圖58中第三章物理作圖限制酶作圖58中遺傳圖的分辨率有限：基因組大，人類及大多數(shù)高等真核生物不可能獲得大量的子代遺傳圖的精確性低：重組熱點(diǎn)59中遺傳圖的分辨率有限：基因組大，人類及大多數(shù)高等真核生物不可中3.1限制性作圖比較不同限制酶產(chǎn)生的DNA片段的大小單酶切、雙酶切、對(duì)比組裝部分酶切：多個(gè)相同酶切位點(diǎn)區(qū)段只發(fā)生一次酶切末端同位素標(biāo)記（或其他標(biāo)記）結(jié)合部分酶切：形成梯形分布帶60中3.1限制性作圖比較不同限制酶產(chǎn)生的DNA片段的大小60中樣品中僅存在較少的限制性位點(diǎn)/小分子量DNA分子，用常規(guī)的限制酶即可繪制物理圖稀有切點(diǎn)限制酶61中樣品中僅存在較少的限制性位點(diǎn)/小分子量DNA分子，用常規(guī)的中稀有切點(diǎn)限制酶特殊的凝膠電泳技術(shù)：脈沖凝膠電泳PFGE（電場(chǎng)方向不斷變換）62中稀有切點(diǎn)限制酶62中63中63中3.2基于克隆的基因組作圖3.2.1載體質(zhì)粒、噬菌體、粘?！【平湍富蚪M主要是先構(gòu)建粘粒文庫(kù)，然后建立克隆重疊群完成測(cè)序高等生物基因組擬南芥1.2X105bp，需要25000個(gè)克隆人類基因組是擬南芥基因組的33倍64中3.2基于克隆的基因組作圖3.2.1載體64中大分子DNA的克隆載體酵母人工染色體YAC：重組YAC分子只能在酵母細(xì)胞中擴(kuò)增著絲粒：在細(xì)胞分裂時(shí)負(fù)責(zé)染色體均等分配端粒：位于染色體端部的特異序列，保持人工染色體的穩(wěn)定性自主復(fù)制起始點(diǎn)：在細(xì)胞中啟動(dòng)染色體的復(fù)制65中大分子DNA的克隆載體65中66中66中缺陷：插入子穩(wěn)定性問(wèn)題、同一酵母細(xì)胞多個(gè)YAC引起交換產(chǎn)生嵌合噬菌體P1載體：與λ載體相似，將天然噬菌體基因組中的一段區(qū)域缺失，容量達(dá)125kb細(xì)菌人工染色體BAC：由大腸桿菌中F質(zhì)粒衍生，容量達(dá)300kb，單拷貝復(fù)制，穩(wěn)定，不會(huì)因重組發(fā)生嵌合P1人工染色體PAC：結(jié)合P1載體和BAC載體的優(yōu)點(diǎn)67中缺陷：插入子穩(wěn)定性問(wèn)題、同一酵母細(xì)胞多個(gè)YAC引起交換產(chǎn)生中68中68中69中69中質(zhì)粒*受體細(xì)胞結(jié)構(gòu)插入片斷舉例

E.coli環(huán)狀〈8*pUC18/19,T-載體pGEM-3z等λ噬菌體E.coli線狀9-24kbEMBL系列，Λgt系列絲狀噬菌體及噬菌粒E.coli環(huán)狀〈10kbM13mp系列粘粒載體E.coli環(huán)狀35-45kbpJB8,c2RB,pcoslEMBL,pWE15/16,pCVBAC(BacterialArtificialChromosome)E.coli環(huán)狀≈300kbPeloBAC系列PAC(P1-derivedArtificialchromosome)E.coli環(huán)狀100-2000kbPCYPAC1YAC(YeastArtificialchromosome)酵母細(xì)胞線性染色體100-2000kbMAC(MammalianArtificialChromosome)哺乳類細(xì)胞線性染色體〉1000kb病毒載體動(dòng)物細(xì)胞環(huán)狀SV40載體，昆蟲(chóng)桿狀病毒載體穿梭載體動(dòng)物細(xì)胞和細(xì)菌環(huán)狀pSVK3質(zhì)粒，PBV,Ti質(zhì)粒載體的種類和特征70中質(zhì)粒*受體細(xì)胞結(jié)構(gòu)插入片斷舉例E.coli環(huán)狀〈8*p中3.2.2重疊群組建重疊群contig：相互間存在重疊順序的一組克隆。最早組建重疊群方法—染色體步移：從基因組文庫(kù)中挑取一個(gè)指定的或隨機(jī)的克隆，然后在文庫(kù)中尋找與之重疊的第二個(gè)克隆。在此基礎(chǔ)上再尋找第三個(gè)克隆，依次延伸染色體步移的速度緩慢，僅適合于小基因組及小區(qū)段染色體的物理圖繪制71中3.2.2重疊群組建重疊群contig：相互間存在重疊順中72中72中指紋作圖指紋fingerprinting：DNA樣品所具有的特定DNA片段組成，限定的序列特征。指紋重疊，表明2個(gè)克隆具有共同的區(qū)段限制性帶型指紋：用不同限制性酶處理樣品，凝膠分析，DNA條帶有部分相同，說(shuō)明它們含有重疊的序列重復(fù)序列DNA指紋：不同克隆酶解電泳，轉(zhuǎn)移到雜交膜中，用一種或幾種基因組范圍的重復(fù)序列作為探針雜交，出現(xiàn)相同的雜交帶型，說(shuō)明重疊重復(fù)序列DNAPCR：設(shè)計(jì)與重復(fù)序列互補(bǔ)的引物，對(duì)檢測(cè)的克隆進(jìn)行PCR擴(kuò)增，相同的產(chǎn)物，說(shuō)明重疊STS目錄作圖：STS是已知的單一序列。設(shè)計(jì)引物，對(duì)大量的單個(gè)克隆進(jìn)行PCR擴(kuò)增73中指紋作圖73中74中74中3.3熒光標(biāo)記原位雜交FISH：與同位素雜交的原理相同，DNA熒光染料。熒光標(biāo)記信號(hào)在顯微鏡下觀測(cè)，直接顯示探針與染色體雜交的位置雜交技術(shù)的一種延伸，雜交靶子是完整的染色體，由雜交信號(hào)提供作圖信息。將樣品涂抹在載玻片上自然干燥，然后用甲酰胺處理使其變性。中期染色體：主要用于確定新發(fā)現(xiàn)的分子標(biāo)記屬于哪條染色體，給出十分粗略的染色體定位機(jī)械伸展的染色體：分離與制備中期細(xì)胞核，離心，獲得伸展的染色體，長(zhǎng)度增加20倍。間期染色體：已獲得基本的位置信息，極度松馳的染色體可用于小區(qū)段分子標(biāo)記排序研究。75中3.3熒光標(biāo)記原位雜交FISH：與同位素雜交的原理相同，中3.4序列標(biāo)記位點(diǎn)（STS)作圖主流技術(shù)限制性作圖：快速，信息詳細(xì)，但不適合大基因組。重疊群構(gòu)建程序復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。指紋作圖：對(duì)大基因組存在不少問(wèn)題，如選用的限制酶不當(dāng)或重復(fù)順序干擾，會(huì)出現(xiàn)誤排。原位雜交：操作困難，資料積累慢，一次實(shí)驗(yàn)定位的分子標(biāo)記不超過(guò)3-4個(gè)。76中3.4序列標(biāo)記位點(diǎn)（STS)作圖主流技術(shù)76中STS：sequencetaggedsite，一小段長(zhǎng)度100-500bp的DNA序列，每個(gè)基因組僅一份拷貝，易分辨。利用PCR/雜交分析所在STS位置，自動(dòng)操作表達(dá)序列標(biāo)簽EST：cDNASSLP：具有多態(tài)性并已在連鎖分析中定位隨機(jī)基因組序列：在數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找所感興趣的某些序列77中STS：sequencetaggedsite，一小段長(zhǎng)中78中78中STS定位：定位在染色體或基因組中的DNA區(qū)段輻射雜種：含有另一種生物染色體片段的嚙齒類細(xì)胞克隆作圖：基因組測(cè)序計(jì)劃的準(zhǔn)備工作之一，將基因組或分離的染色體打斷，并將這些片段克隆到高容量的載體中，構(gòu)建全基因組文庫(kù)。PCR方法檢測(cè)含有標(biāo)記的STS克隆，根據(jù)重疊的STS標(biāo)記可繪制克隆連鎖圖79中STS定位：定位在染色體或基因組中的DNA區(qū)段79中80中80中人類基因組物理圖1987年發(fā)表了第一份人類RFLP連鎖圖,含有393RFLP和10個(gè)其他多態(tài)性標(biāo)記，來(lái)自21個(gè)家庭，平均密度為10Mb1996年遺傳圖5250個(gè)SSLP，0.7Mb1993年33000個(gè)YAC采取輻射雜種進(jìn)行STS標(biāo)記作圖，對(duì)YAC物理圖進(jìn)行校正。1996年STS圖，含有7000個(gè)SSLP。物理圖與遺傳圖彼此銜接，產(chǎn)生一份具綜合性的完全整合的基因組圖，成為人類基因組計(jì)劃測(cè)序階段的工作框架。81中人類基因組物理圖1987年發(fā)表了第一份人類RFLP連鎖圖,中SNP作圖的一般步驟包括：①獲取DNA序列②從DNA序列確定序列標(biāo)簽位點(diǎn)（sequencetaggedsites，STSs）

③掃描STSs或ESTs確定候選SNPs④確定SNPs⑤將SNPs定位于染色體特定位置82中SNP作圖的一般步驟包括：①獲取DNA序列82中鳥(niǎo)槍法和重疊群法基因組計(jì)劃的基本目標(biāo)是獲得全基因組順序，在此基礎(chǔ)上再對(duì)所獲得的序列進(jìn)行解讀。獲得基因組順序的主要方法是進(jìn)行DNA測(cè)序，然后再將讀取的順序組裝。目前的DNA測(cè)序每次反應(yīng)僅能讀取不到1000bp的長(zhǎng)度，已知最小的細(xì)菌基因組為580kb。因此基因組測(cè)序的第一步是構(gòu)建基因組圖，然后將基因組區(qū)段分解逐個(gè)測(cè)序，最后進(jìn)行組裝?；蚪M作圖的基本構(gòu)想是，在長(zhǎng)鏈DNA分子的不同位置尋找特征性的分子標(biāo)記，根據(jù)分子標(biāo)記將包括這些序列的克隆進(jìn)行連鎖定位，繪制基因組圖。一旦構(gòu)建好基因組圖，即可著手進(jìn)入全基因組測(cè)序。以基因組圖指導(dǎo)的測(cè)序有2種路線：

直接鳥(niǎo)槍法重疊群法83中鳥(niǎo)槍法和重疊群法基因組計(jì)