探索遺傳語言

探索遺傳語言第1頁/共20頁探索遺傳語言第2頁/共20頁1、基因組DNA的奧秘遺傳信息存貯在4種字符組成的核酸序列中“天書”——用遺傳語言書寫的人類遺傳藍(lán)本 包含的信息量巨大 更重要的是目前人類對它了解甚少 天書中只有4個(gè)字符（堿基A、T、G、C） 既沒有段落，也沒有標(biāo)點(diǎn)符號 是一個(gè)長度為3×109的一維序列。

第3頁/共20頁

科學(xué)家對這本天書了解最多的部分就是遺傳密碼 或者說掌握了DNA對蛋白質(zhì)編碼的規(guī)律

關(guān)于密碼子（1）密碼子的使用是非隨機(jī)的 如果密碼子的第一、第二位堿基是A、U， 那么第三位將盡可能使用G、C；反之亦然。如果三位都用G、C，則配對容易，分解難； 三位都用A、U，則相反。一般地說，高表達(dá)的基因，要求翻譯速度快，要求密碼子和反密碼子配對快、分手也快。第4頁/共20頁（2）密碼子的使用有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律對同義密碼子的使用存在著偏愛 不同種屬偏愛的密碼子不同人類基因組： 密碼子第三位取A、U的情況占90%

而第三位取G、C僅占10%

密碼子的使用偏性與基因功能、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)

第5頁/共20頁（3）密碼子中的密碼

三個(gè)堿基的位置與所編碼的氨基酸性質(zhì)存在著聯(lián)系 例如： 芳香族氨基酸——以U作為第一位堿基 中間位置堿基的性質(zhì)與氨基酸是親疏水性相關(guān) 疏水氨基酸的密碼子，其第二位堿基是U

親水氨基酸的密碼子，其第二位堿基是A

第二位堿基是G、C的密碼子所編碼的氨基酸親水性、疏水性居中。

第6頁/共20頁基因組信息人類基因組：編碼區(qū)域只占1%-3%對于非編碼序列，尚不清楚其含義或功能非編碼區(qū)域?qū)τ谏顒?dòng)具有重要的意義包括內(nèi)含子、簡單重復(fù)序列、移動(dòng)元件、偽基因重復(fù)序列:

衛(wèi)星（satellite）DNA

小衛(wèi)星（mini-satellite）DNA

微衛(wèi)星（micro-satellite）順式調(diào)控元件:

啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子第7頁/共20頁2、探索遺傳語言

用語言學(xué)的方法進(jìn)行研究 自然語言 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言 遺傳語言 二進(jìn)制序列0、1的長程關(guān)聯(lián)性分析結(jié)果： 編碼區(qū)域——自然語言 非編碼區(qū)域——程序設(shè)計(jì)語言蛋白質(zhì)編碼區(qū)域所包含的信息相當(dāng)于待加工的“數(shù)據(jù)”數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理以后產(chǎn)生對應(yīng)的蛋白質(zhì)；而非編碼區(qū)域則相當(dāng)于“程序”或“指令”，確定如何在時(shí)間和空間方面控制基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)的合成

第8頁/共20頁

用密碼學(xué)方法進(jìn)行研究 是否存在其它密碼？

——調(diào)控信息密碼？

——蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的密碼？編碼在DNA上的一維程序如何在四維時(shí)空中控制生命體的生長發(fā)育第9頁/共20頁3、關(guān)于生物復(fù)雜性

生物的復(fù)雜性不僅僅是基因的數(shù)目 人類基因約為30000個(gè) 線蟲有20000個(gè)基因230000/220000=210000≌103000

第10頁/共20頁4、基因組計(jì)劃帶來的希望實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累速度在迅速地增加計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)也在不斷地發(fā)展

第11頁/共20頁單個(gè)基因組分析 基因序列 基因功能 基因的表達(dá)調(diào)控 基因產(chǎn)物 基因多態(tài)性第12頁/共20頁比較基因組分析 物種關(guān)系 物種進(jìn)化 物種起源第13頁/共20頁第14頁/共20頁人、鼠基因組比較

人基因組鼠基因組鼠染色體上的顏色和數(shù)字代表在人染色體上對應(yīng)的片段.老鼠約75%的基因與人類相同。第15頁/共20頁SARS基因組（SevereAcuteRespiratorySyndrome)第16頁/共20頁全基因組核酸搜索