基因測(cè)序流程課件

基因組測(cè)序流程介紹中科院計(jì)算所生物信息學(xué)研究組華大－曙光生物信息學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室卜東波2001/10/07基因組測(cè)序流程介紹中科院計(jì)算所生物信息學(xué)研究組1第一部分：基礎(chǔ)知識(shí)第一部分：基礎(chǔ)知識(shí)21。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)（真核和原核）1。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)（真核和原核）32。細(xì)胞核中的染色體2。細(xì)胞核中的染色體43。染色體＝DNA＋相關(guān)蛋白質(zhì)3。染色體＝DNA＋相關(guān)蛋白質(zhì)54。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)4。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)65。堿基互補(bǔ)：A/TC/G5。堿基互補(bǔ)：A/TC/G76。DNA復(fù)制6。DNA復(fù)制87。什么是基因組？任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生物的染色體上可能帶有成千上萬(wàn)個(gè)基因，一個(gè)細(xì)胞中的全部基因序列及其間隔序列統(tǒng)稱為genomes（基因組）。7。什么是基因組？任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生98。什么是基因？DNA上具有特定功能的一個(gè)片斷，負(fù)責(zé)一種特定性狀的表達(dá)。一般來(lái)講，一個(gè)基因只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)。8。什么是基因？DNA上具有特定功能的一個(gè)片斷，負(fù)責(zé)一種特定109。DNARNA與蛋白質(zhì)DNA:兩條互補(bǔ)鏈。由ATCG四個(gè)字母（堿基）形成的字符串。RNA:單鏈結(jié)構(gòu)。由AUCG四個(gè)字母（堿基）形成的字符串。蛋白質(zhì):一條或多條肽鏈。每個(gè)肽鏈?zhǔn)怯?0種氨基酸形成的長(zhǎng)鏈，即20個(gè)字母（氨基酸）形成的字符串。翻譯：每3個(gè)堿基翻譯成一個(gè)氨基酸。9。DNARNA與蛋白質(zhì)DNA:兩條互補(bǔ)鏈。由ATCG四個(gè)1110。DNA上的基因10。DNA上的基因1211。什么是電泳？在凝膠一端小槽中放入熒光標(biāo)記的DNA片斷，兩端加電壓，短DNA片斷跑得快，長(zhǎng)DNA片斷跑得慢。測(cè)序時(shí)需要區(qū)分長(zhǎng)度只差一個(gè)堿基的片斷11。什么是電泳？在凝膠一端小槽中放入熒光標(biāo)記的DNA片斷，1312。什么是PCR?DNA體外擴(kuò)增方法的一種，能夠?qū)⒑苌俚脑嚇樱ū热缰挥凶锓傅囊坏窝?，擴(kuò)增成完全相同的無(wú)數(shù)拷貝。每PCR一輪，擴(kuò)增兩倍1-2-4-8-16…12。什么是PCR?DNA體外擴(kuò)增方法的一種，能夠?qū)⒑苌俚脑?4第二部分：測(cè)序流程第二部分：測(cè)序流程151。什么是測(cè)序？確定一條染色體片斷上的堿基順序。Sanger法：在PCR時(shí)加入熒光標(biāo)記的復(fù)制終止劑，比如ddA,ddT,ddC,ddG（相應(yīng)于4種堿基）ddX的兩個(gè)作用：可以當(dāng)作正常堿基參與復(fù)制一旦鏈入DNA中，其后就不能再繼續(xù)連接電泳誰(shuí)終止，堿基就是誰(shuí)此方法獲1974年的Nobel獎(jiǎng)1。什么是測(cè)序？確定一條染色體片斷上的堿基順序。16Sanger第一步：加入復(fù)制終止劑熒光檢測(cè)探頭電泳，看誰(shuí)跑得快Sanger第一步：加入復(fù)制終止劑熒光檢測(cè)探頭電泳，看誰(shuí)跑得17Sanger第二步：熒光檢測(cè)Sanger第二步：熒光檢測(cè)18Shotgun測(cè)序DNA的提取和純化載體預(yù)備：和DNA片斷結(jié)合，從而能夠在細(xì)菌中擴(kuò)增。DNA片段的制備：將DNA用超聲波切成能夠測(cè)序的小片斷轉(zhuǎn)化培養(yǎng)：小片斷和載體結(jié)合，植入細(xì)菌中進(jìn)行擴(kuò)增。提質(zhì)粒：從細(xì)菌中提取出繁殖好的質(zhì)粒電泳檢測(cè)：檢測(cè)質(zhì)量的好壞測(cè)序：上測(cè)序儀測(cè)序Shotgun測(cè)序DNA的提取和純化19全自動(dòng)的測(cè)序儀器：MegaBace全自動(dòng)的測(cè)序儀器：MegaBace20DNA整體切成小段小段和載體結(jié)合結(jié)合后進(jìn)行測(cè)序DNA整體切成小段小段和載體結(jié)合結(jié)合后進(jìn)行測(cè)序21Shotgun測(cè)序（2）——Shotgun測(cè)序（2）——22還沒(méi)有完！拼接?。。∫?yàn)檎麄€(gè)基因組太長(zhǎng)（上M),而每次只能測(cè)得一個(gè)500的小片斷(read)問(wèn)題：如何根據(jù)read恢復(fù)原始順序？類比：10本圣經(jīng)，都從隨機(jī)點(diǎn)起始剪成500個(gè)字母左右的小紙條，問(wèn)：給你這么一堆小紙條，你能讀出圣經(jīng)來(lái)嗎？轉(zhuǎn)成圖論問(wèn)題：Hamilton和Euler路徑但是都會(huì)拼錯(cuò)！還沒(méi)有完！拼接?。?！因?yàn)檎麄€(gè)基因組太長(zhǎng)（上M),而每次只能測(cè)23Shotgun法序列拼接ConsensusSequenceGap

LowBaseQualitySingleStrandedRegionMis-Assembly(Inverted)Shotgun法序列拼接ConsensusSequenceL24拼接錯(cuò)誤：Repeat的存在拼接錯(cuò)誤：Repeat的存在25我們能干什么？測(cè)序之前全是生物學(xué)問(wèn)題。測(cè)序之后就全形式化是計(jì)算機(jī)問(wèn)題。天然的形式化：ATCG核心問(wèn)題：字符串比對(duì)：兩個(gè)字符串的距離拼接問(wèn)題蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)：如何從一維預(yù)測(cè)三維結(jié)構(gòu)？我們能干什么？測(cè)序之