基因與基因組(2學(xué)時)-2014

基因與基因組學(xué)人類基因組和基因組學(xué)

基因組（genome）生殖細胞含1套基因組

1套來自父本生殖細胞體細胞含2套基因組

1套來自母本生殖細胞

完整的人類基因組包含：

1-22號常染色體核基因組

X和Y染色體

線粒體基因組EcoRⅠ屬名種名菌株名酶的序號限制性內(nèi)切核酸酶限制酶：能夠識別DNA鏈的特定部位并能進行切割。HaeⅢ5’3’3’5’GGCCCCGG5’3’3’5’GGCCCCGGMboⅠ5’3’3’5’GATCCTAG5’3’3’5’GATCCTAGBamHⅠ5’3’3’5’GGATCCCCTAGG5’3’3’5’GCCTAGGATCCGPstⅠ5’3’3’5’CTGCAGGACGTC5’3’3’5’CTGCAGGACGTC限制性內(nèi)切核酸酶EcoRⅠ屬名種名菌株名酶的序號限制性內(nèi)切核酸酶限制酶：能夠識別DNA鏈的特定部位并能進行切割。HaeⅢ5’3’3’5’GGCCCCGG5’3’3’5’GGCCCCGGMboⅠ5’3’3’5’GATCCTAG5’3’3’5’GATCCTAGBamHⅠ5’3’3’5’GGATCCCCTAGG5’3’3’5’GCCTAGGATCCGPstⅠ5’3’3’5’CTGCAGGACGTC5’3’3’5’CTGCAGGACGTC限制性內(nèi)切核酸酶重組DNA技術(shù)（recombinationDNAtechnique）指將目的DNA片段或人工合成的基因，通過載體在體外重組、轉(zhuǎn)移并插入到另一種生物的基因組中，使其表達為新的性狀或用于進一步的研究，是基因操作的核心技術(shù)。包括DNA克?。―NAcloning）和分子雜交（molecularhybridization）。重組DNA構(gòu)建轉(zhuǎn)化擴增（克?。┓蛛x和檢測重組DNA重組DNA技術(shù)流程簡圖ligasevectorrestrictionendonucleaseforeignDNAbacterialcellhost限制性內(nèi)切核酸酶限制酶：能夠識別DNA鏈的特定部位并能進行切割。TypeⅠTypeⅡTypeⅢ

20世紀人類科技發(fā)展史上的三大創(chuàng)舉

90年代人類基因組計劃40年代第一顆原子彈爆炸60年代人類首次登上月球人類基因組計劃ＤＮＡ的鳥槍法序列分析技術(shù)比較基因組學(xué)及功能基因組研究Contents一、人類基因組計劃的啟動

1986年，諾貝爾獎獲得者R.Dulbecco（杜爾貝科）提出人類基因組計劃——測出人類全套基因組的DNA堿基序列（3×109bp）。第一節(jié)人類基因組計劃美國政府決定于1990年正式啟動HGP，預(yù)計用15年時間，投入30億美元，完成HGP。

由國立衛(wèi)生研究院和能源部共同組成“人類基因組研究所”

逐漸地，HGP擴展為多國協(xié)作計劃，參與者包括：英、日、法、德和中國（1993年）。人類基因組計劃研究的主要成果和進展表現(xiàn)在這副圖上

遺傳圖譜

又稱為連鎖圖譜（linkagemap），指基因或DNA標志在染色體上的相對位置與遺傳距離（1厘摩（cM）=減數(shù)分裂時兩個基因間重組值為1%。）物理圖譜

以定位的DNA標記序列如STS作為路標，以DNA實際長度即bp、kb、Mb為圖距的基因組圖譜。序列圖譜

通過基因組測序得到的，以A、T、G、C為標記單位的基因組DNA序列

遺傳圖（geneticmap）

又稱連鎖圖（linkagemap）

是將每條染色體上的基因或遺傳標記的相對位置經(jīng)連鎖分析確定下來，構(gòu)成圖譜。遺傳距離：連鎖圖中兩個基因間圖距單位

厘摩（cM）

1厘摩（cM）=減數(shù)分裂時兩個基因間重組值為1%。第一代（1975）限制片斷長度多態(tài)（RFLP）分布數(shù)量105

多態(tài)程度較低,利用價值受限第二代（1989）短串連復(fù)制序列長度多態(tài)(STR)分布數(shù)量＞104

高度多態(tài)第三代（1996）單核苷酸多態(tài)（SNP）分布數(shù)量3×106

一般為二態(tài)單體型分析DNA遺傳標記多態(tài)性：人的DNA序列上平均每幾百個堿基會出現(xiàn)一些變異（variation），并按照孟德爾遺傳規(guī)律由親代傳給子代，從而在不同個體間表現(xiàn)出不同，因而被稱為多態(tài)性（Polymorphism）。第一代多態(tài)性標記是RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorphism，限制性片段長度多態(tài)性）第二代多態(tài)性標記是短的串聯(lián)重復(fù)序列包括小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA，其多態(tài)性主要來自重復(fù)序列拷貝數(shù)的變化小衛(wèi)星DNA—由15-65bp的基本單位串聯(lián)重復(fù)而成，長度一般不超過20kb。重復(fù)次數(shù)（小衛(wèi)星DNA區(qū)的長度）在人群中是高度變異的；按照孟德爾的規(guī)律遺傳微衛(wèi)星DNA/簡短串聯(lián)重復(fù)（STR、STRP或SSLP）重復(fù)單元2-8bp，通常重復(fù)10-60次CTAGCTTATATATATATATATATATATATAAGCTTGC真核生物基因組中的DNA重復(fù)序列主要有哪些類型？簡要說明基因組重復(fù)序列可能的生物學(xué)意義以及基因組重復(fù)序列在分子標記研究中的應(yīng)用（12分）

中國科學(xué)院2002年

碩士學(xué)位研究生入學(xué)分子遺傳學(xué)試題第三代多態(tài)性標記是單核苷酸的多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）SNP：是由于單個核苷酸改變而導(dǎo)致的核酸序列多態(tài)。人類99．9％的基因密碼是相同的，而差異不到0．1％，不同人群僅有140萬個核苷酸差異。這些差異是由“單一核苷酸多樣性”（SNP）產(chǎn)生的，它構(gòu)成了不同個體的遺傳基礎(chǔ)。在整個基因組序列中，人與人之間的變異僅為萬分之一，從而說明人類不同“種屬”之間并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。SNP與RFLP和STR標記的主要不同之處在于，它不再以DNA片段的長度變化作為檢測手段，而直接以序列變異作為標記。l

物理圖（physicalmap）是要將隨機長度的DNA片斷在染色體上的排列順序確定下來。這些克隆DNA片斷連接起來，形成重疊克隆群（Conting），再將一個個（Conting)相連成線狀，覆蓋整個染色體。這主要靠單拷貝DNA序列標定部位（STS）作路標來實現(xiàn)。

序列圖（sequencemap）

是通過對基因組DNA進行堿基排列順序分析而建立的。兩種技術(shù)路線：

1.公共序列路線：即在物理圖基礎(chǔ)上，將各個BAC克隆片段切成更短的片段，形成亞克隆分別進行測序，再將相互重疊的讀出序列組裝成連續(xù)重疊線。2.“鳥槍法”測序路線：即直接將基因組DNA分割成20kb左右的小片段進行隨機測序，再用超級計算機組裝成重疊線。所形成的序列圖稱celera序列。

……………ACGTCCGATCGGTTCATGCC

TCGGTTCATGCCAATGCCGTCC…………第二節(jié)DNA的鳥槍法序列分析技術(shù)一、DNA的鳥槍法測序原理

1999年12月用“逐個克隆法”獲得第一條人類染色體—22號染色體完成序列

2000年3月用“全基因組鳥槍法”獲得果蠅全基因組序列。2000年6月公共領(lǐng)域測序計劃工作框架圖二、DNA的鳥槍法測序的主要步驟第一，建立高度隨機、插入片段大小為2kb左右的基因組文庫。第二，高效、大規(guī)模的末端測序。第三，序列集合。第四，填補缺口。Shotgun法序列拼接SequenceGap

三、ＤＮＡ的鳥槍法測序的優(yōu)缺點優(yōu)點：速度快缺點：●隨著所測基因組總量增大，所需測序的片段大量增加●高等真核生物（如人類）基因組中有大量重復(fù)序列，導(dǎo)致判斷失誤基因圖（genemap）

即在序列圖基礎(chǔ)上，用不同的方法測定各個基因所在區(qū)域位置?；驁D測定方法：

1.CpG島的應(yīng)用：大多數(shù)持家基因和40%組織特異性基因5’端均存在CpG島序列。制備

探針，染色體涂染指示基因位置分布。

2.計算機識別：研發(fā)計算機GRAIL系統(tǒng)，可識別每個基因區(qū)的外顯子-內(nèi)含子接頭區(qū)保守序列。

3.cDNA策略：由組織細胞中表達mRNA，逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA片段，稱為表達序列標簽（EST），將收獲EST定位后，構(gòu)建的圖稱為轉(zhuǎn)錄圖，是人類基因圖雛形。

二、人類基因組計劃的進展?fàn)顩r

（1）截至1998年10月，完成1.8×108bp，占計劃的6％。

（2）完成一系列模式生物全基因組測定。

這些模式生物全基因組測定的完成有重大理論與現(xiàn)實意義。（3）DNA測序技術(shù)飛速提高

1998.5.9.

J.C.Venter等宣布，組建商業(yè)公司，投入3億美元，3年內(nèi)完成。接著又有若干家公司成立，總共投入資金約幾十億美元，形成“公”“私