基因與基因組(2學(xué)時(shí))-2014

基因與基因組學(xué)人類(lèi)基因組和基因組學(xué)

基因組（genome）生殖細(xì)胞含1套基因組

1套來(lái)自父本生殖細(xì)胞體細(xì)胞含2套基因組

1套來(lái)自母本生殖細(xì)胞

完整的人類(lèi)基因組包含：

1-22號(hào)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(hào)限制性?xún)?nèi)切核酸酶限制酶：能夠識(shí)別DNA鏈的特定部位并能進(jìn)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?xún)?nèi)切核酸酶EcoRⅠ屬名種名菌株名酶的序號(hào)限制性?xún)?nèi)切核酸酶限制酶：能夠識(shí)別DNA鏈的特定部位并能進(jìn)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?xún)?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(guò)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(dá)為新的性狀或用于進(jìn)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(kuò)增（克?。┓蛛x和檢測(cè)重組DNA重組DNA技術(shù)流程簡(jiǎn)圖ligasevectorrestrictionendonucleaseforeignDNAbacterialcellhost限制性?xún)?nèi)切核酸酶限制酶：能夠識(shí)別DNA鏈的特定部位并能進(jìn)行切割。TypeⅠTypeⅡTypeⅢ

20世紀(jì)人類(lèi)科技發(fā)展史上的三大創(chuàng)舉

90年代人類(lèi)基因組計(jì)劃40年代第一顆原子彈爆炸60年代人類(lèi)首次登上月球人類(lèi)基因組計(jì)劃ＤＮＡ的鳥(niǎo)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(lèi)基因組計(jì)劃的啟動(dòng)

1986年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.Dulbecco（杜爾貝科）提出人類(lèi)基因組計(jì)劃——測(cè)出人類(lèi)全套基因組的DNA堿基序列（3×109bp）。第一節(jié)人類(lèi)基因組計(jì)劃美國(guó)政府決定于1990年正式啟動(dòng)HGP，預(yù)計(jì)用15年時(shí)間，投入30億美元，完成HGP。

由國(guó)立衛(wèi)生研究院和能源部共同組成“人類(lèi)基因組研究所”

逐漸地，HGP擴(kuò)展為多國(guó)協(xié)作計(jì)劃，參與者包括：英、日、法、德和中國(guó)（1993年）。人類(lèi)基因組計(jì)劃研究的主要成果和進(jìn)展表現(xiàn)在這副圖上

遺傳圖譜

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

以定位的DNA標(biāo)記序列如STS作為路標(biāo)，以DNA實(shí)際長(zhǎng)度即bp、kb、Mb為圖距的基因組圖譜。序列圖譜

通過(guò)基因組測(cè)序得到的，以A、T、G、C為標(biāo)記單位的基因組DNA序列

遺傳圖（geneticmap）

又稱(chēng)連鎖圖（linkagemap）

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

厘摩（cM）

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

多態(tài)程度較低,利用價(jià)值受限第二代（1989）短串連復(fù)制序列長(zhǎng)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(biāo)記多態(tài)性：人的DNA序列上平均每幾百個(gè)堿基會(huì)出現(xiàn)一些變異（variation），并按照孟德?tīng)栠z傳規(guī)律由親代傳給子代，從而在不同個(gè)體間表現(xiàn)出不同，因而被稱(chēng)為多態(tài)性（Polymorphism）。第一代多態(tài)性標(biāo)記是RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorphism，限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性）第二代多態(tài)性標(biāo)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(lái)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(zhǎng)度一般不超過(guò)20kb。重復(fù)次數(shù)（小衛(wèi)星DNA區(qū)的長(zhǎng)度）在人群中是高度變異的；按照孟德?tīng)柕囊?guī)律遺傳微衛(wèi)星DNA/簡(jiǎn)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(lèi)型？簡(jiǎn)要說(shuō)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(biāo)記研究中的應(yīng)用（12分）

中國(guó)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(biāo)記是單核苷酸的多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）SNP：是由于單個(gè)核苷酸改變而導(dǎo)致的核酸序列多態(tài)。人類(lèi)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(wàn)個(gè)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(gè)體的遺傳基礎(chǔ)。在整個(gè)基因組序列中，人與人之間的變異僅為萬(wàn)分之一，從而說(shuō)明人類(lèi)不同“種屬”之間并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。SNP與RFLP和STR標(biāo)記的主要不同之處在于，它不再以DNA片段的長(zhǎng)度變化作為檢測(cè)手段，而直接以序列變異作為標(biāo)記。l

物理圖（physicalmap）是要將隨機(jī)長(zhǎng)度的DNA片斷在染色體上的排列順序確定下來(lái)。這些克隆DNA片斷連接起來(lái)，形成重疊克隆群（Conting），再將一個(gè)個(gè)（Conting)相連成線狀，覆蓋整個(gè)染色體。這主要靠單拷貝DNA序列標(biāo)定部位（STS）作路標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

序列圖（sequencemap）

是通過(guò)對(duì)基因組DNA進(jìn)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(gè)BAC克隆片段切成更短的片段，形成亞克隆分別進(jìn)行測(cè)序，再將相互重疊的讀出序列組裝成連續(xù)重疊線。2.“鳥(niǎo)槍法”測(cè)序路線：即直接將基因組DNA分割成20kb左右的小片段進(jìn)行隨機(jī)測(cè)序，再用超級(jí)計(jì)算機(jī)組裝成重疊線。所形成的序列圖稱(chēng)celera序列。

……………ACGTCCGATCGGTTCATGCC

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

1999年12月用“逐個(gè)克隆法”獲得第一條人類(lèi)染色體—22號(hào)染色體完成序列

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

三、ＤＮＡ的鳥(niǎo)槍法測(cè)序的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：速度快缺點(diǎn)：●隨著所測(cè)基因組總量增大，所需測(cè)序的片段大量增加●高等真核生物（如人類(lèi)）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(cè)定各個(gè)基因所在區(qū)域位置。基因圖測(cè)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(jì)算機(jī)識(shí)別：研發(fā)計(jì)算機(jī)GRAIL系統(tǒng)，可識(shí)別每個(gè)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(xì)胞中表達(dá)mRNA，逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA片段，稱(chēng)為表達(dá)序列標(biāo)簽（EST），將收獲EST定位后，構(gòu)建的圖稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄圖，是人類(lèi)基因圖雛形。

二、人類(lèi)基因組計(jì)劃的進(jìn)展?fàn)顩r

（1）截至1998年10月，完成1.8×108bp，占計(jì)劃的6％。

（2）完成一系列模式生物全基因組測(cè)定。

這些模式生物全基因組測(cè)定的完成有重大理論與現(xiàn)實(shí)意義。（3）DNA測(cè)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