文档介绍：刘新文
北京大学医学部生化与分子生物学系
基因组学与医学
第十七章
GENOMICS AND MEDICINE
第一节基因组学概念及研究范畴(The Concept and Research Categories of Genomics)
基因组
基因组学
人类基因组计划
一、基因组学概念
基因组(genome):泛指一个细胞或一个生物体的全部遗传信息。在真核生物,基因组是指一套(单倍体)染色体DNA。
基因组学(genomics):从基因组水平(分子整体水平)研究遗传的学科。主要是发展和应用DNA制图、测序新技术及计算机程序,分析生命体全部基因组的结构及功能。
人类基因组计划(human genome project, HGP):一项多国合作的国际研究计划,旨在阐明人类基因组DNA 3×109bp的序列,发掘所有人类基因,确定其在染色体上的位置,从而破译人类的全部遗传信息。HGP还对包括大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇、拟南芥和小鼠等在内的一系列模式生物体基因组的测序。
结构基因组学(structural genomics):通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。
功能基因组学(functional genomics):利用结构基因组学提供的信息,进行基因和非基因序列功能的研究。
parative genomics):比较不同生物间基因和基因组结构的差异,以增进对基因功能的了解、阐明物种进化关系。
二、基因组学的主要研究内容
三、基因组学主要研究技术
生物信息学(bioinformatics)
生物芯片(DNA芯片、蛋白质或肽芯片等
二维蛋白质凝胶电泳( 2-DGE)
飞行质谱
用数理和信息科学的观点、理论和方法研究生命现象,组织和分析现今呈指数增长的生物学数据的一门科学。该技术主要由数据库、计算机网络和应用软件组成。
第二节结构基因组学(Structural Genomics)
物理制图
遗传制图
基因组DNA序列测定
创建计算机分析管理系统
一、人类基因组作图
1、遗传图(ic mapping)/连锁图(linkage map)
距离单位:厘摩(cM),1cM表示每次减数分裂的重组频率为1%
通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率,确定连锁标志在染色体上的线性排列顺序及其相对遗传距离
第一代DNA多态性标志: 限制性片段长度多态性(RFLPs)、随机引物扩增多态性(RAPD) 、扩增片段长度多态性(AFLP)
第二代DNA标志:
可变数目串联重复序列(VNTRs;又称小卫星)、短串联重复序列(STRs;又称微卫星, MS)
第三代DNA标志:单核苷酸多态性(SNP)
2、物理作图(physical mapping):
确定遗传标志间的物理距离,一般用bp/kb/Mb表示。
1cM的遗传距离大致上相当于1Mb的物理距离。
(1)荧光原位杂交图(FISH map)
(2)限制性酶切图(restriction map) :
选用合适的限制性核酸内切酶对基因组DNA或部分基因组DNA进行酶切,获得以酶切位点为标记的物理图。
(3)辐射杂交细胞图(RH map)
(4)连续克隆系(clone contig)图:是最重要的一种。
序列标签位点(sequence tagged sites, STSs): 在染色体上定位明确,而且可用PCR扩增的单拷贝序列,通常为200-500bp。