《组学与医学》PPT课件

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1、生物化学与分子生物学第二十六章组学与医学-omicsandMedicine第　一　节基　因　组　学Genomics基因组(genome)一个细胞（或病毒）所载的全部遗传信息，它代表了一种生物所具有的全部遗传信息。对真核生物体而言，基因组是指一套完整单倍体DNA（染色体DNA）及线粒体或叶绿体DNA的全部序列，既有编码序列，也有大量存在的非编码序列。基因组学(genomics)是阐明整个基因组的结构、结构与功能关系以及基因之间相互作用的科学。一、基因组学包含结构基因组学、功能基因组学和比较基因组学基因组学包括3个不同的亚领域结构基因组

2、学(structuralgenomics)功能基因组学(functionalgenomics)比较基因组学(comparativegenomics)基因组学概念二、结构基因组学的主要任务是基因组作图和大规模测序结构基因组学(structuralgenomics)是通过HGP的实施来完成的。HGP的内容就是制作高分辨率的人类遗传图和物理图，最终完成人类和其它重要模式生物全部基因组DNA序列测定，因此HGP属于结构基因组学范畴。（一）遗传作图和物理作图是绘制人类基因组草图的重要策略1．遗传作图就是绘制连锁图遗传图（geneticmap）

3、又称连锁图（linkagemap）。遗传作图（geneticmapping）就是确定连锁的遗传标志位点在一条染色体上的排列顺序以及它们之间的相对遗传距离，用厘摩尔根（centi-Morgan，cM）表示，当两个遗传标记之间的重组值为1%时，图距即为1cM。（1）限制性片段长度多态性（RFLP）（2）可变数目串联重复序列（VNTR）（3）单核苷酸多态性（SNP）2．物理作图就是描绘杂交图、限制性酶切图及克隆系图物理作图包括：①荧光原位杂交图（fluorescentinsituhybridizationmap，FISHmap）：将荧光标

4、记的探针与染色体杂交确定分子标记所在的位置；②限制性酶切图（restrictionmap）；将限制性酶切位点标定在DNA分子的相对位置；③克隆相连重叠群图（clonecontigmap）酵母人工染色体（yeastartificialchromosome，YAC）细菌人工染色体（bacterialartificialchromosome，BAC）（二）通过BAC克隆系、鸟枪法等完成大规模DNA测序1．BAC克隆系的构建是大规模DNA测序的基础BAC是一种装载DNA大片段的克隆载体系统，用于人、动物和植物基因组文库构建。BAC具有插入片

5、段较大（数kb数百kb）、嵌合率低、遗传稳定性好、易于操作等优点。2．鸟枪法是大规模DNA测序的重要方法步骤：①建立高度随机、插入片段大小为1.6kb到4kb左右的基因组文库；②高效、大规模的克隆双向测序；③序列组装（sequenceassembly）：借助软件将所测得的序列进行组装，产生一定数量的相连重叠群；④缺口填补：利用引物延伸或其他方法对BAC克隆中还存在的缺口进行填补。3．高通量测序技术大大加快了基因组DNA测序进度鸟枪法测序的原理与策略（三）生物信息学是预测基因组结构和功能的重要手段三大生物信息中心：美国国家生物技术信

6、息中心（NCBI，http://www.ncbi.nih.gov）欧洲生物信息研究所（EBI，http://ebi.ac.uk）日本DNA数据库（DDBJ，http://www.ddbj.nig.ac.jp）GenBank（http://www.ncbi.nih.gov/Genbank）是NIH的基因序列数据库，包含所有已知的核苷酸及蛋白质序列、以及与之相关的生物学信息和参考文献，是世界上的权威序列数据库。三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律功能基因组学的主要研究内容包括基因组的表达、基因组功能注释、基因组表达调控网络及机制的研究

7、等。它从整体水平上研究一种组织或细胞在同一时间或同一条件下所表达基因的种类、数量、功能及在基因组中的定位，或同一细胞在不同状态下基因表达的差异。（一）通过全基因组扫描鉴定DNA序列中的基因（二）通过BLAST等程序搜索同源基因（三）通过实验设计验证基因功能（四）通过转录组和蛋白质组描述基因表达模式第二节转录组学Transcriptomics转录组（transcriptome）指生命单元（通常是一种细胞）所能转录出来的可直接参与蛋白质翻译的mRNA（编码RNA）总和，而其他所有非编码RNA均可归为RNA组（RNome）。转录组学（tr

8、anscriptomics）是在整体水平上研究细胞编码基因转录情况及转录调控规律的科学。一、转录组学研究全部mRNA的表达及功能转录组学就是要阐明生物体或细胞在特定生理或病理状态下表达的所有种类的mRNA及其功能。目前，转录组学研究的