基因组学及基因组工程

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1、第四章基因组学与基因组工程GenomicsandGenomicsEngineering§1基因组学概况§2基因组图谱的构建§3功能基因组学§4主要生物基因组研究进展§5基因组工程§6生物芯片§1基因组学概况基因组(genome):一个物种的一套完整遗传物质,包括核基因组和细胞质基因组。核基因组:一个物种的单倍体所拥有的一套完整的染色体；细胞质基因组:一套完整的细胞质中的遗传物质，其上携带的基因称为细胞质基因。通常所说的基因组一般指的是核基因组。研究基因组的学科就是基因组学。cDNA基因组指的是能够转录翻译的DNA序列。人类染色体基因组(核基因组)24

2、条染色体,DNA约3×109碱基对（30亿）编码基因:约有50000个，占总长的1%.Chr.Mb人类线粒体基因组2个rRNA基因和22个tRNA基因，13个编码蛋白质基因，编码序列占93%,有许多拷贝。COI-III:Ctycoxidasesubunitesgenes;ATP6and8:ATPasegenesND1-6:NADHreducasesubunitesgenes12SrRNAand16SrRNAgenestRNAgenes基因组学（genomics）1986年提出，至今20年，已经发展成为遗传学中最重要的分支学科。研究基因组结构和功能的科

3、学。包括对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析。基因组学研究的最终目标获得生物体全部基因组序列（结构基因组学）钓鱼与涸泽而渔鉴定所有基因的功能（功能基因组学）明确基因之间的相互作用关系阐明基因组的进化规律CREDIT:JOESUTLIFFScience,Vol291:1221.FishinginaMoreEffectiveWay!几个代表物种的基因组大小基因组学的研究内容结构基因组学(structuralgenomics)功能基因组学(functionalgenomics)结构基因组学（s

4、tructuralgenomics）基因定位基因组作图测定核苷酸序列功能基因组学（functionalgenomics）又称后基因组学（postgenomics)基因的识别、鉴定、克隆基因结构、功能及其相互关系基因表达调控的研究§2基因组图谱的构建基因组计划的主要任务是获得全基因组序列但是，现在的测序方法每次只能测800～1000bp大量的测序片段要拼接要知道序列在Chr上的位置才能正确拼接基因组计划的第一个环节：构建基因组图谱基因组图谱遗传图谱（geneticmap）：是以具有多态性的遗传标记作为“位标”，以遗传学距离为“图距”的基因组图。物理图谱

5、（physicalmap）：是利用限制性内切酶将染色体切成数个片段，根据重叠序列把片段连接成染色体，确定遗传标志之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)]的图谱。序列图（Sequencemap）：整个物种基因组的DNA序列图(最详尽的物理图)。转录图谱（transcriptionmap）：由基因转录本mRNA反转录建立cDNA文库，通过cDNA克隆测序得到基因组的表达序列图谱。遗传图谱（geneticmap）采用遗传分析的方法将基因或其它DNA序列标定在染色体上构建连锁图。遗传标记（Geneticmarker）:通常将可识别的“等

6、位基因”称为遗传标记；形态标记细胞学标记生化标记分子标记经典遗传学现代遗传学形态标记形态性状：株高、颜色、白化症等又称表型标记数量少很多突变是致死的受环境、生育期等因素的影响最早建立的果蝇连锁图，就是利用控制果蝇眼睛的形状、颜色，躯体的颜色、翅膀的形状等形态性状作为标记，分析它们连锁关系及遗传距离，绘制而成的。控制性状的其实是基因，所以形态标记实质上就是基因标记。果蝇连锁图细胞学标记明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数量特征染色体的核型染色体的带型染色体的结构变异染色体的数目变异优点：不受环境影响缺点：数量少、费力、费时、对生物体的生长发育不利生化

7、标记又称蛋白质标记就是利用蛋白质的多态性作为遗传标记。如：同工酶、贮藏蛋白优点：数量较多，受环境影响小缺点：受发育时间的影响、有组织特异性、只反映基因编码区的信息DNA分子标记简称分子标记以DNA序列的多态性作为遗传标记优点：不受时间和环境的限制遍布整个基因组，数量无限不影响性状表达自然存在的变异丰富，多态性好多数共显性，能鉴别纯合体和杂合体限制性片段长度多态性（restrictionfragmentlengthpolymorphism，RFLP）DNA序列能或不能被某一酶酶切，相当于一对等位基因的差异。如有两个DNA分子（一对染色体），一个具有某一

8、种酶的酶切位点，而另一个没有这个位点，酶切后形成的DNA片段长度就有差异，即多态性。可将RFLP作为标记，定