人類基因組課件

二十四、人類基因組人類基因組及其組成人類遺傳性疾病癌基因與惡性腫瘤人類基因組計(jì)劃

1

（一）人類基因組及其組成

1.人類基因組的DAN序列組成

（1）基因組及基因組學(xué)

基因組（染色體組）：指一個(gè)單位體細(xì)胞核中、一個(gè)細(xì)胞器（線粒體、葉綠體）中或一個(gè)病毒顆粒中所含的全部DNA（或RNA）分子的總稱。（一）人類基因組及其組成2

核基因組（通常所指的基因組）線粒體基因組葉綠體基因組病毒基因組

基因組學(xué)：結(jié)構(gòu)基因組學(xué)功能基因組學(xué)核基因組（通常所指的基因組）3（2）人類基因組的DNA序列組成（2）人類基因組的DNA序列組成4

2.人類基因組各組成成分的基本特征

（1）基因

外顯子內(nèi)含子

（2）基因外DNA（約90%）重復(fù)序列（20~30%）（3）分散重復(fù)序列長(zhǎng)分散重復(fù)序列（LINE）短分散重復(fù)序列（SINE）

2.人類基因組各組成成分的基本特征5

（4）簇狀重復(fù)序列（串聯(lián)重復(fù)序列）衛(wèi)星DNA小衛(wèi)星DNA微衛(wèi)星DNA

6

（二）人類遺傳性疾病

1.染色體病

貓叫綜合癥先天愚型

2.單基因病6000多種

（1）隱性遺傳病如囊狀纖維癥、鐮刀狀貧血癥等白化病常染色體隱性遺傳疾病（二）人類遺傳性疾病白化病常染色體隱性遺傳疾7

（2）顯性遺傳病

軟骨成骨不全侏儒癥（2）顯性遺傳病軟骨成骨不全侏8人類多指常染色體顯性遺傳人類多指常染色體顯性遺9血友病在歐洲皇室中的遺傳（3）X連鎖遺傳病血友病血友病在歐洲皇室中的遺傳（3）X連鎖遺傳病血友病10Y連鎖遺傳(限雄遺傳）人類的耳道長(zhǎng)毛癥Y連鎖遺傳(限雄遺傳）人類的耳道長(zhǎng)毛癥11

3.多基因遺傳病環(huán)境因素+遺傳哮喘原發(fā)性高血壓糖尿病唇裂腭裂3.多基因遺傳病12

（三）癌基因與惡性腫瘤

1.原癌基因與抑癌基因病毒癌基因（v-onc）癌基因細(xì)胞癌基因（c-onc）（原癌基因）

（三）癌基因與惡性腫瘤13

（1）病毒癌基因和原癌基因第一個(gè)分離的病毒癌基因：src

原癌基因：人或動(dòng)物基因組中一類固有的正常的結(jié)構(gòu)基因，是細(xì)胞正常生長(zhǎng)、分化所必需的，具有轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗驖摿Φ恼；颉?/p>

（2）抑癌基因其存在和表達(dá)使細(xì)胞不能癌變和機(jī)體不長(zhǎng)癌?！肮芗摇被颍?）病毒癌基因和原癌基因14（1）基因突變2.癌癥的遺傳學(xué)基礎(chǔ)（1）基因突變2.癌癥的遺傳學(xué)基礎(chǔ)15（2）多次遺傳改變的致癌作用（2）多次遺傳改變的致癌作用16

3.改變生活方式能降低癌癥的危險(xiǎn)性抽煙+喝酒→多種癌癥（如肺癌）食療——胡蘿卜等人類基因組課件17

（四）人類基因組計(jì)劃

1.什么是人類基因組計(jì)劃

1986年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.Dulbecco提出人類基因組計(jì)劃——測(cè)出人類全套基因組的DNA堿基序列（1n:3X109b）工作量：極大單倍染色體上有：~30億個(gè)核苷酸~10萬(wàn)個(gè)基因（四）人類基因組計(jì)劃18

2.人類基因組計(jì)劃的內(nèi)容

（1）繪制人類基因組連鎖圖

核酸限制性長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLPs）

（Restrictionfragmentlengthpolymorphism）

遺傳標(biāo)記：

DNA突變→限制酶的切口變化→DNA片段長(zhǎng)度變化；人、生物基因組中RFLP標(biāo)記很多。2.人類基因組計(jì)劃的內(nèi)容19

方法：

找出平均分布在23對(duì)染色體上的至少3000個(gè)遺傳標(biāo)記→確定一些基因→連鎖的研究→確定其他的基因或標(biāo)記?！飭魏塑账岫鄳B(tài)性（SNP）方法：20

（2）繪制物理圖染色體→片段→排列→確定這些片段在染色體上的位置→確定基因或標(biāo)記在染色體上的位置。序列標(biāo)簽位點(diǎn)（STS）——已知核苷酸序列的DNA片段（作“界標(biāo)”）（2）繪制物理圖21

（3）人類基因組測(cè)序分子水平、最高層次、最祥盡的物理圖。工作量最大的部分—單倍染色體上有~30億個(gè)核苷酸。

（4）其他物種基因組分析遺傳學(xué)研究上重要的物種：大腸桿菌、擬南芥、酵母、小鼠等，為研究人體基因組提供參考。（3）人類基因組測(cè)序22

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“人類基因組研究所（NHGRI）”

逐漸地，HGP擴(kuò)展為多國(guó)協(xié)作計(jì)劃。參與者包括：歐共體、日本、加拿大、俄羅斯、巴西、印度和中國(guó)等國(guó)的科學(xué)家。美國(guó)政府決定于1990年正式啟動(dòng)HGP，預(yù)計(jì)用23

人類基因組計(jì)劃的進(jìn)展?fàn)顩r

（1）截至1998年10月，完成1.8X108b，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。人類基因組計(jì)劃的進(jìn)展?fàn)顩r

（1）截至1998年1024物種全基因組完成年份釀酒酵母1.2x107bp1996枯草桿菌4.2x106bp1997幽門(mén)螺桿菌1.6x106bp1997梅毒螺旋體1.13x106bp1998一些模式生物和病源物的全基因組測(cè)定物種全基因組完25理論意義

酵母—第一次揭示真核生物全基因組。

已大致確定：5885個(gè)編碼蛋白基因

140個(gè)rRNA基因

40個(gè)SnRNA

275個(gè)tRNA基因

實(shí)踐意義

病源微生物——病理機(jī)制

藥物、疫苗理論意義

酵母—第一次揭示真核生物全基因組。

已大致確定：26

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”并進(jìn)

格局DNA測(cè)序技術(shù)飛速提高

1272000.6

完成并公布人類基因組工作草圖2001年2月16日

人類基因組計(jì)劃（HGP）完成同時(shí)發(fā)表兩套報(bào)告

Science,Vol.291,No.5507

Nature,Vol.409,p.860

2000.6完成并公布28

3.基因組研究成果

人類24條染色體堿基數(shù)32億對(duì)，基因約4萬(wàn)個(gè)。使人類基因組產(chǎn)生復(fù)雜性的機(jī)制：（1）RNA選擇性剪切（2）轉(zhuǎn)錄因子的過(guò)量表達(dá)（3）蛋白質(zhì)的修飾3.基因組研究成果29人類基因組計(jì)劃的重大影響

（1）在HGP推動(dòng)下，世界大公司投入生物技術(shù)意向劇增。

（2）推動(dòng)新學(xué)科興起

生物信息學(xué)Bioinformatics

基因組學(xué)Genomics人類基因組計(jì)劃的重大影響

（1）在HGP推動(dòng)下，世界大公司30

二十四、人類基因組人類基因組及其組成人類遺傳性疾病癌基因與惡性腫瘤人類基因組計(jì)劃

31

（一）人類基因組及其組成

1.人類基因組的DAN序列組成

（1）基因組及基因組學(xué)

基因組（染色體組）：指一個(gè)單位體細(xì)胞核中、一個(gè)細(xì)胞器（線粒體、葉綠體）中或一個(gè)病毒顆粒中所含的全部DNA（或RNA）分子的總稱。（一）人類基因組及其組成32

核基因組（通常所指的基因組）線粒體基因組葉綠體基因組病毒基因組

基因組學(xué)：結(jié)構(gòu)基因組學(xué)功能基因組學(xué)核基因組（通常所指的基因組）33（2）人類基因組的DNA序列組成（2）人類基因組的DNA序列組成34

2.人類基因組各組成成分的基本特征

（1）基因

外顯子內(nèi)含子

（2）基因外DNA（約90%）重復(fù)序列（20~30%）（3）分散重復(fù)序列長(zhǎng)分散重復(fù)序列（LINE）短分散重復(fù)序列（SINE）

2.人類基因組各組成成分的基本特征35

（4）簇狀重復(fù)序列（串聯(lián)重復(fù)序列）衛(wèi)星DNA小衛(wèi)星DNA微衛(wèi)星DNA

36

（二）人類遺傳性疾病

1.染色體病

貓叫綜合癥先天愚型

2.單基因病6000多種

（1）隱性遺傳病如囊狀纖維癥、鐮刀狀貧血癥等白化病常染色體隱性遺傳疾?。ǘ┤祟愡z傳性疾病白化病常染色體隱性遺傳疾37

（2）顯性遺傳病

軟骨成骨不全侏儒癥（2）顯性遺傳病軟骨成骨不全侏38人類多指常染色體顯性遺傳人類多指常染色體顯性遺39血友病在歐洲皇室中的遺傳（3）X連鎖遺傳病血友病血友病在歐洲皇室中的遺傳（3）X連鎖遺傳病血友病40Y連鎖遺傳(限雄遺傳）人類的耳道長(zhǎng)毛癥Y連鎖遺傳(限雄遺傳）人類的耳道長(zhǎng)毛癥41

3.多基因遺傳病環(huán)境因素+遺傳哮喘原發(fā)性高血壓糖尿病唇裂腭裂3.多基因遺傳病42

（三）癌基因與惡性腫瘤

1.原癌基因與抑癌基因病毒癌基因（v-onc）癌基因細(xì)胞癌基因（c-onc）（原癌基因）

（三）癌基因與惡性腫瘤43

（1）病毒癌基因和原癌基因第一個(gè)分離的病毒癌基因：src

原癌基因：人或動(dòng)物基因組中一類固有的正常的結(jié)構(gòu)基因，是細(xì)胞正常生長(zhǎng)、分化所必需的，具有轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗驖摿Φ恼；颉?/p>

（2）抑癌基因其存在和表達(dá)使細(xì)胞不能癌變和機(jī)體不長(zhǎng)癌?！肮芗摇被颍?）病毒癌基因和原癌基因44（1）基因突變2.癌癥的遺傳學(xué)基礎(chǔ)（1）基因突變2.癌癥的遺傳學(xué)基礎(chǔ)45（2）多次遺傳改變的致癌作用（2）多次遺傳改變的致癌作用46

3.改變生活方式能降低癌癥的危險(xiǎn)性抽煙+喝酒→多種癌癥（如肺癌）食療——胡蘿卜等人類基因組課件47

（四）人類基因組計(jì)劃

1.什么是人類基因組計(jì)劃

1986年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.Dulbecco提出人類基因組計(jì)劃——測(cè)出人類全套基因組的DNA堿基序列（1n:3X109b）工作量：極大單倍染色體上有：~30億個(gè)核苷酸~10萬(wàn)個(gè)基因（四）人類基因組計(jì)劃48

2.人類基因組計(jì)劃的內(nèi)容

（1）繪制人類基因組連鎖圖

核酸限制性長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLPs）

（Restrictionfragmentlengthpolymorphism）

遺傳標(biāo)記：

DNA突變→限制酶的切口變化→DNA片段長(zhǎng)度變化；人、生物基因組中RFLP標(biāo)記很多。2.人類基因組計(jì)劃的內(nèi)容49

方法：

找出平均分布在23對(duì)染色體上的至少3000個(gè)遺傳標(biāo)記→確定一些基因→連鎖的研究→確定其他的基因或標(biāo)記。★單核苷酸多態(tài)性（SNP）方法：50

（2）繪制物理圖染色體→片段→排列→確定這些片段在染色體上的位置→確定基因或標(biāo)記在染色體上的位置。序列標(biāo)簽位點(diǎn)（STS）——已知核苷酸序列的DNA片段（作“界標(biāo)”）（2）繪制物理圖51

（3）人類基因組測(cè)序分子水平、最高層次、最祥盡的物理圖。工作量最大的部分—單倍染色體上有~30億個(gè)核苷酸。

（4）其他物種基因組分析遺傳學(xué)研究上重要的物種：大腸桿菌、擬南芥、酵母、小鼠等，為研究人體基因組提供參考。（3）人類基因組測(cè)序52

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“人類基因組研究所（NHGRI）”

逐漸地，HGP擴(kuò)展為多國(guó)協(xié)作計(jì)劃。參與者包括：歐共體、日本、加拿大、俄羅斯、巴西、印度和中國(guó)等國(guó)的科學(xué)家。美國(guó)政府決定于1990年正式啟動(dòng)HGP，預(yù)計(jì)用53

人類基因組計(jì)劃的進(jìn)展?fàn)顩r

（1）截至1998年10月，完成1.8X108b，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。人類基因組計(jì)劃的進(jìn)展?fàn)顩r

（1）截至1998年1054物種全基因組完成年份釀酒酵母1.2x107bp1996枯草桿菌4.2x106bp1997幽門(mén)螺桿菌1.6x106bp1997梅毒螺旋體1.13x106bp1998一些模式生物和病源物的全基因組測(cè)定物種全基因組完55理論意義

酵母—第一次揭示真核生物全基因組。

已大致確定：5885個(gè)編碼蛋白基因

140個(gè)rRNA基因

40個(gè)Sn