基因組學(xué)與相關(guān)組學(xué)

基因組學(xué)與相關(guān)組學(xué)第1頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA的質(zhì)粒載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞的方法①轉(zhuǎn)化，用質(zhì)粒作載體所常用的方法②轉(zhuǎn)染，用（無(wú)外殼）噬菌體DNA作載體所用的方法③轉(zhuǎn)導(dǎo)，用（有外殼）噬菌體作載體所用的方法④注射，如果宿主是比較大的動(dòng)植物細(xì)胞用注射方法把重組DNA分子導(dǎo)入

第2頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組學(xué)組學(xué)（omics）是研究生物體內(nèi)某種生物大分子（比如DNA、RNA、蛋白質(zhì)或其他分子）的所有組成的學(xué)科。研究?jī)?nèi)容包括基因組及基因組產(chǎn)物的系統(tǒng)研究，然后上升到細(xì)胞機(jī)制，分子機(jī)制和系統(tǒng)生物學(xué)的水平。第3頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20世紀(jì)自然科學(xué)史上的三大計(jì)劃第4頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第6頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)基因組學(xué)

基因組：在個(gè)體水平代表生物所有遺傳性狀的總和；在細(xì)胞水平是一個(gè)細(xì)胞所有染色體的總和；從分子角度認(rèn)識(shí)，是一個(gè)物種所有DNA分子的總和。一般的定義是單倍體細(xì)胞中的全套染色體為一個(gè)基因組，或是單倍體細(xì)胞中的全部基因?yàn)橐粋€(gè)基因組。

基因組學(xué)是研究基因結(jié)構(gòu)與功能的科學(xué)，是對(duì)所有基因進(jìn)行基因作圖（包括遺傳圖譜、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄圖譜）、核苷酸序列分析、基因定位、基因結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系以及基因間相互作用的一門科學(xué)。第7頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人類基因組組成第8頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、人類基因組計(jì)劃（一）、人類基因組計(jì)劃的提出

1985年6月，美國(guó)能源部提出HGP的初步草案，經(jīng)討論于1986年3月宣布實(shí)施。參與國(guó)家；美國(guó)、英國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)、中國(guó)

HGP被譽(yù)為20世紀(jì)自然科學(xué)史上“最偉大的三大計(jì)劃”之一。(二）、人類基因組計(jì)劃的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)

研究?jī)?nèi)容:遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖和序列圖

1993年，美國(guó)國(guó)家人類基因組研究中心修改后的HGP具體研究?jī)?nèi)容包括：人類基因組作圖及序列分析；基因的鑒定；基因組研究技術(shù)的建立、創(chuàng)新與改進(jìn)；模式生物基因組的作圖和測(cè)序；信息系統(tǒng)的建立、信息的貯存、處理及相應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)；與人類基因組相關(guān)的倫理學(xué)、法學(xué)和社會(huì)影響與結(jié)果的研究；研究人員的培訓(xùn)；技術(shù)轉(zhuǎn)讓及技術(shù)開(kāi)發(fā)；研究計(jì)劃的外延等。第9頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳圖遺傳圖又稱為連鎖圖，是利用人類基因組中的一些特殊位點(diǎn)作為遺傳標(biāo)記而進(jìn)行的基因組分區(qū)。通過(guò)計(jì)算連鎖的遺傳標(biāo)記之間的重組頻率，確定它們的相對(duì)距離，即以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標(biāo)記作為“位標(biāo)”，遺傳學(xué)距離作為“圖距”的基因組圖，圖距一般用厘摩.cM值越大，兩者之間相對(duì)距離越遠(yuǎn)。遺傳多態(tài)性為在某個(gè)遺傳位點(diǎn)上具有一個(gè)以上的等位基因,且其在群體中出現(xiàn)的頻率均高于1%。遺傳學(xué)距離則是指在減數(shù)分裂事件中,兩個(gè)位點(diǎn)之間進(jìn)行交換、重組的百分率,并規(guī)定1%的重組率為1cM(厘摩)。人基因組全長(zhǎng)約3600cM，如兩個(gè)標(biāo)記之間相距1cM，則需3300個(gè)標(biāo)記，如兩個(gè)標(biāo)記之間相距2～5cM，則需660～1650個(gè)標(biāo)記.第11頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多態(tài)性標(biāo)記第一代：限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）標(biāo)記在20世紀(jì)70年代后期建立的經(jīng)典的遺傳標(biāo)記，例如ABO血型位點(diǎn)標(biāo)記。利用限制性內(nèi)切酶特異性切割雙鏈DNA分子，由于DNA上的一個(gè)點(diǎn)的變異所造成的能切與不能切兩種狀況，可產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的片段，用凝膠電泳顯示多態(tài)性，利用片段多態(tài)性與表型間的關(guān)系進(jìn)行連鎖分析，找到致病基因。第二代：可串聯(lián)重復(fù)多態(tài)性（SSLP）標(biāo)記其可提供長(zhǎng)度不同的片段，其重復(fù)單位長(zhǎng)度為6至12個(gè)核苷酸。第三代：?jiǎn)魏塑账岫鄳B(tài)性（SNP）標(biāo)記單核苷酸多態(tài)性是指不同種族之間，或相同種族不同個(gè)體之間相對(duì)應(yīng)基因的DNA序列中單核苷酸之間的相同或不同程度，個(gè)體所變現(xiàn)出的表型差異。第12頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物理圖物理圖(physicalmap)是通過(guò)測(cè)定遺傳標(biāo)志的排列順序與位置而繪制成的，即以一段已知核苷酸的DNA片段為“位標(biāo)”，以DNA實(shí)際長(zhǎng)度(Mb、kb或bp)為“圖距”的基因圖譜。HGP在整個(gè)基因組染色體每隔一定距離標(biāo)上序列標(biāo)簽位點(diǎn)(STS)為“路標(biāo)”之后，隨機(jī)將每條染色體酶切為大小不等的DNA片段，以酵母人工染色體

(YAC)或細(xì)菌人工染色體

(BAC)等作為載體構(gòu)建YAC或BAC鄰接克隆系，確定相鄰STS間的物理聯(lián)系，繪制以Mb、kbp、bp為圖距的人類全基因組物理圖譜。物理圖標(biāo)和遺傳圖標(biāo)可進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。第13頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物理圖酵母人工染色體（YAC）：是利用釀酒酵母染色體的復(fù)制原件構(gòu)建的載體，其工作環(huán)境也是在釀酒酵母中。細(xì)菌人工染色體（BAC）：是基于大腸桿菌的F質(zhì)粒構(gòu)建的高容量低拷貝的質(zhì)粒載體。第14頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物理圖的意義在于STS可把經(jīng)典遺傳學(xué)與細(xì)胞遺傳學(xué)的位點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為基因組位點(diǎn)的物理信息，基于STS位點(diǎn)信息的相連片段群又提供了研究區(qū)域的實(shí)驗(yàn)材料，以這些片段的材料可進(jìn)行該區(qū)域的基因組研究或在該區(qū)域?qū)ふ倚禄?。?5頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄圖轉(zhuǎn)錄圖

(transcriptionmap)又稱cDNA圖或表達(dá)圖(expressionmap)，是一種以表達(dá)序列標(biāo)簽(expressedsequencetags，EST)為位標(biāo)繪制的基因圖譜，是編碼蛋白質(zhì)的序列在基因組中的位置?？商峁┤祟惢蚪M或基因家族的準(zhǔn)確數(shù)目，每一基因的序列和在基因組中的位置，并且提供基因表達(dá)的時(shí)間和空間關(guān)系。通過(guò)從cDNA文庫(kù)中隨機(jī)挑取的克隆進(jìn)行測(cè)序所獲得的部分cDNA的5'或3'端序列稱為表達(dá)序列標(biāo)簽（EST），一般300～500bp左右。將mRNA反轉(zhuǎn)錄的cDNA或表達(dá)序列標(biāo)簽EST的部分cDNA片段作為探針與基因組DNA進(jìn)行雜交，通過(guò)標(biāo)記轉(zhuǎn)錄基因，繪制出可表達(dá)基因轉(zhuǎn)錄圖，最終繪制出人體所有組織、所有細(xì)胞以及所有發(fā)育階段的全基因組轉(zhuǎn)錄圖譜。第16頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄圖cDNA文庫(kù)的概念基因文庫(kù)指將整套基因組片段插入克隆載體獲得的分子克隆的總和。而cDNA文庫(kù)是指將整套基因組轉(zhuǎn)錄形成的所有mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNA，在將cDNA插入克隆載體形成的分子克隆的總和。反轉(zhuǎn)錄PCR又稱逆轉(zhuǎn)錄PCR是擴(kuò)增mRNA的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。先將mRNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA，然后再以cDNA為模板，用常規(guī)PCR方法加以擴(kuò)增。

轉(zhuǎn)錄圖的意義在于由于cDNA具有組織、生理與發(fā)育階段的特異性，因此EST除提供序列信息外，同時(shí)也提供該基因表達(dá)的組織、生理狀況與發(fā)育階段的信息。第17頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月序列圖序列圖(sequencemap)即人類基因組核苷酸序列圖，是人類基因組在分子水平上最高層次、最詳盡的物理圖。其繪制方法是在遺傳圖譜和物理圖譜基礎(chǔ)上，精細(xì)分析各克隆的物理圖譜，將其切割成易于操作的小片段，構(gòu)建YAC或BAC文庫(kù)，得到DNA測(cè)序模板，測(cè)序得到各片段的堿基序列，再根據(jù)重疊的核苷酸順序?qū)⒓簻y(cè)定序列依次排列，獲得人類全基因組的序列圖譜。其測(cè)序方法有兩種；鳥(niǎo)槍法測(cè)序和逐個(gè)克隆法。鳥(niǎo)槍法：將目的DNA隨機(jī)地處理成大小不同的片段，再將這些片段的序列連接起來(lái)的測(cè)序方法。

第18頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

鳥(niǎo)槍法核酸序列測(cè)定第19頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、人類基因組計(jì)劃完成情況2004年10月，國(guó)際人類基因組測(cè)序聯(lián)盟在《Nature》公布了“人類基因組完成圖”，認(rèn)為人類只有2萬(wàn)～2.5萬(wàn)個(gè)基因。2006年5月，美英科學(xué)家發(fā)表了人類最后一個(gè)染色體第1號(hào)染色體的基因測(cè)序，標(biāo)志著解讀人體基因密碼的“生命之書(shū)”全部完成。我國(guó)于1999年10月1日正式啟動(dòng)HGP，2000年4月完成了1%的人類基因組框架圖；2001年8月繪制完成中國(guó)卷，提前2年獲得精確度達(dá)99.99%的'完成圖'序列。第20頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2002年2月公布了“精細(xì)圖”研究結(jié)果人類基因總數(shù)在2萬(wàn)到2.5萬(wàn)個(gè)之間，低于原來(lái)估計(jì)數(shù)目的一半，說(shuō)明人類在使用基因上比其它物種更為高效；基因組中存在著基因密度較高的“熱點(diǎn)”區(qū)域和大片不攜帶人類基因的“荒漠”區(qū)域。研究結(jié)果表明：基因密度在第17、19和22號(hào)染色體上最高，在X、Y、第4號(hào)和第18號(hào)染色體上密度較?。淮蠹s1/3以上基因組包含重復(fù)序列，這些重復(fù)序列的作用有待進(jìn)一步研究；所有人都具有99.99%的相同基因，任何兩個(gè)不同個(gè)體之間大約每1000個(gè)核苷酸序列中會(huì)有一個(gè)不同，這稱為單核苷酸多態(tài)性(SNP)，每個(gè)人都有自己的一套SNP，它對(duì)“個(gè)性”起著決定性的作用。第21頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、人類基因組計(jì)劃(HGP)的意義鑒定人類的全部基因?qū)⑷祟悗牖蜥t(yī)學(xué)的新時(shí)代推動(dòng)了模式生物基因組的研究促進(jìn)了學(xué)科的交叉與重組第22頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、鑒定人類的全部基因人類基因組計(jì)劃獲得了人類的全基因組序列，對(duì)研究基因組的結(jié)構(gòu)與功能有著巨大的推動(dòng)作用。HGP的大規(guī)模運(yùn)作也將推動(dòng)生物技術(shù)并肩走向操作的規(guī)?；?，自動(dòng)化和系統(tǒng)化。第23頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、將人類帶入基因醫(yī)學(xué)的時(shí)代隨著基因組工作框架圖的問(wèn)世，許多致病單基因被確認(rèn)為候選基因，目前已經(jīng)分離到哮喘?。橄侔┑?0多種遺傳病的致病基因，多基因疾病也已經(jīng)成為疾病基因組學(xué)研究的重點(diǎn)。多基因復(fù)雜性狀基因定位將可以進(jìn)行全基因組的定位掃描，使得確認(rèn)致病基因的工作更加容易。同時(shí)HGP的完成，為基因藥物的設(shè)計(jì)提供了重要的理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)原則。第24頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生命科學(xué)技術(shù)系25

人類進(jìn)入基因醫(yī)學(xué)的時(shí)代疾病診斷藥物1藥物2藥物3疾病診斷藥物1藥物2藥物3藥物敏感性測(cè)定目前的疾病治療將來(lái)的疾病治療第25頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、推動(dòng)了模式生物基因組的研究人類基因組框架圖的建立和完成，推動(dòng)了對(duì)模式生物的全基因組的測(cè)定。目前已經(jīng)完成了酵母、大腸桿菌、小鼠、線蟲(chóng)、果蠅、水稻等70種生物基因組的測(cè)序和作圖。另外有1300多種生物的基因組測(cè)序正在進(jìn)行中。第26頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、促進(jìn)了學(xué)科的交叉與重組HGP的深入發(fā)展誕生了許多新學(xué)科領(lǐng)域，其中以生物信息的收集、貯存、分析、利用、共享、服務(wù)、研究、和開(kāi)發(fā)為核心的生物信息學(xué)。以數(shù)據(jù)處理和作圖為主的計(jì)算生物學(xué)等等。第27頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人類基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的利用主要相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)NCBI基因組站點(diǎn)：

/genbank/歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的EMBL（DNA數(shù)據(jù)庫(kù)）站點(diǎn)：

http://www.embl-heidelberg.de日本遺傳研究所的DDBJ站點(diǎn)：

http://www.ddbj.nig.ac.jp/三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)基本一致，僅在數(shù)據(jù)格式上有所差別。是綜合性的DNA和RNA序列數(shù)據(jù)庫(kù)。

第28頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GenBankGenBank是美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（NCBI)建立的DNA序列數(shù)據(jù)庫(kù)，從公共資源中獲取序列數(shù)據(jù)，主要是科研人員直接提供或來(lái)源于大規(guī)?；蚪M測(cè)序計(jì)劃。為保證數(shù)據(jù)盡可能的完全，GenBank與EMBL、DDBJ建立了相互交換數(shù)據(jù)的合作關(guān)系。用戶可以通過(guò)NCBI的主頁(yè)使用GenBank。GenBank的宗旨是鼓勵(lì)科研團(tuán)體對(duì)DNA序列的獲取，從而促進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中DNA序列的豐富和更新，所以NCBI對(duì)GenBank的數(shù)據(jù)使用與發(fā)送沒(méi)有任何限制。

GenBank的利用：人的22條常染色體、X、Y染色體目前序列分析的詳細(xì)資料；疾病和基因關(guān)系的教學(xué)用選擇性病例；其他生物基因組序列等。NCBI收集的基因組數(shù)據(jù)量非常大，包括2000多個(gè)病毒基因組、1000多個(gè)微生物基因組及部分真核生物基因組。第29頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與醫(yī)學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)OMIM

該數(shù)據(jù)庫(kù)收集和更新人類基因和遺傳病中的變異信息。SAGEmap

是專門設(shè)計(jì)的一項(xiàng)獲得基因表達(dá)定量資料的技術(shù)。實(shí)驗(yàn)技術(shù)包括分子生物學(xué)、DNA序列分析和生物信息學(xué)等技術(shù)。GenesandDisease

一個(gè)面向?qū)W生和公眾的網(wǎng)站，提供一些疾病與基因關(guān)系的實(shí)例。CGAP

癌癥基因組解剖計(jì)劃：其目標(biāo)是確定正常、癌前和癌細(xì)胞的基因表達(dá)譜，以指導(dǎo)癌癥的早期診斷和治療。第31頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)后基因組學(xué)

一、功能基因組學(xué)功能基因組學(xué)是研究基因組中所有基因的功能的科學(xué)。它利用基因組學(xué)提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)手段，在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因組中所有基因功能。研究?jī)?nèi)容主要包括基因組的表達(dá)，蛋白質(zhì)產(chǎn)物的功能，基因組多樣性的研究，基因組功能注釋及突變檢測(cè)。第32頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因表達(dá)譜細(xì)胞在特定的條件下(不同分化階段、疾病、應(yīng)激)所表達(dá)的基因種類和數(shù)量的特定模式?；虮磉_(dá)譜的研究方法：基因芯片技術(shù)（DNA微陣列）將大量已知序列的核酸探針?lè)肿庸潭ㄓ谥С治锷虾笈c標(biāo)記的樣品cDNA雜交。雜交信號(hào)陽(yáng)性的探針?lè)肿泳褪窃诮M織或細(xì)胞中表達(dá)的分子階段。可以一次性對(duì)細(xì)胞內(nèi)多種核酸分子進(jìn)行檢測(cè)和分析。基因表達(dá)序列分析可以快速和詳細(xì)地分析成千上萬(wàn)個(gè)基因。此方法可以全面提供生物體基因表達(dá)譜信息，并且有可定量的優(yōu)勢(shì)。第33頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因芯片技術(shù)基因芯片技術(shù)主要包括四個(gè)基本要點(diǎn)：芯片方陣的構(gòu)建、樣品的制備、生物分子反應(yīng)和信號(hào)的檢測(cè)。1、芯片制備，先將玻璃片或硅片進(jìn)行表面處理，然后使DNA片段按順序排列在片芯上。2、樣品制備，生物樣品往往是非常復(fù)雜的生物分子混合體，可將樣品進(jìn)行生物處理，獲取其中的DNA、RNA，并且加以標(biāo)記，以提高檢測(cè)的靈敏度。3、生物分子反應(yīng)，芯片上的生物分子之間的反應(yīng)是芯片檢測(cè)的關(guān)鍵一步。通過(guò)選擇合適的反應(yīng)條件使生物分子間反應(yīng)處于最佳狀況中，減少生物分子之間的錯(cuò)配比率。4、芯片信號(hào)檢測(cè)，常用的芯片信號(hào)檢測(cè)方法是將芯片置入芯片掃描儀中，通過(guò)掃描以獲得有關(guān)生物信息。第34頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因芯片的測(cè)序原理

在一塊基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探針。當(dāng)溶液中帶有熒光標(biāo)記的核酸序列TATGCAATCTAG，與基因芯片上對(duì)應(yīng)位置的核酸探針產(chǎn)生互補(bǔ)匹配時(shí)，通過(guò)確定熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的探針位置，獲得一組序列完全互補(bǔ)的探針序列。據(jù)此可重組出靶核酸的序列。

第35頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因芯片及信息收集系統(tǒng)第36頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功能基因組的意義功能基因組內(nèi)容包括識(shí)別和鑒定人類基因組，分析基因的功能，研究基因表達(dá)譜。功能基因組研究具有巨大的應(yīng)用價(jià)值；在醫(yī)療衛(wèi)生方面，研究成果課用于醫(yī)藥的發(fā)現(xiàn)和發(fā)生；致病基因和易感疾病基因的鑒定和克隆，可用于全新原理的診斷治療和預(yù)防；醫(yī)生能根據(jù)患者的個(gè)體遺傳信息，設(shè)計(jì)個(gè)體化的藥物療法；科學(xué)家在人體器官和組織重組和再造方面講取得巨大進(jìn)步。第37頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、轉(zhuǎn)錄組學(xué)轉(zhuǎn)錄組(transcriptome)是指一種生物基因組表達(dá)的全部轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的總稱，包括某一環(huán)境條件、某一生命階段、某一生理或病理(功能)狀態(tài)下，生命體的細(xì)胞或組織所表達(dá)的基因種類和水平。與基因組不同，轉(zhuǎn)錄組的定義中包含了時(shí)間和空間的限定。同一細(xì)胞在不同的生長(zhǎng)時(shí)期及生長(zhǎng)環(huán)境下，其基因表達(dá)情況是不完全相同的。而在相同的生長(zhǎng)時(shí)期及生長(zhǎng)環(huán)境下，不同組織的轉(zhuǎn)錄組也是不同的。以轉(zhuǎn)錄組分析為研究?jī)?nèi)容的研究領(lǐng)域稱為轉(zhuǎn)錄組學(xué)，即研究細(xì)胞在某一功能狀態(tài)下所含mRNA的類型與拷貝數(shù)。第38頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究方法包括基因芯片技術(shù)、基因表達(dá)系列分析及大規(guī)模平行測(cè)序系統(tǒng)。一種以尼龍膜為基質(zhì)的“cDNA陣列”是至今為止生物信號(hào)平行分析最成功的形式，用于檢測(cè)生物樣品中基因表達(dá)譜的改變。第39頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、蛋白質(zhì)組學(xué)一、蛋白質(zhì)組、蛋白質(zhì)組學(xué)的概念蛋白質(zhì)組(proteome)指一個(gè)細(xì)胞或一種組織的基因組所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)是在整體水平上研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)組成及其活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。第40頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、蛋白質(zhì)組與基因組的比較第41頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)組與基因組的比較（結(jié)果）蛋白質(zhì)具有多樣性

在轉(zhuǎn)錄時(shí)，一個(gè)基因可以有多種mRNA選擇性剪接，而且同一蛋白又可能進(jìn)行多種形式的翻譯后修飾，故一個(gè)蛋白質(zhì)組不是一個(gè)基因組的直接產(chǎn)物。目前估計(jì)人類蛋白質(zhì)數(shù)量種類大約在20萬(wàn)到200萬(wàn)之間，遠(yuǎn)大于人類基因的數(shù)量（2.4萬(wàn)～2.5萬(wàn)個(gè)）。蛋白質(zhì)隨時(shí)間和空間而動(dòng)態(tài)變化在個(gè)體的不同發(fā)育階段或者細(xì)胞的不同活動(dòng)時(shí)期，在不同的外環(huán)境或者應(yīng)激條件下，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)種類是不一樣的。而個(gè)體或細(xì)胞的基因組則不發(fā)生變化。蛋白質(zhì)彼此間有著直接的影響某一種蛋白質(zhì)功能的實(shí)現(xiàn)，通常離不開(kāi)它與其他蛋白質(zhì)之間的相互作用。換而言之，不與其他蛋白質(zhì)發(fā)生作用的孤立蛋白質(zhì)根本就不存在。蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)尚不成熟目前還沒(méi)有建立起想人類基因組測(cè)序那樣高效可行的技術(shù)平臺(tái)。第42頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法雙向電泳：根據(jù)蛋白質(zhì)的兩個(gè)一級(jí)屬性：等電點(diǎn)和分子量的特異性，將蛋白質(zhì)混合物在電荷(等電聚焦)和分子量(變性聚丙酰胺凝膠電泳，SDS)兩個(gè)水平上進(jìn)行分離。能同時(shí)分辨上千個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)。蛋白質(zhì)組研究的發(fā)展以雙向電泳技術(shù)作為核心.

蛋白質(zhì)芯片是一種高通量的蛋白功能分析技術(shù)，可用于蛋白質(zhì)表達(dá)譜分析，研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用，甚至DNA－蛋白質(zhì)、RNA－蛋白質(zhì)的相互作用，篩選藥物作用的蛋白靶點(diǎn)等

生物質(zhì)譜與蛋白質(zhì)鑒定：質(zhì)譜分析是通過(guò)測(cè)定樣品離子的質(zhì)荷比(m/z)來(lái)進(jìn)行成分和結(jié)構(gòu)分析的方法?？捎糜冢孩俚鞍踪|(zhì)被識(shí)別特異蛋白酶水解后得到的肽片段質(zhì)量圖譜；②串聯(lián)質(zhì)譜儀可直接測(cè)定肽段的序列；③翻譯后修飾蛋白質(zhì)的鑒定：質(zhì)譜可以進(jìn)行蛋白質(zhì)翻譯后修飾鑒定。第43頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙向電泳是等電聚焦電泳和SDS的組合，即先進(jìn)行等電聚焦電泳（按照pI分離），然后再進(jìn)行SDS（按照分子大?。?jīng)染色得到的電泳圖是個(gè)二維分布的蛋白質(zhì)圖。等電聚焦電泳是利用特殊的緩沖液在聚丙烯酰胺凝膠內(nèi)制造一個(gè)pH梯度，電泳時(shí)每種蛋白質(zhì)就將遷移到等于其等電點(diǎn)（pI）處（此時(shí)此蛋白質(zhì)電荷為零），形成一個(gè)很窄的區(qū)帶。第44頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白信息源數(shù)據(jù)庫(kù)(PIR)蛋白序列數(shù)據(jù)庫(kù)(SWISS-PROT，TrEMBL)基因序列數(shù)據(jù)庫(kù)(Genbank，EMBL)蛋白模式數(shù)據(jù)庫(kù)(Prosite)蛋白二維凝膠電泳數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白三維凝膠電泳數(shù)據(jù)庫(kù)(PDB,FSSP)蛋白翻譯后修飾數(shù)據(jù)庫(kù)(O-GLYCBASE)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)(GDB,OMIM)代謝數(shù)據(jù)庫(kù)(ENZYME)第45頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PIR數(shù)據(jù)庫(kù)（ProteinInformationResource）PIR數(shù)據(jù)庫(kù)是個(gè)全面的、經(jīng)過(guò)注釋的、非冗余的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)，所有序列數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)整理。幫助研究者識(shí)別和解釋蛋白質(zhì)的序列信息，研究分子進(jìn)化、功能基因組。PIR是一個(gè)蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)、相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)和輔助工具的集成系統(tǒng)，包括(1)能快速查詢、比較蛋白質(zhì)序列(2)查出蛋白質(zhì)的功能位點(diǎn)(3)可進(jìn)行多種方式的序列比較除了蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)外，PIR還包含以下信息：

(1)蛋白質(zhì)名稱、蛋白質(zhì)的分類、蛋白質(zhì)的來(lái)源(2)關(guān)于原始數(shù)據(jù)的參考文獻(xiàn)(3)蛋白質(zhì)功能和蛋白質(zhì)的一般特征，包括基因表達(dá)、翻譯后處理、活化等(4)序列中相關(guān)的位點(diǎn)、功能區(qū)域第46頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PIR數(shù)據(jù)庫(kù)（ProteinInformationResource）第47頁(yè)，課件共54頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用及進(jìn)展用于尋找疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)，如疾病蛋白質(zhì)標(biāo)志物。用于微生物蛋白質(zhì)組研究，徹底闡明病原微生物的致病機(jī)制并尋找全新的藥物作用靶點(diǎn)。蛋白質(zhì)組數(shù)