基因組學(xué)課件

基因組學(xué)1TransgenicMouse,1982AchievementsofgeneengineeringTransgenicplant2帶有人生長激素基因的轉(zhuǎn)基因小鼠1990年開場的玫瑰蘭花改造，玫瑰沒有類黃酮化合物35氫氧化酶，三葉草中提取翠雀花素先前研究證實，花青素可以明顯減緩結(jié)腸癌癥細(xì)胞生長，同時具有抵抗心血管疾病的成效。3克隆羊“多莉”克隆羊“多莉”的研究者伊斯維姆.穆特Nucleustransferringcloning4羊通常可以存活11至12年，而肺部感染對于高齡羊來說是“典型的病癥〞。但與此同時也陸續(xù)有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些克隆動物表現(xiàn)出“早衰〞跡象，這被認(rèn)為是克隆技術(shù)自身不完善而對克隆動物的安康造成的危害。但是，科學(xué)界對此還沒有最后的結(jié)論。它的誕生被視為20世紀(jì)末最重要的科學(xué)成就之一，它引發(fā)了全世界科學(xué)家研究克隆技術(shù)的熱潮，也導(dǎo)致了大量技術(shù)和倫理方面的爭論?？茖W(xué)家當(dāng)時一共培育了277個胚胎，最后只有多利成功出生。體細(xì)胞克隆技術(shù)的低成功率，一直到現(xiàn)在也沒有明顯改善。另外，多利今年6歲多，按綿羊的標(biāo)準(zhǔn)還是中年，它的疾病和死亡，會再度引發(fā)克隆動物是否早衰的爭論?？寺游锸欠駮缢ィ欠窨赡苡邢忍烊毕?，是否應(yīng)當(dāng)允許科學(xué)家進展以培育完成人類個體為目標(biāo)的克隆人研究，都是當(dāng)前爭論的熱點問題。多利的安康狀況因此受備關(guān)注?，F(xiàn)在有人推測是染色體端粒的作用。多利細(xì)胞核是成年羊提供的，端粒相較于正常羊已經(jīng)很短了，所以他壽命短。5BiochipHumanGenomeProject6清華控股博奧生物暨生物芯片北京國家工程研究中心博奧生物芯片中心由清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授程京院士主持創(chuàng)立，目前在生物芯片研究和應(yīng)用領(lǐng)域形成了醫(yī)學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈，已推出生物芯片、生物醫(yī)學(xué)儀器、試劑耗材、軟件數(shù)據(jù)庫等多項產(chǎn)品。創(chuàng)立于2000年9月的博奧生物芯片中心作為我國第一家采用“中心＋公司〞創(chuàng)新機制的試點單位，先后主持承擔(dān)了國家“十五〞863方案重大專項“功能基因組與生物芯片〞、“十一五〞863方案重點工程“生物芯片關(guān)鍵儀器和試劑〞等國家級科研課題，參與承擔(dān)了30余項863、973、自然科學(xué)基金和北京市等國家和省部級科研工程，現(xiàn)已探索出了一條新的建立國家工程研究中心的模式，構(gòu)建起了中國的生物芯片產(chǎn)業(yè)鏈，培養(yǎng)了一批技術(shù)產(chǎn)業(yè)復(fù)合型人才，實現(xiàn)了中國生物芯片行業(yè)的跨越式開展?！?人造生命辛西婭Synthia，意為“人造兒”

2010年5月

克雷格·文特爾8實驗中，科研人員先將“山羊支原體〞的內(nèi)部挖空，再向其中注入“絲狀支原體〞，最后新的支原體終于開場自我復(fù)制，成為世界首個“人造生命〞。文特等人的方案，就是想按照這種細(xì)菌的基因組序列，用化學(xué)方法把核苷酸一個一個連接起來組成基因組。不過，按現(xiàn)在的合成技術(shù)，要一口氣合成含有108萬個核苷酸的序列是做不到的，所以他們首先要化整為零，把基因組序列分成1000多個片段，每個片段含1000個核苷酸，分別合成〔其實是從另一家公司訂購的〕。然后把這些片段放進酵母菌中，由酵母菌把它們組合成完整的細(xì)菌基因組。再把基因組從酵母菌中提取出來，放進一種和蕈狀支原體很接近的細(xì)菌——山羊支原體中。蕈狀支原體基因組利用山羊支原體的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器等復(fù)制自己，形成了新的蕈狀支原體。可見文特等人靠人工合成〔指用化學(xué)方法〕的只有基因組局部，就連這局部的合成也還要借助酵母菌的生物合成，不過把這個細(xì)節(jié)忽略好了。但是基因組自身是沒法復(fù)制和制造新細(xì)胞的，還必須有蛋白質(zhì)和其他生物分子和它一起工作，還要有細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜形成的適宜環(huán)境，所有這一切一開場都不是人工合成的，全都是現(xiàn)成的。所以，這根本不是人造生命、人造細(xì)胞，其父母也不只是計算機，至少山羊支原體也是其父母之一。

這也不是什么新物種。人工合成的基因組序列是根據(jù)蕈狀支原體基因組復(fù)制的，二者幾乎完全一樣〔除了少量無關(guān)緊要的增減和突變〕，“制造〞出的細(xì)胞也是蕈狀支原體，不是自然界沒有的東西，其新穎程度還比不上用遺傳工程方法創(chuàng)造出來的新菌株。

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如果不僅基因組是人工合成的，細(xì)胞的其它局部也都是人工合成的，那才算得上是人造細(xì)胞。但是這一天仍然遙遙無期，因為細(xì)胞的組成極其復(fù)雜。例如，對細(xì)胞中的蛋白質(zhì)種類、功能和相互作用我們還所知甚少，更不要說把它們?nèi)家灰缓铣沙鰜砹恕Ｆ鋵?，即使是對基因組蘊含的遺傳信息，我們也所知甚少。如果把細(xì)胞比作一臺機器，基因組就是它的設(shè)計圖。文特等人所做的，就是拿了一張設(shè)計圖做底本，然后一筆一畫地把它照抄了一遍，對這張設(shè)計圖的具體內(nèi)容，那么不甚了然。不能說照葫蘆畫瓢地抄了一張設(shè)計圖，就相當(dāng)于制造出了機器。

那么這么做有什么意義呢？只是證明了他們有技術(shù)能力，能把設(shè)計圖抄得很完整，而且抄得足夠準(zhǔn)確，內(nèi)容根本無誤，所以能被細(xì)胞識別、復(fù)制。細(xì)胞對基因組的復(fù)制其實也是在抄，只不過抄的方法有所不同。細(xì)胞的抄法稱為生物合成，利用酶等生物大分子作為工具。而文特等人的抄法屬于化學(xué)合成。

生物倫理學(xué)家認(rèn)為，文特等人的研究證明了化學(xué)合成的遺傳物質(zhì)和生物合成的沒有區(qū)別，生命活動不需要特殊的“活力〞，所以歡呼這項成果極為重大。但是這一點不需要文特等人來證明?！盎盍φ摠曉谏飳W(xué)界早就沒有了市場，生物學(xué)家早就確信，只要兩個分子的化學(xué)構(gòu)造一樣，不管用什么方法合成，其性質(zhì)就不會有任何區(qū)別。自從上世紀(jì)70年代以來，生物學(xué)家已在遺傳工程、分子克隆實驗中大量地用到化學(xué)合成的遺傳物質(zhì)，從不覺得用它們來取代生物合成的遺傳物質(zhì)會有什么奇怪。如果化學(xué)合成的取代不了生物合成的，那必定是由于二者的化學(xué)構(gòu)造還存在差異，而不是由于后者存在特殊的“活力〞。

“人造細(xì)胞〞的支持者聲稱這項技術(shù)有廣闊的前景，將來能夠用于制造生物燃料、疫苗等。但是用遺傳工程的方法現(xiàn)在就能實現(xiàn)這些作用，而且可以更方便、更廉價地實現(xiàn)。所謂的“人造細(xì)胞〞技術(shù)也沒有出現(xiàn)新的或更大的風(fēng)險。反對者所擔(dān)憂的那些風(fēng)險，遺傳工程同樣有，并不新鮮。

10Cell：克隆技術(shù)成功制造人類干細(xì)胞

美國俄勒岡衛(wèi)生與科學(xué)大學(xué)和俄勒岡國家靈長類研究中心科學(xué)家2021年5月15日表示，該技術(shù)使用的是未受精的卵子。2005年，韓國首爾大學(xué)的生物學(xué)家黃禹錫在《科學(xué)》雜志上聲稱，通過核移植方法制造了人類胚胎干細(xì)胞。？11美國科學(xué)家成功地把未受孕的人類卵子中原有的DNA去除，然后植入取自成人細(xì)胞的基因材料，從而生產(chǎn)出人類胚胎干細(xì)胞。這項重大突破發(fā)表在15日的?細(xì)胞?雜志上。干細(xì)胞為起源細(xì)胞，是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞。干細(xì)胞是一種未充分分化，尚不成熟的細(xì)胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫(yī)學(xué)界稱為“萬用細(xì)胞〞。人類胚胎干細(xì)胞能夠演變成構(gòu)成人體的大約200多種細(xì)胞中的任何一種。直到現(xiàn)在，人類最自然的干細(xì)胞是人類的胚胎，但它的使用和研究卻帶來了倫理困境。

美國俄勒岡衛(wèi)生與科學(xué)大學(xué)和俄勒岡國家靈長類研究中心科學(xué)家15日表示，該技術(shù)使用的是未受精的卵子。不再需要使用人類胚胎可以提高干細(xì)胞的應(yīng)用嘗試。在心臟病、帕金森病、嚴(yán)重脊髓損傷和其他人體受損疾病的治療中，他們的成果可以用來替代受損細(xì)胞或被破壞的細(xì)胞。但是，這項成果可能也會再次引起人們對克隆人類，也就是復(fù)制與活著或已經(jīng)死亡的個人基因一樣的人類的擔(dān)憂。甚至在研究成果公開發(fā)表之前，一個稱為“人類基因戒備〞的英國組織就抗議此類研究。“這是那些企圖克隆人類的人一直等待的結(jié)果：用一種可靠的方法克隆人類胚胎。〞英國反克隆人類組織“人類基因戒備〞負(fù)責(zé)人戴維·金博士說，這顯示出通過立法制止克隆人類的緊迫性。在有關(guān)立法出臺之前，不應(yīng)該進展這樣的研究，而且發(fā)表這樣的研究結(jié)果是不負(fù)責(zé)任的。然而，也有科學(xué)家稱贊這項成就。哈佛干細(xì)胞研究所的科學(xué)家喬治·戴利將這項成果稱為“無與倫比的成就〞。盡管人胚胎干細(xì)胞有著巨大的醫(yī)學(xué)應(yīng)用潛力，但圍繞該研究的倫理道德問題一直存在。這些問題主要包括人胚胎干細(xì)胞的來源是否符合法律及道德，應(yīng)用潛力是否會引起倫理及法律問題等。2005年，韓國首爾大學(xué)的生物學(xué)家黃禹錫在?科學(xué)?雜志上聲稱，通過核移植方法制造了人類胚胎干細(xì)胞。黃的說法被證明是一個謊話，并成為過去十年中一個臭名昭著的科學(xué)欺詐案件。而黃當(dāng)年偽造的科研成果正是美國俄勒岡科學(xué)家現(xiàn)在獲得的成果。美國俄勒岡安康科學(xué)大學(xué)的一個研究小組15日在美國科學(xué)期刊?細(xì)胞?網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表文章宣布，通過“體細(xì)胞克隆技術(shù)〞，向卵細(xì)胞內(nèi)植入他人皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，首次成功制作了能夠分化成各種組織的胚胎干細(xì)胞。這項成果有助于阿茲海默氏癥等多種疾病的個性化治療，但也在客觀上助力克隆嬰兒的制造前景。也許在不遠(yuǎn)的將來，某些失去孩子的家長就能通過克隆手段重新“找回〞自己的孩子。

12在英國，法律明文規(guī)定，所有用于科研的人類克隆胚胎細(xì)胞都必須在發(fā)育14天后銷毀，且不得植入女性子宮內(nèi)。其它國家在這一方面的規(guī)定相對寬松些。但是米塔利波夫認(rèn)為，他的這項成果難以制造出克隆人，因為他用同樣的技術(shù)于2007年制造出了猴子的克隆胚胎干細(xì)胞，但最后沒能發(fā)育成長為完整的猴子胚胎。關(guān)于人類胚胎干細(xì)胞，前韓國首爾大學(xué)教授黃禹錫曾在2004年宣布成功制作，但后被發(fā)現(xiàn)是假論文。當(dāng)時，胚胎干細(xì)胞細(xì)胞曾被視為再生醫(yī)療的“王牌〞。

據(jù)日本共同社5月16日報道，美國俄勒岡安康科學(xué)大學(xué)研究員立花真仁等的研究小組15日在美國科學(xué)期刊?細(xì)胞?(Cell)網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表文章，宣布已使用“體細(xì)胞克隆技術(shù)〞，向女性提供的卵細(xì)胞內(nèi)植入他人皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，首次成功制作了能夠分化成各種組織的胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)。俄勒岡安康科學(xué)大學(xué)2007年曾成功制作了猴子的克隆ES細(xì)胞。關(guān)于人類的ES細(xì)胞，前韓國首爾大學(xué)教授黃禹錫曾在2004年宣布成功制作，但后被發(fā)現(xiàn)是假論文。當(dāng)時，ES細(xì)胞曾被視為再生醫(yī)療的“王牌〞。不過，2006~2007年京都大學(xué)教授山中伸彌研發(fā)了僅用體細(xì)胞進展基因操作的人工誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)，再加上人類的ES細(xì)胞制作比其他哺乳類的困難許多等原因，ES細(xì)胞研究熱潮逐漸降溫。如果使用患者的體細(xì)胞，就可以制作因基因一樣而不會出現(xiàn)排異反響的治療用組織。雖然卵細(xì)胞的提供是一大難題，但立花那么表示：“比起iPS細(xì)胞來，克隆ES細(xì)胞也許較少出現(xiàn)基因異常。希望探討兩者的可能性，為再生醫(yī)療作奉獻。〞研究小組經(jīng)校內(nèi)倫理委員會審批后，在美國國內(nèi)總計承受了由共9名23歲~31歲的女性提供的126個卵細(xì)胞。研究小組將122個卵細(xì)胞去除細(xì)胞核，植入了他人皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，結(jié)果有21個發(fā)育到了被稱為囊胚(Blastocyst)的階段。取該組織的一局部進展培養(yǎng)，然后其中共6個成為了ES細(xì)胞。促使ES細(xì)胞分化成心肌后，研究小組還確認(rèn)了脈動。此次成功制作的6個ES細(xì)胞中，有4個是由同一名女子提供的卵細(xì)胞制成的，它們似乎具有某種容易成為ES細(xì)胞的特質(zhì)。1314在?細(xì)胞?雜志的這篇報道中，北大團隊巧妙地利用了卵細(xì)胞成熟、受精過程出現(xiàn)的獨特的構(gòu)造——極體，它是卵細(xì)胞分裂的副產(chǎn)物，并且不參與卵細(xì)胞后續(xù)的正常發(fā)育過程。該團隊研究人員發(fā)現(xiàn)了一個新的方法，通過對極體的全基因組測序推斷出在受精卵中母源基因組的情況，從而選擇出一個正常的胚胎進展移植。除了在根底研究中的重要意義，這項工作對于臨床上嚴(yán)重遺傳疾病的診斷和預(yù)防方面也有重要意義。這一方法能夠幫助醫(yī)生診斷出來自母親卵子或者父親精子的遺傳病。喬杰教授解釋說：“今年是人類輔助生殖成功應(yīng)用35周年，35年來IVF技術(shù)給無數(shù)家庭帶來了福音。不孕不育問題困擾著高達10%-15%的育齡夫婦，而IVF技術(shù)是解決不孕不育問題的重要方法之一。我們正在采用極體單細(xì)胞基因組測序技術(shù)去提高IVF的成功率，特別是對于高齡以及反復(fù)流產(chǎn)的婦女。〞湯富酬教授進一步解釋說：“我們利用這一技術(shù)一箭雙雕地實現(xiàn)了兩個目標(biāo)，既能夠檢測染色體異常也能夠檢測與遺傳疾病有關(guān)的DNA序列變異。這項技術(shù)有可能將試管嬰兒的活產(chǎn)成功率從目前的30%提高到60%。〞15定義1：生物所攜帶的遺傳信息的總和。所屬學(xué)科：免疫學(xué)〔一級學(xué)科〕基因組（genome）定義2：一種生物體具有的所有遺傳信息的總和。所屬學(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)（一級學(xué)科）定義4：單倍體細(xì)胞核、細(xì)胞器或病毒粒子所含的全部DNA分子或RNA分子。所屬學(xué)科：遺傳學(xué)（一級學(xué)科）；基因組學(xué)（二級學(xué)科）定義3：個體或細(xì)胞所含的全套基因的總和。在原核生物中即一個連鎖群中所含的全部遺傳信息。所屬學(xué)科：細(xì)胞生物學(xué)（一級學(xué)科）16§1基因組學(xué)概述基因組〔genome〕，又稱染色體組一個物種單倍體的染色體數(shù)目，就是一個單倍體細(xì)胞的所有DNA組成，或者是一個雙倍體細(xì)胞DNA組成的一半物種遺傳信息的“總詞典〞控制發(fā)育的“總程序〞生物進化歷史的“總檔案〞17基因組學(xué)〔genomics〕1986年由T.Roderick提出，已經(jīng)開展成為遺傳學(xué)中最重要的分支學(xué)科。包含：龐大的數(shù)據(jù)集〔人類基因組約30億個堿基對〕高通量的方法〔快速獲取數(shù)據(jù)的方法〕18以整個基因組為研究單位，而不以單個基因為單位作為研究對象。經(jīng)典的“基因?qū)W〞與“基因組學(xué)〞的一樣之處是研究基因,不同之處是在策略上,前者是“零敲碎打〞,而后者是“整體說明〞，從整體上研究人類整個基因組的序列基因組學(xué)是以分子生物學(xué)技術(shù)，計算機技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為研究手段，以生物體內(nèi)全部基因為研究對象，在全基因背景下和整體水平上探討生命活動的內(nèi)在規(guī)律及其與內(nèi)外環(huán)境的關(guān)系的一門科學(xué)?；蚪M學(xué)的分類根據(jù)研究的目的可分為：構(gòu)造基因組學(xué)；建立高分辨率的遺傳、物理轉(zhuǎn)錄和序列等圖譜。功能基因組學(xué)；確定并分析基因組的全部功能。19包括的領(lǐng)域：DNA測序在物種內(nèi)進展基因組多樣性的采集基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的研究轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組、糖組、變異組202021浙江大學(xué)迪諾遺傳與基因組醫(yī)學(xué)研究中心得悉：該中心代表中國參加“國際人類基因變異組方案〞，并參與“糖尿病營養(yǎng)基因組學(xué)〞國際合作研究工程。國際人類基因變異組方案將通過建立基因座位專一數(shù)據(jù)庫，收集所有研究文獻、臨床機構(gòu)尚未發(fā)表的致病突變和非致病變異資料，分析提醒基因型和臨床表型關(guān)系和發(fā)病機制，以期實現(xiàn)臨床基因診斷，為防治疾病，實現(xiàn)個性化醫(yī)學(xué)提供條件。該中心已陸續(xù)開展中國人重大疾病基因譜研究，建立疾病基因數(shù)據(jù)庫、標(biāo)本庫，尋找識別尚未發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典遺傳病學(xué)與多基因病的致病基因、易感基因以及相關(guān)的外部環(huán)境、行為誘發(fā)因子21基因組學(xué)研究的最終目標(biāo)獲得生物體全部基因組序列鑒定所有基因的功能明確基因之間的相互作用關(guān)系說明基因組的進化規(guī)律

221、經(jīng)典遺傳學(xué)在20世紀(jì)初，遺傳學(xué)剛剛誕生的時候，遺傳學(xué)家的工作主要是鑒別感興趣的基因，確定這些基因在染色體上的位置。第一個環(huán)節(jié)：尋找自發(fā)突變體，或者利用物理、化學(xué)因素誘發(fā)突變。第二個環(huán)節(jié)：通過連鎖分析確定新基因與基因的相互關(guān)系，繪制遺傳連鎖圖?；蚪M學(xué)發(fā)展歷程23CREDIT:JOESUTLIFFScience,Vol291:1221.FishinginaMoreEffectiveWay!釣魚？竭澤而漁？24美國啟動被譽為“人體阿波羅方案〞的“人類基因組方案〞，投資30億美元，歷時15年測定人類基因組的30億個核苷酸對的排列次序構(gòu)建高分辨率的人類基因組遺傳圖譜和物理圖譜開展生物信息學(xué)252、人類基因組方案HGP1990，美國國立衛(wèi)生研究所和能源部投資＄30億，啟動了人類基因組方案，預(yù)計15年時間完成人類基因組全部序列的測定1996，完成標(biāo)記密度為0.6cM的人類基因組遺傳圖譜，100kb的物理圖譜2000，完成草圖2001年2月，公布人類基因組圖譜的修訂版2002，完成測序工作2003年4月14日，6國科學(xué)家宣布人類基因組序列圖繪制成功，HGP的所有目標(biāo)全部實現(xiàn)。1998年5月，在美國羅克威爾組建私人公司：塞萊拉遺傳公司，目標(biāo)是投入3億美元，到2001年繪制出完善的人體基因圖譜，與國際人類基因組計劃展開競爭26人類基因組方案簡史1986年，意大利杜伯克在?科學(xué)?上撰文，號召大家聯(lián)合起來，從整體上把人類的基因組搞清。1990年10月，經(jīng)5年的辯論以后，美國國會終于批準(zhǔn)被譽為生命科學(xué)“阿波羅登月方案〞的國際人類基因組方案。1998年5月，在美國羅克威爾組建私人公司：塞萊拉遺傳公司，目標(biāo)是投入3億美元，到2001年繪制出完善的人體基因圖譜，與國際人類基因組方案展開競爭。1999年12月1日，國際人類基因組方案聯(lián)合研究小組宣布，完整破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼。2000年5月8日，由德國和日本等國際科研小組宣布，根本完成了人體第21對染色體的測序工作。2000年6月26日，中、美、日、德、法、英等6國科學(xué)家公布人類基因組工作草圖，標(biāo)志著人類在解讀自身“生命之書〞的路上邁出了重要一步。2001年2月12日，6國科學(xué)家和美國塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。2003年4月14日，6國科學(xué)家宣布人類基因組序列圖繪制成功，HGP的所有目標(biāo)全部實現(xiàn)。覆蓋人類基因組所含基因區(qū)域的99%，準(zhǔn)確率到達99.99%，比原方案提前兩年多，耗資27億美元。并公開研究數(shù)據(jù)和結(jié)果，贏得了這場競賽。但國際HGP的協(xié)作組與私人公司的競爭仍沒有停頓過，目前在許多領(lǐng)域研究仍進展競爭，如在單個基因型的SNP圖譜研究方面27HGP主要組成部分①構(gòu)建基因組的遺傳圖譜；②構(gòu)建基因組的物理圖譜；③測定基因組DNA的全部序列；④繪制基因組的轉(zhuǎn)錄本圖譜；⑤分析基因組的功能。281995年，楊煥明等人呼吁參與國際人類基因組計劃。1998年6月，遺傳所人類基因組中心掛牌成立，由４位美國科學(xué)院院士及一位諾貝爾獎得主組成國際顧問組。1999年4月，開始進行人類和嗜熱菌基因組測序，大規(guī)模基因組測序的技術(shù)平臺建設(shè)。1999年9月1日，楊煥明在第五次倫敦國際人類基因組戰(zhàn)略討論會上介紹情況。會議正式接受中國加入國際合作，正式承擔(dān)1%的測序任務(wù)。2001年4月1日，運算速度超千億次的曙光3000超級計算機落戶杭州華大基因研究中心，“華大基因”的測序能力名列世界第六。2001年8月26日，人類基因組計劃中國部分測序項目匯報及聯(lián)合驗收會在京召開，標(biāo)志人類基因組“中國卷”通過國家驗收。中國參與人類基因組計劃29煥明〔HuanmingYang〕，中科院院士、基因組學(xué)家。楊煥明，基因組學(xué)家。中國科學(xué)院北京基因組研究所研究員。1952年10月生于浙江溫州樂清市，籍貫浙江樂清。1978年畢業(yè)于原杭州大學(xué)(現(xiàn)浙江大學(xué))，1982年于原南京鐵道醫(yī)學(xué)院(現(xiàn)東南大學(xué))獲碩士學(xué)位，1988年獲丹麥哥本哈根大學(xué)博士學(xué)位，2007年12月27日，中選為中國科學(xué)院院士。曾任中國科學(xué)院北京基因組研究所所長。楊煥明教授及其團隊〔“華大基因〞〕所承擔(dān)的人類基因組、水稻基因組以及家豬、家雞、家蠶基因組等重大工程使我國的基因組研究得以躋身于世界前沿?！?999年6月6日，國際人類基因組組織在網(wǎng)上公布了中國參加國際測序組織的注冊，標(biāo)志著我國成為繼美、英、日、德、法后第六個參加該組織的國家。中國承擔(dān)的人類基因組方案由華大基因、國家基因組南方中心、北方中心共同承擔(dān)并完成?！?999年9月9日9時9分9秒華大基因全體員工在北京空港工業(yè)區(qū)B區(qū)6號樓3層舉辦北京華大基因研究中心成立大會，確立9月9日為華大基因的慶典日。30在美國提出人類基因組計劃后，日本和中國分別于1991年和1992年啟動了“水稻基因組計劃”。31模式生物基因組研究：1996年，完成酵母菌基因組測序。1998年12月，宣告完成線蟲完整基因組序列的測定工作，這是第一次繪出多細(xì)胞動物的基因組圖譜。2000年3月，已完成了果蠅的基因組測序。2001年12月14日，美、英等國科學(xué)家宣布繪制出擬南芥基因組的完整圖譜。32由于以人類為對象的研究實際上受到諸多限制，也受倫理學(xué)的約束，所以人類基因組方案還將對有關(guān)的模式生物，如酵母、線蟲、果蠅、小鼠、擬南芥等進展研究，為人類的基因組研究提供重要的依據(jù)。332004年3月1日，科學(xué)家宣布繪制完成禽鳥類物種的基因組序列草圖材料：紅原雞〔雞的遠(yuǎn)祖〕。完成單位：中國、美國、德國、英國、瑞典、荷蘭等。水平：總堿基數(shù)目約為10億堿基對，序列草圖與人類基因組序列進展了并列比較〔美國華盛頓大學(xué)〕完成一張雞遺傳差異圖譜〔中科院〕對紅原雞、肉雞〔英〕、蛋雞〔瑞典〕、烏雞〔中〕進展序列差異分析。34作用：雞是研究低等脊椎動物和人類等哺乳動物的理想中介，因此在禽流感防治、改善家禽和人類安康等方面有明顯應(yīng)用價值。35基因組學(xué)的研究內(nèi)容構(gòu)造基因組學(xué)功能基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)36構(gòu)造基因組學(xué)1-5章

〔structuralgenomics〕基因定位基因組作圖測定核苷酸序列37功能基因組學(xué)6-10章

〔functionalgenomics〕又稱后基因組學(xué)〔postgenomics)基因的識別、鑒定、克隆基因構(gòu)造、功能及其相互關(guān)系基因表達調(diào)控的研究38蛋白質(zhì)組學(xué)〔proteomics〕鑒定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生過程、構(gòu)造、功能和相互作用方式391958Crick提出遺傳信息傳遞的中心法則1.1遺傳的分子基礎(chǔ)405’→3’的化學(xué)和生物學(xué)41胞嘧啶胸腺嘧啶尿嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤42DNA的雙螺旋模型

43〔1〕兩條反向平行的多聚核苷酸鏈形成右手螺旋?！?〕大溝和小溝分別指雙螺旋外表凹下去的較大溝槽和較小溝槽?！?〕堿基、糖、磷酸的位置。磷酸和脫氧核糖單位作為骨架位于外側(cè)，作為可變成分的堿基位于內(nèi)側(cè)?！?〕螺旋參數(shù)螺旋直徑2nm，相鄰堿基平面垂直距離0.34nm,螺旋構(gòu)造每隔10個堿基對重復(fù)一次，間隔為3.4nm?！?〕堿基對鏈間堿基按A=T，G≡C堿基互補〔6〕核苷酸序列復(fù)雜性和多樣性AT含量問題，復(fù)制起始有關(guān)44DNA

雙

螺

旋

構(gòu)

象45BCDE相似A、B、Z，提供了蛋白可識別的空間信息，46DNA拓?fù)鋵W(xué)47的化學(xué)和生物學(xué)4816SrRNARNA高級結(jié)構(gòu)4950個左右的頸環(huán)構(gòu)造，4個構(gòu)造域，小亞基的蛋白質(zhì)在外表，沒有完全埋在內(nèi)部的蛋白質(zhì)，也極少出現(xiàn)在和50S亞基的界面處。50假尿苷（

）二氫尿嘧啶（DHU）CH3CH3H3Cm26GHH5HH幾種稀有核苷Am（2’-O-甲基腺苷）化學(xué)修飾51假尿苷特殊方式連接DHU修飾堿基Am2-O甲基腺苷52蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)531.2基因組序列及其復(fù)雜性值和C值悖理幾個代表物種的基因組大小C值：一個單倍體基因組中DNA的總量。C值悖理：生物的復(fù)雜性與基因組的大小不完全成比例關(guān)系。545510的5次方，7-300bp，在染色體著絲粒附近，與染色體的構(gòu)造有關(guān)蕨類植物比被子植物高、魚類和兩棲類比哺乳類高56根據(jù)復(fù)性動力學(xué)可以測定基因組的大小和重復(fù)序列的拷貝數(shù)序列復(fù)雜性復(fù)雜性：基因組中含有單一序列、重復(fù)序列，這些不同序列的DNA總長。57根據(jù)復(fù)性動力學(xué)可以測定基因組的大小和重復(fù)序列的拷貝數(shù)Co為變性DNA原始濃度mol·L-1，t為時間，以秒表示?！不蚪M中的單拷貝DNA序列〕單一序列、重復(fù)序列，不同序列的DNA總長。大腸桿菌基因組含有4.2*106bp如果基因組中每一種基因只有一個，即都是單拷貝序列，那么基因組愈大那么基因組的復(fù)雜性愈大，復(fù)性速率愈小，k也愈小，所以C0t1/2與非重復(fù)序列的基因組大小呈正比。58（2）中度重復(fù)序列（moderatelyrepeatedsequence）（3）單一序列（uniquesequence）（1）高度重復(fù)序列（highlyrepeatedsequence）衛(wèi)星DNA（satelliteDNA）

基因組的序列組成59中度重復(fù)序列：tRNA，rRNA，組蛋白基因，10-10的5次方30-40%高度重復(fù)序列：存在于著絲點和近端粒區(qū)原核生物是單一序列，低等真核生物大局部為單一序列，20%中度重復(fù)動物50%單一序列大多數(shù)植物和兩棲類20%，80%為重復(fù)序列基因位于單一序列D.真核生物的蛋白質(zhì)編碼基因往往位于基因組DNA單拷貝序列中，除單拷貝序列外還存在大量重復(fù)序列〔repeatsequence〕，重復(fù)序列的拷貝數(shù)可高達百萬份以上，在人的基因組中，至少具有20份拷貝的DNA，占總DNA的30％左右。60基因是生物體遺傳信息的根本單位，其本質(zhì)是DNA〔有的生物基因組是RNA〕，簡單的說，基因是合成一種功能蛋白或RNA分子所必須的全部DNA〔RNA〕序列C.存在大量不編碼蛋白質(zhì)的DNA序列，果蠅的基因數(shù)約為5000個，占基因組DNA序列的10％左右，人的基因數(shù)推測為50000個，約占基因組DNA序列的1％。1.3基因與基因家族61核糖體RNA〔ribosomalRNA，rRNA〕轉(zhuǎn)移RNA〔transferRNA，tRNA〕小RNA〔smallRNA，sRNA〕miRNA〔microRNA〕編碼RNA基因627SRNA小RNA，300左右大小。SnRNA核內(nèi)小RNA，ScRNA胞質(zhì)RNA，核仁小RNASnoRNA，miRNA20個左右。反義RNA、小分子干擾RNASiRNA，小分子時序RNAstRNA，gRNA指導(dǎo)RNA，核酶RNA功能63編碼蛋白質(zhì)基因生物中存在大量不編碼蛋白質(zhì)的DNA序列，果蠅的基因數(shù)約為5000個，占基因組DNA序列的10％左右，人的基因數(shù)推測為50000個，約占基因組DNA序列的1％。64真核生物基因組中，有許多構(gòu)造相似、功能相關(guān)的基因組成所謂的基因家族〔genefamily〕。真核生物的基因組中有許多來源一樣、構(gòu)造相似、功能相關(guān)的基因，這樣一組基因稱為基因家族。由于它們功能相關(guān)，構(gòu)造相似且核苷酸序列具有同源性，因此極有可能由某一共同祖先基因經(jīng)重復(fù)和突變產(chǎn)生。加倍和趨異基因家族65單純多基因家族，即一個基因形成許多串連單位復(fù)合多基因家族，一般是功能相關(guān)的基因串連形成發(fā)育控制復(fù)合多基因家族，這些串連在一起的基因在個體發(fā)育不同階段中分別表達基因家族的成員可以串聯(lián)排列在一起，形成基因簇(genecluster)或串聯(lián)重復(fù)基因有些基因家族的成員也可位于不同的染色體上在基因家族中發(fā)現(xiàn)有些成員不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物rRNA、tRNA和組蛋白的基因組蛋白基因家族珠蛋白基因珠蛋白基因家族5SRNA基因假基因66珠蛋白基因globingene血紅蛋白含2個α和2個β鏈，分別由α鏈珠蛋白基因和β鏈珠蛋白基因的信息而形成。哺乳動物的α鏈基因和β鏈基因在構(gòu)造上相似，都是由2個內(nèi)含子而分為3個外顯子局部。α鏈基因和β鏈基因的內(nèi)含子1的長度約為120個堿基對，而對內(nèi)含子2，β鏈很長〔例如人的α鏈基因之一的α2，內(nèi)含子2含140個堿基對，而β鏈基因含849個堿基對〕。珠蛋白基因在哺乳類是數(shù)次重復(fù)的構(gòu)造，形成一種多重基因群。例如人的擬β鏈珠蛋白基因〔β-likeglobingenes〕在整個65000個堿基對程度的長度上，從5′末端按順序連鎖地存在ψβ2、ε、Gy、Aγ、ψβ1、δ和β7個基因。其中ε在胚期表達，γ在胎兒期表達，β和δ在成年時表達，ε在量上極少。ψβ2和ψβ1為假基因狀態(tài)，無表達。而人的擬α鏈珠蛋白基因〔α-likeglo-bingenes〕最少有ξ、ψα1、α1