動物遺傳學動物基因組學基礎課件

主要內容第一節(jié)基因組及基因組學第二節(jié)

基因組的序列組織第三節(jié)人類基因組計劃第四節(jié)DNA分子標記第五節(jié)染色體外基因組第六節(jié)基因組印記主要內容第一節(jié)基因組及基因組學1第一節(jié)基因組及基因組學（GenomeandGenomics）第一節(jié)2GenomeandGenomics概念Genome＝Gene+Chromesome

一個配子中染色體遺傳物質的總和；

細菌或噬菌體：單個染色體所含的全部

DNA分子或遺傳信息二倍體生物：維持配子或配字體正常功能的最基本的一套染色體DNA

及其遺傳信息。GenomeandGenomics概念Genome＝3C值矛盾C值：基因組的大小通常以一個基因組中的DNA含量來表示，成為生物體的C值（CValue）。C值矛盾C值：基因組的大小通常以一個基因組中的DNA含量來表4⑶基因組的基因數目表3-3不同生物的基因數目⑶基因組的基因數目表3-3不同生物的基因數目5基因組1%編碼蛋白，99％垃圾序列基因組1%編碼蛋白，99％垃圾序列6非結構基因的DNA序列的結構與功能？C值矛盾匝生物學功能和進化中的意義？基因組學結構基因組學功能基因組學對基因組物理結構的作圖和測序的研究應用整體的研究技術闡明這些基因和蛋白的生物學功能非結構基因的DNA序列的結構與功能？基因組學結構基因組學功能7基因組學研究的發(fā)展基因組學（genomics)轉錄組學（transcriptomics)蛋白質組學（proteomics)表型組學（phenomics)系統(tǒng)生物學（SystemBiology）基因型＋環(huán)境=表型基因組學研究的發(fā)展基因組學（genomics)系統(tǒng)生物學（S8第二節(jié)基因組的序列組織基因組的復雜性C值矛盾的解釋：基因數量是否隨著C值的增加而增加復性動力學C值的差異主要反映了重復序列DNA含量的差異第二節(jié)基因組的序列組織基因組的復雜性C值矛盾的解釋：基因數9基因的結構基因組的結構同一個基因能產生不止一個蛋白分子內含子/外顯子基因的結構同一個基因能產生不止一個蛋白分子內含子/外顯子10單一序列（uniquesequence）又稱非重復序列，在一個基因組中只有一個或幾個拷貝DNA的序列。

重復序列(repetitivesequence)重復序列的特點①重復單位的長度多樣性,短的僅幾個甚至兩個核苷酸,長的有幾百乃至上千個核苷酸。②重復的次數多樣性,少的可重復幾十次,多的上百萬次。單一序列(uniquesequence)真核生物DNA的分類單一序列（uniquesequence）又稱非重復序列，在11短分散重復序列（shortinterspersedrepeatedsequence，SINES）Alu家族（Alufamily）長分散重復序列（longinterspersedrepeatedsequence，LINES）KpnⅠ家族（KpnⅠfamily）①中度重復序列短分散重復序列（shortinterspersedrep12②高度重復序列衛(wèi)星DNA由重復單位長度為2-200bp的重復序列組成。②高度重復序列衛(wèi)星DNA由重復單位長度為2-200bp的重13Ⅰ衛(wèi)星DNA:由長的串聯重復序列組成。Ⅲ微衛(wèi)星DNA（microsatellite）：以2-6個核苷酸為核心序列的串聯重復序列。Ⅱ小衛(wèi)星DNA（minisatellite）：以6-25個核苷酸為核心序列的串聯重復序列。Ⅰ衛(wèi)星DNA:由長的串聯重復序列組成。Ⅲ微衛(wèi)星DNA（m14基因家族（genefamily）是真核生物基因組中來源相同，結構相似，功能相關的一組基因?；蚣易迮c基因簇基因家族（genefamily）是真核生物基因組中來源相同15成簇存在的基因家族基因簇(genecluster)是指基因家族的各成員緊密成簇排列成大段的串聯重復單位，定位于染色體的特殊區(qū)域，它們是同一個祖先基因擴增的產物（MHCclassI）。Orphon—孤獨基因成簇存在的基因家族基因簇(genecluster)是指基因16HLAgenefamilyHLAgenefamily17ImmunoglobulingenefamilyImmunoglobulingenefamily18Figure10.Theorganizationoftheimmunoglobulinheavychainlocusinvertebrates.Figure10.Theorganizationof19Figure12.ComparisonoftheIGHClocusinthehominoidline.Theexistenceoftheψγgenehasbeenprovedonlyinhuman.Geneduplicationincludingtheγ-γ-ε-αgenesoccurredinthecommonancestorofhominoidsandsubsequentdeletionoftheCεgene(inorangutan,includingoneoftheCαgenes)occurredindependentlyineachhominoidspeciesFigure12.ComparisonoftheIG20散布的基因家族

編碼密切相關的蛋白，但成員的序列并不相同，且散在分布于不同的染色體上。如血紅蛋白基因家族。兩個成員具有共同的起源。散布的基因家族編碼密切相關的蛋白，但成員的序21假基因（pseudogene)存在于基因家族中結構與功能基因具有同源性無轉錄產物或轉錄產物失活由突變產生假基因（pseudogene)存在于基因家族中22Alu家族是人類基因組中十分典型的散布基因家族特點：成員眾多，平均6kb一個；

300bp，以AluI特征識別序列AGCT分為兩個片段，170bp/130bp；非串聯重復；具轉錄活性，可能與轉錄調控、hnRNA加工以及DNA復制有關；具轉座子結構特征。Alu家族是人類基因組中十分典型的散布基因家族23衛(wèi)星DNA的應用DNAfingerprinting(小衛(wèi)星）

Jeffreys等(1985)用人的肌紅蛋自基因第一個內含子中的重復序列(重復單位長33bp)作探針，從人的基因文庫中篩選出數個重復序列DNA，每個重復序列都是由許多堿基組成相似或相同的基本序列串聯重復構成。由一種重復單位頭尾相連構成的序列稱為小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA)，重復單位長約10-60bp。同一小衛(wèi)星位點上重復單位的重復次數變化，使之在群體中表現出高度多態(tài)性。

Nakamura等(1987)稱小衛(wèi)星DNA為VNTR(Variablenumberoftandemrepeat)，并使這一概念沿用至今。衛(wèi)星DNA的應用DNAfingerprinting(小衛(wèi)24小衛(wèi)星DNA中每一重復單位均含有一個相似或相同的核心序列（coresequence），長約l0-l5bp，并且在同一物種不同小衛(wèi)星位點之間和不同物種的小衛(wèi)星位點之間表現高度保守性。迄今為止的許多研究業(yè)已證實，小衛(wèi)星DNA在染色體上的隨機性因物種而異，因不同的小衛(wèi)星家族而異。用克隆的小衛(wèi)星DNA做探針，可以與同一物種或不同物種基因組中多個位點的小衛(wèi)星DNA雜交，獲得具有個體專一性的限制性片段雜交譜帶圖，即DNA指紋圖（DNAfingerprinting)。DNA指紋圖具有高度變異性，個體專一性，組織穩(wěn)定性，因此成為了一種較為廣泛應用的遺傳標記小衛(wèi)星DNA中每一重復單位均含有一個相似或相同的核心序列（c25動物遺傳學動物基因組學基礎課件266.3人類基因組計劃*耗時10載，耗費20余億美圓；*基因組大小30億堿基；*1%為外顯子，99%為內含子和重復序列；*表達蛋白質的基因組數量約為3萬；*約含100萬個SNP標記。6.3人類基因組計劃*耗時10載，耗費20余億美圓；27

序列測定方法全基因組鳥槍法：在一定作圖信息基礎上，繞過大片段連續(xù)克隆系的構建而直接將基因組分解成小片段隨機測序，利用超級計算機進行組裝（美國Celera公司）。

序列測定方法全基因組鳥槍法：28人類基因組計劃的意義人類基因組計劃的意義29基因組大小的比較（2）基因組大小的比較（2）30基因組大小的比較（1）基因組大小的比較（1）31動物遺傳學動物基因組學基礎課件32遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有遺傳多態(tài)性（在一個遺傳位點上具有一個以上的等位基因，在群體中的出現頻率皆高于1%）的遺傳標記為“路標”，以遺傳學距離（在減數分裂事件中兩個位點之間進行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM）為圖距的基因組圖。物理圖譜：物理圖譜是指有關構成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構成基因組的DNA分子進行測定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統(tǒng)地排列出來。遺傳圖譜與物理圖譜遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有33隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術是一個包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖譜。基因圖譜是在識別基因組所包含的蛋白質編碼序列的基礎上繪制的結合有關基因序列、位置及表達模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%~5%長度的全部基因的位置、結構與功能，最主要的方法是通過基因的表達產物mRNA反追到染色體的位置。序列圖譜與基因圖譜隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DN34后基因組時代(Postgenomeera)*人類基因組計劃完成之后，生物學被重新劃分為前基因組和后基因組兩部分。*科學研究已開始進入“后基因組時代”。主要是開展蛋白質組的研究。*有科學家形象地說道：即使基因測序全部完成，也只好像是一本沒有姓名、只有號碼的電話簿?！昂蠡蚪M時代”的最終目標，是要把深奧的DNA語言變成一本基因大百科全書。后基因組時代*人類基因組計劃完成之后，生物學被重新劃分為前35比較基因組與功能基因組（ComparativeGenome&FunctionalGenome）比較基因組與功能基因組36什么是比較基因組學？利用生物在進化上的親緣關系,來比較它們與人類之間的相似與相異,即比較基因組學。

什么是比較基因組學？利用生物在進化上的親緣關系,來比較它們與37動物遺傳學動物基因組學基礎課件38*蛋白組（Proteome）蛋白質組是指“一種基因組所表達的全套蛋白質”。*蛋白組學（Proteomics）一門在整體水平上研究細胞內蛋白質的組成及其活動規(guī)律的新興學科。*蛋白組學與功能基因組學息息相關。

蛋白組學與功能基因組學*蛋白組（Proteome）蛋白組學與功能基因組學391.蛋白質分離和鑒定：

2.翻譯后修飾：翻譯后修飾是蛋白質調節(jié)功能的重要方式，因此對蛋白質翻譯后修飾的研究對闡明蛋白質的功能具有重要作用。

3.蛋白質功能確定：如分析酶活性和確定酶底物，細胞因子的生物分析/配基-受體結合分析?？梢岳没蚯贸头戳x技術分析基因表達產物-蛋白質的功能。另外對蛋白質表達出來后在細胞內的定位研究也在一定程度上有助于蛋白質功能的了解。

4.對人類而言，蛋白質組學的研究最終要服務于人類的健