第四時期 基因組和蛋白質(zhì)組時期課件

1分子遺傳學緒論2第四時期:基因組和蛋白質(zhì)組時期

(1986~至今)1986[美]Dulbecco首次提出了“人類基因組工程”19904月美國宣布人類基因組測序工作的5

年計劃。1991StepkenFodor把基因芯片的設想第一次變成了現(xiàn)實.199210月[美]VollrathD.等分別完成人類Y染色體染色體的物理圖譜.1分子遺傳學緒論2199310月美國公布了1993－1995年的人類基因組測序工作計劃，并預計2005年完成整個的測序工作。1995Smith,H.O等第一個細菌基因組—流感嗜血桿菌(H.influenzae)全基因組序列發(fā)表。199512月美、法科學家公布了有15000個標記的人類基因組的物理圖譜。1996DietrichW.F等繪制了小鼠基因組的完整遺傳圖譜。199610月Goffeau等完成了酵母基因組的測序1996

DNA芯片進入商業(yè)化1分子遺傳學緒論21997

Wilmut

完成了體細胞克隆199812月，第一個多細胞真核生物線蟲的基因組在Science上發(fā)表。1999CateJ.H第一次繪制出完整核糖體的晶體結構，揭示了其中的很多細節(jié)。1999國際人類基因組計劃聯(lián)合研究小組完成了人類第22號染色體測序工作。20003月塞萊拉公司宣布完成了果蠅的基因組測序。1分子遺傳學緒論22000完成了人類第21號染色體的測序20006,26人類基因組草圖發(fā)表200012,14英美等國科學家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜20011,12中、美、日、德、法、英等國科學家(Nature,15日)和美國塞萊拉公司

(Science,16日)各自公布人類基因組圖譜和初步分析結果。約3萬基因。1分子遺傳學緒論2遺傳學發(fā)展的新動態(tài)1.基因組(genome)學2.后基因組學3.蛋白質(zhì)組學(Proteomics)4.生物信息學(Bioinformatic)

定義為分子生物學和計算生物學的交叉.

包含三個重要的內(nèi)容:(1)基因組信息學;(2)蛋白質(zhì)的結構模擬;(3)藥物設計.1分子遺傳學緒論2第二節(jié)遺傳學在國民經(jīng)濟中的作用

遺傳學與農(nóng)牧業(yè)的關系遺傳學與工業(yè)的關系遺傳學在能源的開發(fā)和環(huán)境保護中的應用遺傳學在醫(yī)療衛(wèi)生工作中的應用遺傳學在其他領域中的應用

1分子遺傳學緒論2

第一部分

遺傳信息的傳遞規(guī)律和物質(zhì)基礎

第一章 孟德爾定律第一節(jié) 孟德爾實驗孟德爾的功績：采用32個品種觀察了7對性狀,

經(jīng)8年研究，發(fā)現(xiàn)了2個定律:獨立分配和自由組合定律，創(chuàng)立了“

遺傳學”1分子遺傳學緒論2表1－1孟德爾的豌豆雜交實驗7對性狀的結果

2.84:1277矮787高高植株高植株×矮植株3.14:1207頂生651腋生腋生花腋生×花頂生2.82:1152黃428綠綠色綠色×黃色豆莢2.95:1299癟882鼓鼓脹膨大×縊縮豆莢3.15:1224白705紫紫花

紫花×白花3.01:12001綠6022黃黃色黃葉×綠色子葉2.96:11850皺5474圓圓形圓形×皺縮子葉F2比例F2F1

豌豆表型1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論2

二、孟德爾植物雜交實驗

（一）設計嚴密，層次分明

1.親本（parentalgeneration)雜交(1)

選材(2)選擇研究的性狀(3)采用正反交（reciprocalcross）(4)設立對照實驗

1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論22.雜種1代的觀察：

（filialgeneration1，F(xiàn)1)

確定了：顯性（dominate）性狀

隱性

(recessive)性狀3.F2代的觀察進行統(tǒng)計處理；采用大樣本；將矮株進行移植；通過自交來研究其遺傳結構。1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論24.F3代的研究

經(jīng)觀察統(tǒng)計：AA（1〕表型為顯性（A）

Aa（2〕

1分子遺傳學緒論2（二）科學推論：（1）遺傳因子成對存在，形成生殖細胞時彼此分離；（2）以A代表顯性性狀，a代表隱性性狀，Aa表示雜合類型，那么在F2代中后代的構成可用公式：

1A+2Aa+1a

表明了各種類型的基因型以及比例。1分子遺傳學緒論2（三）精確驗證創(chuàng)用測交方法對推論加以驗證

測交（testcross）：是指將雜種后代和隱性親本進行雜交，

回交（backcross）：是指雜種后代和任一親本雜交。1分子遺傳學緒論2

第二節(jié)孟德爾定律（Mendel’slaws）

對一對性狀的觀察得出了三條規(guī)律（1）F1代的性狀一致，通常和一個親本相同。得以表現(xiàn)的性狀為顯性，未能表現(xiàn)的性狀稱隱性，此稱F1一致性法則。（2）在雜種F2代中，初始親代的二種性狀（顯性和隱性）都能得到表達；（3）這兩性狀的比例總為3：1。1分子遺傳學緒論2表1-2六位學者重復孟德爾植物雜交實驗的結果

3.01:144892134737

黃色×綠色子葉總數(shù)3.01:136186109090

黃色×綠色子葉Darbishire19092.80:15141438

黃色×綠色子葉Lock19053.05:1390311903

黃色×綠色子葉Bateson19052.94:14451310

黃色×綠色子葉Hurst19043.01:111903580

黃色×綠色子葉Tschermak19003.08:14531394

黃色×綠色子葉Correns19003.01:120016022

黃色×綠色子葉孟德爾

1865

綠

黃F2比例

F2

親代實驗者1分子遺傳學緒論2一分離律（Lawofsegregation）

1．分離律的實質(zhì)控制性狀的一對等位基因在產(chǎn)生配子時彼此分離，并獨立地分配到不同的性細胞中。

2．分離律的意義（1）具有普遍性遺傳病約有4344種（1988年）侏儒（先天性軟骨發(fā)育不全）顯性裂手裂足舞蹈?。℉untington）

1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論2

白化半乳糖血癥隱性苯丙酮尿癥全色盲早老癥自毀容貌綜合征

（2）雜合體是不能留作種子1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論2

人類家譜分析中常用的符號

男男女患者女男女攜帶者不知性別⊙性連鎖攜帶者婚配流產(chǎn)兒或死胎近親婚配已故家庭成員生育子女先證者同卵雙生I

人類家譜譜系

II

異卵雙生123

1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論2二自由組合定律

（lawofindependentassortment）

1．自由組合律的內(nèi)容：即在配子形成時各對等位基因彼此分離后，獨立自由地組合到配子中2.自由組合律的實質(zhì)：配子形成時非同源染色體自由組合1分子遺傳學緒論22．自由組合的解釋1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論2

3．測交驗證1分子遺傳學緒論24．多對基因的雜交1分子遺傳學緒論2(五)孟德爾自由組合定律的意義(1)自由組合定律廣泛存在，如蜜蜂的腐臭病（foulbrood）;(2)使生物群體中存在著多樣性，使得生物得以生存和進化;(3)可應用于育種。1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論2第三節(jié)統(tǒng)計學原理在遺傳學中的應用

一．概率的概念

概率（probability）

nA概率的公式為：P(A)=limn→∞nP(A)：A事件發(fā)生的概率。n：群體中的個體數(shù)或測驗次數(shù)。nA：A事件在群體中出現(xiàn)的次數(shù)。

1分子遺傳學緒論2

二概率規(guī)則

1.相乘定律：獨立事件:

(independentevents)

P(A·B)=P(A)×P(B)

2．相加定律互斥事件（matuallyexclusiveevents）

P(A或B)=P(A)+P(B)

3.組合事件（combiningprobabilityrule）

P=1/2×1/2+1/2×1/2=1/21分子遺傳學緒論24.條件概率

（conditionalprobability）若事件Ｂ與早先出現(xiàn)過的事件Ａ有列聯(lián)關系，則在Ａ條件下Ｂ的概率稱為條件概率．記為：

ｐ（Ｂ／Ａ）＝ｐ（ＡＢ）／ｐ（Ａ）1分子遺傳學緒論2表1-4事件A、A’、B和B’頻數(shù)表

Ａａ×Ａａ1P（A’）=1/4P（A）=3/4合計P（B’）=1/2P（A’B’）=1/4P（AB’）=1/4純合(B’)P（A）=1/2P（AB）=0P（AB）=1/2雜合(B)合計白化（A’）正常（A）1分子遺傳學緒論2

求：表型正常的孩子中雜合體的概率？

P(B|A)=P(AB)/P(A)

P(A)=3/4;P(B)=1/2;P(AB)=1/2P(A|B)=P(AB)/P(A)=（1/2）/（3/4）=2/3

反之如要求雜合體中表型正常的概率為:P(A|B)=P(AB)/P(B)=（1/2）/（1/2）=1

1分子遺傳學緒論2三.概率的計算和應用

棋盤法（Punnettsquare）1分子遺傳學緒論21.分枝法（branchingprocess）

AAbbCc×aaBbCcAA×aabb×BbCc×Cc×1CC=1AaBbCC1Bb×2Cc=2AaBbCc××1cc=1AaBbccAa××1CC=1AabbCC1bb×2Cc=2AabbCc×1cc=1Aabbcc

1分子遺傳學緒論23．利用概率來計算AABbccDDEe×AaBbCCddEe

PAA×AaBb×Bbcc×CCDD×ddEe×Ee↓↓↓↓↓

要求的基因型

AABBCcDdee↓↓↓↓↓概率

P=1/2×1/4×1×1×1/4=1/32

要求的表型

ABCDe↓↓↓↓↓概率

P=1×3/4×1×1×1/4=3/16

1分子遺傳學緒論2

四.二項分布和二項展開法1.對稱分布：第一個第二個概率分布

孩子孩子

男男

1/2×1/2=1/4P(pp)=1/4

男女

1/2×1/2=1/42P(pq)=1/2

女男

1/2×1/2=1/4

女女

1/2×1/2=1/4P(qq)=1/4

(p+q)2=p2+2pq+q2=1/4＋1/2+1/4，

分布是對稱的。1分子遺傳學緒論21．

不對稱分布第一個第二個概率分布孩子孩子

正常正常

3/4×3/4=9/16P(pp)=9/16

正?；純?/p>

3/4×1/4=3/162P(pq)=6/16

患兒正常

3/4×1/4=3/16

患兒患兒

1/4×1/4=1/16P(qq)=1/161分子遺傳學緒論2

3.計算單項概率二項分布概率密度函數(shù)公式:

組合公式Cmn=m!/n!(m-n)![n!/x!(n-x)!]pxqn-x

正常白化

[n!/x!(n-x)!]pxqn-xP

401×(3/4)4(1/4)081/256314×(3/4)3(1/4)1108/256226×(3/4)2(1/4)254/256134×(3/4)1(1/4)312/256041×(3/4)0(1/4)41/256

1分子遺傳學緒論21分子遺傳學緒論2圖1－11楊輝三角1代數(shù)

11………1121…21331…314641………………415101051………………51615201561……………61分子遺傳學緒論2

五.好適度的測驗（goodnessoffit）

（一）實際數(shù)和理論數(shù)的符合程度“點估計”

存在一些缺點：（1）單項的概率很?。?）樣本越大，單項概率越小“

段估計”計算實得比數(shù)的概率和比實得比數(shù)偏差更大的比數(shù)概率的總和1分子遺傳學緒論2

紫花(Aa)×白花(aa)

紫花(Aa)白花(aa)1:1實驗結果：14株6株問實得比數(shù)是否符合理論比？(20!/14!6!)×(1/2)14×(1/2)6=0.0371分子遺傳學緒論2后代個體數(shù)

246810204080符合1:1的概率

0.500