基因组学遗传作图物理图87页PPT

双杂合子， 具有所有4 个等位基因
隐性配子对于 后代的基因型 不产生影响
后代的表型完全 由双杂合子配子 的基因型提供
测交实验可以对一次减数分裂进行直接分析，从 而计算出重组频率及所研究的两个基因间的间距
显隐性等位基因间的测交
外侧标记只需 一次重组事件 即可去连锁
两次重组的频率肯定低于一次重组，因此中间标记去连锁 发生的频率也就相对较低。所以利用三点测交则可以快速
生化标记
啤酒酵母遗传分析中使用的典型的生化标记
标记 ADE2 CAN1 CUP1 CYH1 LEU2 SUC2 URA3 表型 腺苷依赖性 刀豆氨酸抗性 耐受铜 耐受放线菌酮 亮氨酸依赖性 能发酵蔗糖 尿苷依赖性 确定细胞具有该标记的方法 只在含有腺苷的培养基中生长 可在刀豆氨酸存在下生长 可在铜存在下生长 可在放线菌酮存在下生长 只在含有亮氨酸的培养基中生长 可在蔗糖为唯一碳源的培养基中生长 只在含有尿苷的培养基中生长
微卫星（ 2、微卫星（Microsatellites) 微卫星 Microsatellites)或简单串联重复（Simple tandem repeats, STRs)：重复单位往往6bp或更短。
等位基因 814 Weissenbach J., et al. A second-generation linkage 标记 markers
Linkage analysis with different types of organism
• 果蝇、小鼠等:有计划的育种实验（planned breeding 果蝇、小鼠等 experiments) • 人类:系谱分析（family pedigree) 人类 • 细菌 细菌：DNA在细胞间的转移
直接配子分型：酵 母配子单倍体克隆 的生化判定；真核 生物DNA标记分型

1、下图为人类一种稀有遗传病的家系图 谱。请推测这种病最可能的遗传方式是：A
示示 正患 常病 男男 女女
A、常染色体显性遗传 B、常染色体隐性遗传 C、X染色体显性遗传 D、X染色体隐性遗传 E、Y染色体遗传
ⅠⅡ
2、为了说明近亲结婚的
危害性，某医生向学员分析
1
2
讲解了下列有白化病和色盲
两种遗传病的家族系谱图。 3
45
6
设白化病的致病基因为a，色 Ⅲ
盲的致病基因为b。请回答： 7 8 9 10
（1）写出下列个体可能的基因型： Ⅲ8 aaXBXB或aaXBXb ； Ⅲ10 AAXbY或AaXbY 。
（2）若Ⅲ8和Ⅲ10结婚，生育子女 中只患白化病或色盲一种遗传病的概率
为 5/12 ；同时患两种遗传病的概率 为 1/12 。 患的遗（传3）病若是Ⅲ白9和化Ⅲ病7结和婚色，盲子病女，中发可病能的概率为
示正常男女 示色盲男女 示白化男女 示白化、色 盲兼患男女
5/12 。
分析：(2) 白化病 aa×2/3Aa→1/2×2/3＝1/3
正常为 1－1/3＝2/3
色盲病 1/2XBXb×XbY→1/2×1/2＝1/4
正常为 1－1/4＝3/4
只患白化病 1/3×3/4＝3/12 只患色盲病 1/4×2/3＝2/12
两病兼患 1/3×1/4＝1/12 全为正常 2/3×3/4＝6/12
(3)
白化病 aa×2/3Aa→1/2×2/3＝1/3
正常为 1－1/3＝2/3
色盲病 1/2XBXb×XBY→1/2×1/4＝1/8
正常为 1－1/8＝7/8
只患白化病 1/3×7/8＝7/24 只患色盲病 1/8×2/3＝2/24

在此基础上构建覆盖每条染色体的大片 段DNA克隆
2021/3/7
如： CHENLI
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● 酵母人工染色体
（yeast artificial chromosome,YAC）
● 细菌人工染色体
（bacterial artificial chromosome,BAC）
● 人工附加染色体
（human artificial episomal chromosome,HAEC）
Chapter 10
基因组学研究技术
Capter 1
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CHENLI
1
主要内容
物理图谱 基因转录图谱 基因组功能分析技术 生物信息学技术
2021/3/7
CHENLI
2
2021/3/7
CHENLI
3
物理图谱（physical map）
测定DNA分子，
绘制构成基因组的全部基因的排列和间距。
主要是把含有STS对应序列的DNA的克隆片段 连接成相互重叠的“片段重叠群（contig）
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CHENLI
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1.1 限制酶作图(Restriction Mapping)基本原理
H
待检的DNA
H
EcoR I
H
E
B
E 6Kb
E 9Kb
H
BamHI
H
B 5Kb
B 10Kb
H
E
6Kb
E+B
B
比较
排出酶切片段
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CHENLI
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完整的物理图谱应包括
基因组的不同载体DNA克隆片段重叠群图
大片段限制性内切酶切点图

S.S. DNA
复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞
( Depends on the collision of complementary S.S. DNA )
影响复性的因素：
• 温度
• 时间 • 离子强度 • DNA片段大小 • DNA序列复杂性
• DNA分子浓度
真核生物：
•第1组分（25%），快，高度重复序列； •第2组分（30%），中，中度重复序列；
序列能或不能被某一酶酶切，实际上相当于一对等位基因的差异。
• 如一对同源染色体二个 DNA分子，一个具有某种 酶的酶切位点，另一个无此 位点������ 酶切后形成的DNA片段长 度就会有差异，即多态性 (RFLP) ������ 根据该等位基因的遗传，将 RFLP作为标记定位在基因 组的某一位置上。
散在重复序列
散在重复序列：散在的方式分布于基因组内的重复序列。
短散在重复序列（SINEs）,500bp
长散在重复序列（LINEs）,1000bp
Alu序列家族：人类50-70万拷贝；
人和灵长类基因标志。 多聚（dT-dG）家族：10万拷贝
第二节 基因组研究
基因和基因组的结构 各种元件的序列特征 基因作图和基因定位 不同序列结构具有不同功能 基因表达的调控 基因与环境相互作用
•
•
（2） 简单序列长度多态性
(simple sequence length polymor-phisms,SSLP) • 简单序列长度多态性,又称为VNTR variable number tandem repeat 数 目可变的串联重复多态性。指重复单位相对较小,由重复单位的序列差异和 数目变化,可形成丰富的多态性。 包括:小卫星序列、微卫星序列 。

♀ 灰色常翅 × ＋b＋vg 测交后代 ↓
♂ 黑色残翅（双隐性个体） bbvgvg
灰色残翅 灰色常翅 黑色常翅 黑色常翅 ＋bvgvg ＋b＋vg bb＋vg bbvgvg 20 3 19 4 亲组合 重组合 亲组合 重组合
亲组合类型：39/46＝84.8％ 重组合类型：7/46＝15.2％
亲组合类型远远大于重组合类型
5、基因定位（gene mapping）
（gene location/localization）
用一定的方法，确定基因或遗传标记在染色 体上的相对位置和排列次序。
1910年，Morgen：果蝇白眼基因→X染色体； 1911年，Wilson：人红绿色盲基因→X染色体；
1968年，Donahue：人Duffy血型基因→1号染色体
ppll 比率d =1338/6952×100%=19.2%。 1/2 则: pl 配子频率d=(0.192) = 0.44 即44% 亲本型pl与PL配子的频率应相等 故PL为44%； 重组型配子(Pl ，pL)的频率各为 (50 –44)%=6% F1 形成的四种配子比例为： 44PL∶6pl∶6pL∶44pl
pl配子的频率d=
交换值=（1-2
交换值=2
）×100% F2双隐性个体的频率 同理可证，在相斥相中，
F2双隐性个体的频率 ×100%
自交法举例
香豌豆
12 %
紫花、长花粉粒 红花、圆花粉粒 PPLL ppll F1 紫花、长花粉粒 PpLl F2 紫长 紫圆 红长 红圆 总数 P_L_ P_ll ppL_ ppll 实际个体数 4831 390 393 1338 6952 P
C C Sh Sh c sh
c
sh

一、雌雄配子的形成 高等动植物雌雄配子形成
图 1-14 高等动物性细胞形成过程
图 1-15 高等植物 雌雄配子 形成过程
二、植物授粉与受精
自花授粉：同一花朵或同株异花
授粉方式 异花授粉：不同植株间
受精：雄配子+雌配子 → 合子 精核(n)+卵细胞(n) →胚 (2n)
双受精 精核(n)+2极核(n) →胚乳(3n)
基因控制
细胞周期
第二类基因直接控制
细胞进入各个时期
（控制点-失控-肿瘤）
图 1-10 细胞周期的遗传控制
二、细胞无丝分裂与有丝分裂
细胞分裂
无丝分裂（直接） 有丝分裂
有丝分裂过程
前期
中期
后期
末期
DNA量 的变化
图 1-1 原核细胞的结构 非组蛋白：少量 多核细胞：核分裂、质不分裂 染色单体—1DNA+pro — 花粉直感（胚乳直感）：3n胚乳 与真核生物相比，原核生物的染色体要简单得多，其染色体通常只有一个核酸分子(DNA或RNA) 。 图1-17 种子植物的生活周期 保证染色体数目恒定性、物种相对 （由母体发育而来） 第一类基因主要控制 染色体组型分析（核型分析）：根据染色体长度、着丝粒位置、臂比、随体有无等特点，对各对同源染色体进行分类、编号，研究一个细胞的整套 染色体 细胞周期中的关键蛋 （1）染色质的基本结构 图 1-9 细胞有丝分裂周期 图 1-15 高等植物雌雄配子形成过程
图 1-5 人类染色体核型
三、 染色体分子结构
1、原核生物染色体
与真核生物相比，原核生物 的染色体要简单得多，其染 色体通常只有一个核酸分子 (DNA或RNA) 。
大肠杆菌的染色体
DNA分子伸展有1100µm长，细菌直径1－2µm

基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
Clone-by-clone测序
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
鸟 枪 法 测 序
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
混合法测序(Hybrid strategy)
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
一 、遗传图谱与物理图谱
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
第1篇有关人类RFLP实验论文
A Highly Polymorphic Locus in Human DNA Arlene R. Wyman and Ray White, MIT
A locus in the human genome, not associated with any specific gene, has been found to be a site of restriction fragment length polymorphism. The polymorphism was found by hybridizing a 16kilobase-pair segment of single-copy human DNA, selected from the human genome library cloned in phage CH4A, to a Southern transfer of total human DNA digested with EcoRI. DNAs from a number of individuals from within Mormon pedigrees as well as random individuals have been examined. The locus is highly variable, with at least eight alleles present, homozygotes accounting for less than 25% of the individuals examined.

中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
? 限制性片段长度多态性（restriction fragment length
polymorphisms,RF）LP
? 简单序列长度多态性（simple sequenece length
polymorphisrns,SSLPs) ? 小卫星序列：（Minisatellite DN）A ? 微卫星序列：（Microsatellite DNA, ）MS
? 功能蛋白质组 (Functional Proteome) ：在特定时 间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白 质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质 组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。
中英联合实验室
基因组计划
? 模式微生物基因组计划 ? 模式植物基因组计划 ? 模式动物基因组计划 ? 人类基因组计划
中英联合实验室
什么是基因组？
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
中英联合实验室
基因组研究内容
?基因表达研究，即比较不同组 织和不同发育阶段、正常状态与 疾病状态，以及体外培养的细胞 中基因表达模式的差异。 ?基因产物 -蛋白质功能研究，包 括单个基因的蛋白质体外表达方 法。
中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
? 基因标记：有用、有效，并非理想。
? 高等生物，可用作标记的基因十分有限 ? 许多性状都涉及多基因。 ? 高等生物基因组中存在大量的基因间隔区，用基因
标记将在遗传图中留下大片的 无标记区段。 ? 并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分，因

基本概念
基因组（Genome）：一个生物体、细胞器或病毒的 整套基因和染色体组成，即全部基因的总称（包括 所有的编码区和非编码区）
基因组学（Genomics）：以基因组分析为手段，对 所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因 定位、时序表达模式和基因功能分析的一门科学。
分子遗传学的分支学科 提供有关生物物种及其细胞功能的进化信息 生命科学的前沿和热点领域
……
中
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基本概念
蛋白质组学：
蛋白质组(Proteome)：在一种细胞内存在的全部蛋 白质。
蛋白质组学：研究细胞内所有蛋白质及其动态变化 规律的科学。
功能蛋白质组(Functional Proteome)：在特定时 间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白 质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质 组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。
遗传距离是通过遗传连锁分析获得的，使用的DNA厘摩 标志越多，越密集，所得到的遗传连锁图的分辨率就越高
遗传图谱不仅是现阶段定位基因的重要手段，即使在人类 基因组全物理图谱建立起来之后，它依然是研究人类基因 组遗传与变异的重要手段
中
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2.2遗传作图中使用的标记
遗传标记（Genetic Markers）：遗传图有特征性 的位置标记，用于表示基因组中特定顺序所在 的位置。这些标记按孟德尔方式遗传，标记位 点应是多态的 基因标记
中
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基因组计划
模式微生物基因组计划 模式植物基因组计划 模式动物基因组计划 人类基因组计划
中
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基因组计划 ？
获得全基因组序列：为基因组的全面测序提
供工作框架
构建基因组图：在长链DNA分子上寻找特征 性标记，根据分子标记将包括这些序列的克 隆进行连锁定位，绘制基因组图。