基因组测序-课程中心-山东大学
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生物的基因组测序在现代生物学领域,基因组测序被广泛应用于研究和解读生物的遗传信息。
基因组测序是指对生物体细胞内的DNA进行逐个碱基的测定,以获得生物的全基因组序列。
随着测序技术的不断发展和突破,基因组测序在各个领域中发挥着重要作用,对生物学、医学、农业等方面起到了革命性的影响。
一、基因组测序的概述基因组测序是对生物体DNA序列的确定和测定过程。
通过测序可以了解到基因的位置、DNA的序列以及基因之间的关系。
基因组测序可以分为两种方法:Sanger测序和高通量测序。
1. Sanger测序Sanger测序是一种经典的测序方法,它通过合成可能的碱基链来确定DNA序列。
具体步骤包括DNA模板的分离、引物的连接、聚合酶链反应、聚合酶链终止反应、电泳分离以及序列分析等。
尽管Sanger测序准确可靠,但它耗时费力,且适用于小规模的测序项目。
2. 高通量测序高通量测序技术,也被称为下一代测序技术,是近年来迅速发展的测序方法。
主要包括Illumina测序、Ion Torrent测序、SOLiD测序等。
这些技术都基于并行测序的原理,可以同时对数百万个DNA片段进行测序,大大提高了测序效率和吞吐量。
二、基因组测序的应用基因组测序技术的发展为生物学研究提供了强大工具。
它在以下领域中发挥着重要作用:1. 遗传学研究基因组测序可以揭示生物的遗传信息,包括基因组中的突变、易感基因以及遗传多样性等。
通过对不同个体的基因组测序,可以了解不同物种的遗传变异及其对特定性状的影响,为遗传学研究提供了宝贵的数据。
2. 进化生物学研究通过测序不同物种的基因组,可以追踪和比较它们之间的遗传关系,揭示物种之间的进化历史和亲缘关系。
基因组测序还可以研究物种的适应性进化、基因家族的扩张和收缩等现象,为进化生物学研究提供了重要的依据。
3. 疾病研究和诊断基因组测序在疾病研究和诊断中起着关键作用。
通过测序病人的基因组,可以发现与遗传性疾病相关的突变,并推断它们对疾病的影响。
山东大学授课讲稿第十讲第九章轴测图第一节轴测图的基本概念在机械图样中,除用视图表达机件(或机器)的结构形状外,有时还用轴测投影图(简称轴测图)表达机件、部件的结构和工作原理。
轴测图具有较好的立体感,故常被教科书和科技资料所采用,如本书中的立体图,大部分都是轴测图。
轴测图是由平行光线投射而形成的,如图9-1所示。
光线垂直于投影面投射所得的轴测图叫正轴测图;光线倾斜于投影面投射所得的轴测图叫斜轴测图。
光线、物体及投影面的相对位置变化无穷,所产生的轴测图也多种多样。
为了作图方便起见,制图标准GB/T14692-93推荐了正等测、正二测及斜二测三种轴测图如图9-2所示。
前两种是正轴测图,后者是斜轴测图。
图9-1轴测投影的形成图9-2 常用的三种轴测投影图(a)正等测(b)正二测(c)斜二测第二节正轴测投影图一.正等测图的形成现以正立方体为例来说明正等测图的形成过程,如图9-3所示:1.把正立方体放置在水平面上,并使正立方体的前面平行于正面(轴测投影面)。
当投影光线垂直正面投射时,正立方体的投影是个正方形(图9一3a)。
它只能反映正立方体一个面的形状,因而没有立体感。
2.如果将正立方体从图9一3a所示的位置,按箭头所指的方向绕一铅垂轴旋转45°后,再进行投影,所得正立方体的投影是两个相连的长方形(图9一3b)。
因为它只反映了正立方体两个面的形状,所以立体感也不强。
3.如果再把正立方体从图9一3b所示的位置绕一侧垂轴向前旋转,使它的对角线OA 垂直于正面(图9一3c),则正立方体的前面、侧面和顶面都与轴测投影面倾斜相同的角度。
此时,正立方体在轴测投影面上的投影就呈现三个相连的菱形。
因为在一个投影面中同时反映出正立方体互相垂直的三个面的形状,所以投影就具有较好的立体感,这就是正立方体的正等测图。
图9-3 正等测图的形成图9-4 正等测的轴测轴和轴间角为了更清楚地说明正等测图的形成和特点,我们把正立方体上的0点作为直角坐标系的原点(图9一4),并假设过0点的三个棱边为X、Y、Z三个坐标轴。
附件2山东大学通识教育核心课程建设立项申请表课程名称:人与自然课程负责人:刘忠国联系电话:88392824开课单位:控制科学与工程学院填表日期:2013年11月山东大学教务处二O一三年五月一.课程基本情况课程名称(中)人与自然课程名称(英)Human and Nature课程中心网站/G2S/Template/View.aspx?action=view&courseType=0&courseId=2225学时36 学分 2 是否作为全校文化素质教育通选课开设过是计划开课时间2014年9月是否全英文授课是授课对象要求全日制本科生课程类别□国学修养□创新创业□艺术审美□人文学科□社会科学□自然科学■工程技术课程负责人情况姓名刘忠国性别男职称副教授研究方向生物医学工程学历/学位博士出生年月1966年2月E-mail liuzhg@近两年上课情况课程名称学时上课人数上课学年、学期学生评价生物医学信号处理58 30 2012年春季学期100分DSP原理与程序设计36 30 2011年秋季学期100分生物医学信号处理58 30 2013年春季学期100分DSP原理与程序设计36 30 2012年秋季学期100分课程组成员情况姓名职称学位所在单位项目中承担的任务签名刘园园讲师硕士控制学院教材建设,课堂教学王新沛讲师博士控制学院课程建设,课堂教学杨立才教授博士控制学院课程建设,课堂教学刘伯强教授博士控制学院网站建设,课堂教学刘常春教授学士控制学院教材建设,课堂教学课程组成员近两年开设的相关课程及学生的评价:开设了《生物医学电子学》、《定量生理学》、《生物医学工程导论》、《数字图像处理》、《Matlab程序设计与应用》等课程。
多数课程获得了学生的肯定与好评。
其中《定量生理学》等课程获得了学生评价100分的成绩。
二.课程建设基础(本门课程或相近课程的历史沿革、教学条件)《人与自然》是从生物医学工程的角度出发,对自然界和人体中的一些现象进行解读。
图1:测序技术的发展历程生命体遗传信息的快速获得对于生命科学的研究有着十分重要的意义。
以上(图1)所描述的是自沃森和克里克在1953年建立DNA双螺旋结构以来,整个测序技术的发展历程。
第一代测序技术第一代DNA测序技术用的是1975年由桑格(Sanger)和考尔森(Coulson)开创的链终止法或者是1976-1977年由马克西姆(Maxam)和吉尔伯特(Gilbert)发明的化学法(链降解). 并在1977年,桑格测定了第一个基因组序列,是噬菌体X174的,全长5375个碱基1。
自此,人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力,并以此为开端步入基因组学时代。
研究人员在Sanger法的多年实践之中不断对其进行改进。
在2001年,完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的Sanger法为其测序基础,Sanger法核心原理是:由于ddNTP的2’和3’都不含羟基,其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键,因此可以用来中断DNA合成反应,在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP(分为:ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP),通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列(图2)。
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值得注意的是,就在测序技术起步发展的这一时期中,除了Sanger法之外还出现了一些其他的测序技术,如焦磷酸测序法、链接酶法等。
其中,焦磷酸测序法是后来Roche公司454技术所使用的测序方法2–4,而连接酶测序法是后来ABI公司SOLID技术使用的测序方法2,4,但他们的共同核心手段都是利用了Sanger1中的可中断DNA合成反应的dNTP。
图2:Sanger法测序原理第二代测序技术总的说来,第一代测序技术的主要特点是测序读长可达1000bp,准确性高达99.999%,但其测序成本高,通量低等方面的缺点,严重影响了其真正大规模的应用。
分子生物学研究中的基因组测序技巧教程基因组测序技术是现代分子生物学研究中的一个重要工具,它可以帮助科学家们了解生物体内基因的组成和结构,从而进一步研究基因的功能与调控网络。
随着技术的不断发展,基因组测序技术越来越快速、准确和高通量。
本文将介绍基因组测序技术的基本原理,并重点讨论两种常用的测序方法:Sanger测序和新一代测序技术。
1. 基因组测序技术的基本原理基因组测序是指将生物体内DNA或RNA的核酸序列确定下来的过程。
基本的测序原理是通过反复复制目标DNA分子,利用加入不一样的荧光标记物或放射性同位素来停止DNA的合成,并根据停止的位置确定目标DNA的序列。
2. Sanger测序技术Sanger测序是早期广泛应用的基因组测序技术,也被称为链终止法。
其基本原理是通过DNA聚合酶依序合成新链,加入了由荧光标记的二氧核苷酸,该二氧核苷酸会在DNA合成过程中停止进一步的延伸。
通过检测已经停止延伸的碱基,可以逐一测序整个DNA链。
3. 新一代测序技术新一代测序技术是指相对于Sanger测序而言,更先进、高通量的测序技术。
其中最常用的是Illumina测序,其基本原理是将DNA分子通过PCR方法扩增成成百上千个复制品,然后将其固定在测序芯片上的特定位置。
随后,通过加入荧光标记的碱基分子,逐个碱基进行延伸并记录荧光信号,完成整个DNA链的测序。
4. 基因组测序技术的应用基因组测序技术的应用广泛,可以用于研究人类遗传疾病、进化生物学、农业育种等领域。
例如,在人类遗传疾病研究中,通过对大样本人群进行基因组测序,可以揭示与疾病相关的遗传变异;在农业育种中,基因组测序可以帮助选育出更具抗病性和产量的农作物品种。
5. 基因组测序技术的局限性与挑战尽管基因组测序技术带来了革命性的突破,但仍存在一些局限性和挑战。
首先,基因组测序的费用仍然相对较高,限制了其在大规模应用中的广泛使用。
其次,基因组测序后产生的数据量庞大,对数据存储和分析能力提出了更高的要求。