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)。
这个网址为sanger测序法制作了一个小短片,形象而生动。
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。
生物科学类培养方案(070401,070402,071402,081801)(Science of Biology 070401,070402,071402,081801)一、专业简介(Ⅰ、Major Introduction)生命学科在山东大学有着悠久的历史和辉煌的成就。
著名发育生物学家童第周院士、著名海洋生物学家曾呈奎院士及著名微生物学家王祖农教授都先后担任过系主任,他们以先进的教育思想和卓越的学术成就,使山东大学生命学科享誉海内外,成为我国生命科学与技术人才培养与科学研究的重要基地之一。
生命科学学院现为国家生物学教学与研究人才培养基地、国家生命科学与技术人才培养基地,拥有微生物技术国家重点实验室,微生物学国家重点学科,生物学一级博士授权点、发酵工程学博士点和生物学博士后流动站。
学院师资队伍年龄结构和学历及学缘结构合理、学术思想活跃,在国内外学术界有较大影响。
学院实行统一招生,按专业方向分流培养的本科教学模式。
现有生物科学、生物技术、生态学和生物工程四个本科专业,并招收“国家生物学教学与研究人才培养基地班”和“国家生命科学与技术人才培养基地班”。
Life science research has a long and glorious history in the Shandong University. World renounced scientists, including Prof. Tong Dizhou (experimental embryologist), Zeng Chengkui (marine biologist) and Wang Zunong (microbiologist) were among the directors of the School of Life Sciences. They made great contributions by their excellent academic achievements and advanced education philosophy. Through continues efforts of all faculty members and students, the School of Life Sciences has become an important base of life science research and education in China and gained its reputation both domestically and overseas.The School of Life Sciences now hosts the State Training Base for Biological Sciences Research and Education, State Training Base for Biological Sciences and Engineering, State Key Laboratory of Microbial Technology, National Glycoengineering Research Center, Key Laboratory of Plant Cell Engineering and Germless Innovation of Ministry of Education and Key Laboratory of Cell and Animal Development of Shandong Province. The school is certified for doctoral degree in Biology, Fermentation Engineering and postdoc training station in Biology. The faculty includes researchers of different age groups with active participation in both domestic and world academia.Students admitted into the school will choose their majors in the junior year. There are currently four majors: Biology, Biotechnology, Ecology, Bioengineering and Bioinformatics Majors. Outstanding students will be chosen into the two state training bases.二、培养目标(Ⅱ、Academic Objectives)培养学生德智体美全面发展,具有健全人格,正确的世界观、人生观和价值观;具备成为高素质人才的人文社科基础知识和人文修养;具有较强的自然科学基础,具有国际化视野和受到严格科学思维的训练、掌握生物科学的基础理论、基本知识和基本技能,受到良好的专业技能训练;具备进一步攻读硕士研究生和博士研究生的良好潜质,能够运用所掌握的理论知识和技能,从事生物科学基础理论及相关领域的科学研究、技术开发、教学及管理等方面的工作。
山东大学微生物学教学大纲第1章绪论1. 本章节的教学目的与要求:为学生打开微生物学世界的大门,激发他们学习微生物学课程的热情和积极性!1. 引导学生走进微生物世界,了解微生物是什么?做什么?以及与人类的特殊关系(历史、现在与未来)。
2. 明确微生物学作为一门独立学科在生命科学发展中的重要作用和地位-学习微生物学课程的重要性。
3. 展望微生物学的未来-激发学生的学习兴趣和明确肩负的重任。
2. 授课主要内容:1.1 微生物一. 微生物与人类二. 微生物及其共性三. 微生物在自然界的位置1.2 微生物学(微生物的发现和微生物学的建立与发展)一. 微生物的发现二. 微生物学发生、发展和展望3. 重点、难点及对学生的要求(掌握、熟悉、了解、自学)第2章纯培养技术和显微技术1. 本单元或章节的教学目的与要求:通过本章的教学,向学生介绍进行微生物学研究的基本技术,即无菌技术、纯种分离技术、培养技术和显微技术,使他们了解微生物学在基本研究方法和研究手段上与动植物学研究的不同,为后面介绍其他微生物学相关知识打下基础。
2. 授课主要内容:2.1微生物的分离和纯培养一、无菌技术:1. 微生物培养的常用器具及其灭菌; 2. 接种操作二、用固体培养基分离纯培养:1.稀释倒平板; 2.涂布平板; 3.平板划线; 4.厌氧微生物的分离三、用液体培养基分离纯培养四、单细胞(孢子)分离五、选择培养分离;1. 利用选择平板进行直接分离;2. 富集培养六、微生物的保藏技术(调整到微生物生长控制讲授之后)七、二元培养物2.2 显微镜和显微技术一、显微镜的种类及原理1. 普通光学显微镜;2. 暗视野显微镜;3. 相差显微镜;4. 荧光显微镜;5. 透射电子显微镜;6. 扫描电子显微镜;7. 扫描隧道显微镜8.原子力显微镜二,显微观察样品的制备1. 光镜制样(染色观察;活体观察);2. 电镜样品制备(不讲,学生可自学)。
3. 重点、难点及对学生的要求(掌握、熟悉、了解、自学)第3章~第4章微生物细胞的形态、结构与功能1. 本单元或章节的教学目的与要求:第三章:微生物的类群及其细胞的形态、结构和功能——包括原核和真核微生物生物为了授课的系统性,本部分汇总了课本上不同章节的的内容并按照类群-形态-结构-功能的脉络进行了系统化。
生物信息学中的基因组测序方法基因组测序是生物信息学中的重要研究方法,用于解析生物体内DNA序列的顺序。
随着测序技术的发展,现代基因组测序方法已经从最早的Sanger测序逐渐发展到高通量测序技术,大大提高了测序速度和准确性。
这些方法在基因组学研究、个体基因组分析、医学诊断和生物多样性保护等领域具有广泛的应用。
1. Sanger测序Sanger测序是最早的基因组测序方法,也被称为链终止法。
它是通过 DNA聚合酶合成DNA链,同时加入一种被称为二聚脱氧核苷酸(ddNTP)的链终止剂,使得DNA合成过程在每个碱基位置停止。
通过利用分子量差异,将不同长度的DNA片段进行分离和测序,最终可以得到目标DNA序列信息。
这种方法的优点是准确性高,但缺点是速度慢且昂贵,适用于小规模基因组测序和特定的研究项目。
2. 下一代测序(NGS)下一代测序技术是近年来发展迅速的高通量测序技术。
常见的下一代测序平台包括Illumina HiSeq、Ion Torrent PGM和Roche 454等。
这些平台具有高通量、较低成本和快速测序速度的特点,使得大规模基因组测序成为可能。
下一代测序方法主要有以下几种:- Illumina测序:Illumina测序采用接头连接法,将目标DNA片段连接到测序芯片上,并通过聚合酶链反应(PCR)扩增DNA序列。
之后,在芯片上进行碱基扩增,通过不断加入碱基、荧光探针、洗脱反应等步骤,最终测序分析出目标DNA的序列。
这种方法的优点是高通量和较低成本,但在长片段测序和GC含量高的区域可能有一定的偏差。
- Ion Torrent测序:Ion Torrent测序是一种通过测量离子释放来实现测序的技术。
它采用了DNA聚合酶链反应和电子传导原理,通过监测DNA合成过程中释放的氢离子来测序。
这种方法的优点是速度快、成本低,适用于小规模基因组测序和快速测序分析。
- Roche 454测序:Roche 454测序通过将目标DNA片段连接到小珠上,将小珠装载到微孔中,并利用PCR扩增的方式进行DNA合成和测序。
1 山东大学(威海)生物科学分析测试中心规章制度一、总则1.山东大学(威海)生物科学分析测试中心(以下简称测试中心)为我校科学实验中心下属三个分中心之一,是我校覆盖生物、药学、化学、环境等领域的分析测试平台。
2.测试中心的基本职责是为我校的教学、科研服务,为我校的双一流建设服务,为我校的产学研结合、服务地方服务。
3.为了保证测试中心的正常运转,为了保证我校大型仪器设备的良好维护和高效运转,也为了保证测试中心所出具数据的客观、准确,特制订本规章制度。
4.所有进入测试中心的人员必须遵守本规章制度。
二、中心管理制度1.测试中心实行主任负责制。
中心主任对中心进行全面管理,并向学校负责。
中心工作人员向中心主任负责。
2.测试中心的内部工作包括实验室日常管理、检测工作管理、设备管理、试剂耗材管理、安全管理和档案管理;外部工作包括协议的签订和检测结果的发布。
所有工作都有中心主任指定专人负责。
3.对于违反测试中心制度的,测试中心有权终止其在测试中心的测试活动;造成损失的,有权追究其责任,并上报学校进行进一步追责。
4.测试中心办公区域与测试区域实行物理隔离,以确保办公和测试互不影响,保证良好测试条件。
测试区域禁止会客或进行其他与测试无关的活动。
不得使用测试仪器配套的计算机从事办公或与测试无关的其它工作,以防系统软件被破坏而影响机器的正常运转操作。
5.测试中心的设备、试剂、耗材等的购买实行申报、审批制度。
由申报者说明用途、要求、数量,提交中心主任,由中心主任审批执行。
所购买设备、试剂、耗材等严格按照申报理由使用,严禁挪为他用。
21.测试中心实验室实行预约制度,未预约不得入内。
2.任何进入测试中心实验室的人员都受到本实验室规章制度和设备操作规程的约束。
3.测试中心实验室开放时间与正常工作时间同步,如果实验内容不能在正常上班时间内完成,或需要节假日加班使用,或需要设备连续运行,应在预约的同时提出申请,经批准后方可实施。
在实施过程中,按照要求做好记录。