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基因组学第9章_PPT幻灯片

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基因组学PPT课件

基因组学PPT课件
9
人类基因组计划的背景-----基因组计划最早始于美国
初衷1945年原子弹事件
1984年12月犹他大学魏特受美国能源部的委托，美国能源部
的广岛之争:突变率调查
资助召开的环境诱变物和致癌物的防护的会议上，
讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组
1985年6月，美国加州的会议上， DNA序列的意义，第一次提出测定人体基因和全部DNA序列，
1990年10月1日正式启动实施
目标：完成对人的基因组的30亿个核苷酸对的 全部序列测定工作，阐明人体中全部基因的位置、 功能、结构、表达调控方、德、日、中六国科学家的共同努力下， 2000年6月26日， 国际人类基因组计划与塞莱拉公司联合发布“人类基因组工作草图”。 2001年2月12日 两大科研小组联合发布人类基因组图谱及“基本信息”。宣告人类基因组计划基本完成。10
人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划一样伟大宏伟。
人类基因组计划的研究内容
美国的人类基因组计划总体规划是： 拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的
分析。 1993年作了修订，其主要内容包括： 人类基因组的基因图构建与序列分析； 人类基因的鉴定； 基因组研究技术的建立； 人类基因组研究的模式生物； 信息系统的建立。 人类基因组研究的社会、法律与伦理问题， 交叉学科的技术训练， 技术的转让， 研究计划的外延等共9方面的内容。
美国能源部正式提出了展开人类
并检测所有的突变，计算真实的突变率。
基因组测序工作，形成了能源部 的“人类基因组计划”初步草案。
1986年6月，新墨西哥州冷泉港吉尔伯特及伯格主持的讨论会上， 进行了可行性讨论。美能源部宣布实施草案。意裔美肿瘤分子生
1987年，美国国家医学研究 院和能源部联合提出了这一 宏伟计划，即HGP）,先期

《功能基因组学》PPT课件

《功能基因组学》PPT课件

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转录图的分析（Transcriptional map） 分离纯化mRNA或cDNA比较分析蛋白质的编
码能力，使人们有可能系统、全面地从mRNA 水平了解特定细胞、组织或器官的基因表达模 式，并解释其生理属性，深入认识细胞生长、 发育、分化、衰老和疾病发生的机制。
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序列图分析（sequence map） 测定由30亿个核苷酸组成的全部序列。
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功能基因组学
功能基因组学，后基因组学(Post genomics)： 利用结构基因组学提供的信息和产物 通过在基因组或系统水平上全面分析基因的 功能 生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转 向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
功能基因组学的目的 基因功能发现 基因表达分析及突变检测 从基因组整体水平上对基因的活动规律进行 阐述。
功能基因组学
1
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20世纪人类科技史上的三大创举
90年代人类基因组计划 60年代人类首次登上月球 40年代第一颗原子弹爆炸
2
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一、基因组学概念及范畴
基因组(genome) 泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部
遗传物质；在真核生物，基因组是指一套染色 体（单倍体）DNA。
基因组学(genomics) 是指发展和应用DNA制图、测序新技术以
11
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1、功能基因组学的研究内容 基因功能的研究 基因组的表达及时空调控的研究 蛋白质组及蛋白质组学的研究 基因组多样性的研究 模式生物体的基因组研究
12
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2、功能基因组学的研究方法
单核苷酸多态性（SNPs）分析 表达序列标签（ESTs）分析 基因表达的序列分析（SAGE） DNA芯片 RNA干扰 蛋白质组学（双向电泳—质谱）

动物遗传学 第九章 动物基因组学基础[精]

动物遗传学 第九章 动物基因组学基础[精]

几种DNA分子标记的比较
优点
RFLP RAPD Microsatellite Minisatellite AFLP
遗传特性 共显性 显隐性
多态水平 低
中等
监测基础 分子杂交 随机PCR
使用技术 难
易
难度
DNA用量 5～10μg ＜ 50μg
费用
中等
低
难
显隐性 高
多态信息含量(PIC)：
PI1 C n pi2 n 1 n2pi2p2 j
i 1
iji 1
若m个等位基因具有相同的频率，则
PI (m C 1 )2(m 1)m 3
全同胞信息交配比例(PFIM)：
n 1n
n 1n
PF 2 Ip ip M j(2 p kp l 2 p ip j)
二、连锁图谱(遗传图谱)的构建
(一) 参考家系：是用于构建连锁图谱的动物群体， 也称为作图群体。 (二) 遗传标记：如RFLP、RAPD、AFLP、微卫星、 SSCP、SNP等标记。
(三) 遗传标记多态程度的度量
杂合程度(H)：
H1pi2
若m个等位基因具有相同的频率，则 H(m1)m
二、数量性状的基因定位与方法
(一) 主效基因：指某一基因位点的等位基因对某一数 量性状的效应具有足够大的效应，从而可以通过等位 基因分离来偶然发现，这包括由遗传上的自发突变和 诱发突变引起的明显形态学突变。 (二) 主效基因的检测： 多峰分布；有选择的回交；非正态分布；方差的异 质性；亲子相关；综合分离分析
(三) 单标记定位的统计学基础
1、近交群体杂交
2个纯合标记基因型 间效应平均值的差异 为： M m M 2 a m ( 1 2 r ) 杂合标记基因型平均 值与2个纯合标记基因 型平均值的算数平均 数之差为： Mm M2 M m m h(12r)2

研究生基因组学PPT课件

研究生基因组学PPT课件
研究生基因组学PPT课件
目 录
• 基因组学概述 • 基因组学基础知识 • 基因组学研究方法 • 基因组学在医学中的应用 • 基因组学在农业中的应用 • 基因组学的伦理、法律与社会问题
01
基因组学概述
基因组学的定义与特点
总结词
基因组学的定义、特点与研究对象
详细描述
基因组学是一门研究生物体基因组的学科，其研究对象包括基因组的组成、结构、功能和演化等方面的内容。基 因组学具有系统性、整体性和复杂性等特点，其研究范围涵盖了基因组的结构、功能、进化以及基因组与环境之 间的相互作用等多个方面。
研究作物耐盐碱的基因基础，有助于 培育出能在盐碱地生长的作物品种， 扩大可耕地面积，提高农业生产效益。
抗病性基因
发掘和利用作物的抗病性基因资源， 可以培育出抗病性更强的品种，减少 农药使用，降低生产成本，同时保障 食品安全。
转基因技术与作物改良
转基因技术原理
转基因技术是一种将外源基因导入到生物体基因组中的技术，通 过该技术可以改良作物的性状和产量。
息被滥用或泄露。
基因歧视与公平性问题
基因歧视的问题
基因检测可以揭示个体的遗传疾病风险，这可能会引发 就业、保险等方面的歧视问题。政府应该制定相关法律 和政策，禁止基于基因信息的歧视行为。
公平获取基因技术的机会
虽然基因技术可以带来巨大的益处，但并不是每个人都 能公平地获得这些技术。政府和社会应该采取措施，确 保所有人都能公平地获得基因检测和治疗的机会。
基因表达与调控
基因表达
是指基因经过转录和翻译，将遗传信息转化为蛋白质或RNA分子的过程。
基因调控
是指对基因表达的调节和控制，以确保生物体在生长发育和应对环境变化时能够做Байду номын сангаас适当的反应。

《基因组学》PPT课件

《基因组学》PPT课件
第十章 基因组学 (Genomics)
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1
Structural Genomics 结构基因组学 Functional Genomics 功能基因组学
Transcriptomics 转录物组学 Proteomics 蛋白质组学
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2
第一节 真核生物基因组组成
Organization of Eukaryotic Genome
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16
1. Genetic map 遗传图
The map in which mutant alleles or DNA markers are assigned relative positions along a chromosome on the basis of the recombination frequencies between them
Tetrahymena, GGGGTT Human, GGGATT Telomere-associated sequences: is repetitive and is found both adjacent to and within the telomere. The sequences vary among organisms.
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5
Highly repetitive sequences 高度重复序列 5~300bp , 105 copies
Middle-repetitive sequences 中度重复序列 10~1000 copies
Unique sequences 单拷贝序列
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6
▪ Gene family（基因家族）: a set of genes in one genome all descended from the same ancestral gene.

比较基因组学PPT课件

比较基因组学PPT课件

2020/3/14
13
基因组比较作图Comparative mapping
利用共同的遗传标记(分子标记、cDNA克 隆、基因克隆)对相关物种进行遗传/物理作 图；
比较遗传标记在相关物种基因组中的分布情 况，揭示物种间DNA或DNA片段上的同线 性synteny、共线性collinearity、微共线 性microsynteny；
19
基于芯片技术的比较基因组学研究
以已知序列基因组为参考，通过芯片技术， 进行未测序基因组与参考基因组间的比较 基因组杂交分析；
检测待比较基因组中对应DNA区域的存在、 缺失、变异；
成本较低，研究结果可靠性较高，应用前 景广阔。
2020/3/14
20
基因组成的相似性
基因共线性：基因排列顺序的一致性；
物种 酵母
完成 年份
1996
线虫
1998
果蝇
2000
拟南芥
2000
人类第22染色体 1999
人类第21染色体 2000
人类全基因组
2001
(Public Sequence)
人类全基因组
2001
(Celera Sequence)
总长度 Mb 12 96 116 115 34 33 2693
2654
已完成总长 的百分数/% 93 99 64 92 70 75 84
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模式生物具备的基本条件
容易培养，成本低廉，随时获取以供实 验研究，繁殖周期短；
能在短时间内产生大量的后代，满足研 究分析的需求；
十分方便地取得种内的遗传变异体； 已经过长期研究取得该物种的丰富背景
信息。
32
模式生物基因组研究特点

微生物基因组学_PPT幻灯片

微生物基因组学_PPT幻灯片

“双脱氧末端终止”的含义
Sanger 双脱氧末端终止法测序原理
自动化测序
荧光染料标记物的发明： 使链终止法用于自动化测序，用不同的荧光 色彩标记ddNTP，如ddATP标记红色荧光， ddCTP标记蓝色荧光，ddGTP标记黄色荧光， ddTTP标记绿色荧光。由于每种ddNTP带有 各自特定的荧光颜色，而简化为由1个泳道同 时判读4种碱基。
（四）影响测序的因素 不管采用随机测序还是定向测序都可碰到下列影响因素。 1.计算机的设备 。 2.靶DNA的性质。 3.完成测序所需的时间 。 4.采用测序策略。
三．微生物基因组的注释 （一）概念：在微生物基因测序的基础上，对其基本结 构和部件进行认定，以进一步研究其功能。
（二）微生物基因组注释的内容 1.碱基组成分析，即G+C Mol%测定。 G+C含量是物种的一个重要特征，在微生物的分类上具有重要意义，是重 要参数之一。 2．开放阅读框的鉴定： 3．编码序列分析
向测序法包括引物测序法和定向缺失测序法。 ⑴引物测序法 即在第一次测序结果的基础上，设计新的寡核苷酸，来充当下一次测
序反应的引物，并依次类推，从而循序渐进获得靶DNA的全部序列。
⑵定向缺失法 定向缺失法是将一个靶DNA变成若干套嵌套的缺失突变体，使靶序列中远
不可测的区段逐渐落入可用通用引物进行测序的方法。
黏粒载体（ cosmid ）
P1人工染色体载体（PAC）
目前常用的人造染色体载体
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YAC载体应含有下列元件：
酵母染色体的端粒1 EcoRI CEN4
酵母染色体的着丝粒序列 Apr
pYAC
URA3
4
酵母系统的选择标记
ori
大肠杆菌的复制子标记
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1) 蛋白质降解的场所及装置. 2) 蛋白质降解受严格的程序控制. 3) 蛋白质降解的标签或信号-泛素. 4) 蛋白质选择性降解的过程-泛素化 5) 蛋白质降解是一个涉及众多生物学
功能的环节. 6) 蛋白质降解与基因表达调控.
真核细胞内蛋白质降解的场所
动物细胞的溶酶体(lysosome)是蛋白质降解场所.
质
Acetyl
lys, N-terinus
可逆性
yes yes yes(lys)
氨
Hydroxyl
pro, lys
no
基

Carboxyl
glu
no
酸
Sugars Myristyl
ser, thr, hydroxypro,asn no
cys, his
no
侧
Glycoophospholipid
链
C-terminus
甲基化, 即甲硫甲酰氨酸. 3) 焦谷氨酸(pyroglutamate )为蛋白质N-端的谷氨
酸或谷氨酰胺形成的环酰胺(cyclic amide). 4) 豆蔻酰化(myristoylation) 为信号传导蛋白N-端
甘氨酸在翻译时发生的脂化分子
蛋白 质氨 基酸 侧链 的修 饰
-磷酸 化
蛋白质的修饰—两类糖基化
真核生物蛋白质合成
mRNA翻译调控
两种调控水平: 1) 整体调控: 主要集中在翻译起始 2) 专一性调控: 针对不同的蛋白质合成
翻 译 起 始
--
真 核 生 物
(1)
翻译起始的Kozak顺序
不同生物翻译起始顺序比较
古细菌的翻译类似真核生物
在许多方面，古细菌翻译更多地类似真核生物而非细菌, 不同之处是，古细菌的70S核糖体、23S、16S和5S rRNA 与真细菌类似。古细菌的翻译方式十分奇特，其rRNA的 碱基配对二级结构与真细菌显著不同，也有别于真核生 物rRNA，但古细菌与rRNA结合的蛋白质却类似真核生 物。古细菌mRNA的5‘-端加帽，3’-端具多聚腺苷酸，翻 译起始与真核生物类似，涉及扫描过程。古细菌的tRNA 有些独特的个性，如三叶草的TψC臂中缺少胸腺嘧啶， 并在不同的位置有些核苷酸发生在真细菌与真核生物中 未见过的修饰。古细菌由翻译起始tRNA携带的甲硫氨酸 并非N-甲基甲硫氨酸，但翻译和延伸因子与真核生物类 似。
规法则:
Met, Ser, Ala, Thr, Val, or Gly: 半衰期少于20 hs. Phe, Leu, Asp, Lys, or Arg : 半衰期为3 min或少于
程 序 性 移 码
专 一 性 翻 译 起 始 调 控
蛋白质的加工与修饰
蛋白质加工: 1) 引导肽或导肽的切除. 2) 将多肽链可变剪切产生顺序重叠功能各异
蛋白质. 3) 切除蛋白质内部顺序, 连接两侧顺序.
蛋白质修饰: 将蛋白质中的氨基酸进行修饰, 添加不同的化 学基团.
进入 叶绿 体或 线粒 体的 蛋白 质引 导肽 的切
专一性翻译起始调控
发夹结构的调控机理
1) 发夹结构由翻译起始复合物eIF4A解除 2) 解除发夹结构需要能量.
IRES顺序
1) IRES: internal ribosome entry site 2) IRES的作用: 核糖体可以IRES直接结合
起始翻译, 无需扫描. 适合无帽结构mRNA, 多顺反子的内部 起始翻译. 3) 例子: 无加帽的细胞自身的mRNA和病 毒的无加帽mRNA; SV40重叠基因的 mRNA内部翻译起始.
泛素介导的蛋白质降解
蛋白质降解靶标
1）毁坏盒 人类蛋白质IκBα和β-catenin以及HIV病 毒Vpu蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-X-Ser-序列，细胞周 期蛋白（cyclin）A、B1和B2含有识别顺序-ArgLeu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白质磷酸化的位点 （Laney Jeffrey D. and Mark Hochstrasser.，1999）。
2）降解子 酵母中发现至少有10种不同的蛋白质降解 信号氨基酸基序，它们包括：1）N端降解子 （Ndegron），位于蛋白质N端的一段氨基酸顺序。
3）PEST序列 一段位于蛋白质内部的富含脯氨酸 （P）、谷氨酸（E）、丝氨酸（S）和苏氨酸（T） 的顺序。
蛋白质降解靶标与蛋白质半衰期
On average, a protein‘s half-life correlates with its N-terminal residue. This is called the N-end rule. 蛋白质半衰期取决于N-端残基的现象称位N-端
no
的
Prenyl
cys
no
修
ADP-ribose
?
泛素化
lys
yes no
饰
-------------------------------------------------------------------
蛋白质N-端修饰—酰基化
1) 真核生物细胞质中80%的蛋白质均被乙酰基化. 2) 细菌中绝大多数蛋白质起始氨基酸甲硫氨酸被
真核生物的N-联糖基化
蛋白质糖基化的过程(1)
蛋白质糖基化的过程(2)
蛋白质的折叠
蛋 白 质 的 折 叠 的 可 逆 性
蛋 白 质 折 叠 的 过 程
（1）
蛋 白 质 折 叠 过
程
（2）
分子伴侣（1）
分子伴侣（2）
蛋 白 质 折 叠 体 的 功 能
叶绿体中蛋白质的折叠
蛋白质降解
3) 目前已在古细菌,真细菌和真核生物中发 现130多种具内切肽的蛋白质.
4) 内切肽的切除机制基本相同.
内 切 肽 的 切 除 过 程
内切肽有保守的顺序组成
蛋白质剪接(内切肽切除)的分子机制
蛋 白 质 反 式 剪 接
蛋 添加的基团 修饰的残基(s)
白
Phosphoryl Methyl
tyr, ser,thr, his lys
除
细胞质中合成的线粒体蛋白质含有前序列(presequence), 类似叶绿体蛋白质的靶向导肽, 进入线粒体时被切除.
线粒体蛋白质信号顺序切除
哺乳动物阿黑皮质素在不同细胞中的 切割产生不同的多肽激素
内切肽(Intein)
1) 所谓内切肽是指翻译产生的多肽序列中 被切除的内部多肽顺序.
2) 含有内切肽的蛋白质必需将内切肽切除 才能成为成熟的蛋白质.