1基因與基因組學

1、1 第二講第二講基因與基因組學基因與基因組學gene and genome 主講人：主講人： 白云飛白云飛 東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院2第一節(jié)第一節(jié) 基因的概念與結(jié)構(gòu)基因的概念與結(jié)構(gòu)一、一、 基因的概念基因的概念 （一）基因概念的發(fā)展（一）基因概念的發(fā)展隨著遺傳學的發(fā)展，人類對于基因的認識逐步深入，基因概念也隨之發(fā)展?；蚋拍畎l(fā)展經(jīng)過幾個時期。(1)遺傳“因子” 基因的最初概念是來自孟德爾的遺傳“因子”，認為生物性狀的遺傳是由遺傳因子所控制的，性狀本身是不能遺傳的，控制性狀的遺傳因子才是遺傳的。1909年，丹麥學者wljohannsen提出了“基因”(gene

2、)一詞，代替了孟德爾的遺傳因子，并由此形成了“顆粒遺傳”學說，認為在雜種中等位基因不融合，各自保持其獨立性，這也是孟德爾遺傳規(guī)律的核心。 3(2)染色體是基因的載體1910年摩爾根等通過果蠅雜交實驗表明，染色體在細胞分裂時的行為與基因行為一致，從而證明基因位于染色體上，并呈直線排列，提出了遺傳學的連鎖交換規(guī)律，證明了性別決定是受染色體支配的?；虻倪B鎖和交換定律的實質(zhì)是：在進行減數(shù)分裂形成配子時，位于同一條染色體上的不同基因，常常連在一起進入配子；在減數(shù)分裂形成四分體時，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換，因而產(chǎn)生了基因的重組。4 4(3)dna是遺傳物質(zhì)194

3、4年avery等人不僅在體外成功地重復(fù)了上述實驗，而且用生物化學方法證明了轉(zhuǎn)化因子(trans-forming factor)是dna，而不是多糖莢膜、蛋白質(zhì)和rna，而且轉(zhuǎn)化頻率隨著dna純度的提高而增加。證明了dna就是遺傳物質(zhì)。5(4)基因是有功能的dna片段20世紀40年代g wbeadle和eltatum通過對粗糙脈孢菌營養(yǎng)缺陷型的研究，提出了一個基因一個酶的假說。1953年watson和crick提出了dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，明確了dna在活體內(nèi)的復(fù)制方式。1957年由crick最早提出遺傳信息在細胞內(nèi)的生物大分子間轉(zhuǎn)移的基本法則，即中心法則，接著在1961年又提出了三聯(lián)遺傳密碼，這

4、樣將dna分子的結(jié)構(gòu)與生物學功能有機地統(tǒng)一起來，也為揭示基因的本質(zhì)奠定了分子基礎(chǔ)。1957年s.benzer用大腸桿菌t4噬菌體作為材料，在dna分子結(jié)構(gòu)的水平上，分析了基因內(nèi)部的精細結(jié)構(gòu)，提出了順反子(cistor)概念，證明基因是dna分子上的一個特定的區(qū)段。 6(5)操縱子模型1961法國分子生物學家f.jacob和j.monod通過不同的大腸桿菌乳糖代謝突變體來研究基因的作用，提出了操縱子模型學說(operon theory)。這一學說闡明了基因調(diào)控在乳糖利用中所起的作用。表明人們已認識到基因的功能并不是固定不變的，而是可以根據(jù)環(huán)境的變化進行調(diào)節(jié)。隨之人們發(fā)現(xiàn)無論是真核還是原核生物轉(zhuǎn)錄

5、調(diào)節(jié)都是涉及到編碼蛋白的基因和dna上的元件。這一發(fā)現(xiàn)獲得了1965年諾貝爾獎。 7乳糖操縱子87)“跳躍基因”和“斷裂基因”的發(fā)現(xiàn) 50年代初，美國遺傳學家bmcclintock在玉米的控制因子的研究中已經(jīng)指出某些遺傳因子是可以轉(zhuǎn)移位置的。后來的研究發(fā)現(xiàn)，在原核生物和真核生物中均發(fā)現(xiàn)有基因轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，并將這些可轉(zhuǎn)移位置的成分稱為跳躍基因(jumping gene)，亦稱轉(zhuǎn)座因子(transposon element)。此外，傳統(tǒng)的觀點認為，一個結(jié)構(gòu)基因是一段連續(xù)的dna序列，70年代后期發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)真核生物基因都是不連續(xù)的，其中被一些不編碼序列所隔開，故稱為斷裂基因。1978年，在噬菌體中還

6、發(fā)現(xiàn)了重疊基因，一個基因序列可被包含在另一個基因中，兩個基因序列可能部分重疊。 9斷裂基因的意義斷裂基因的意義 （1 1）有利于儲存較多的遺傳信息量；）有利于儲存較多的遺傳信息量； （2 2）有利于變異與進化；）有利于變異與進化； （3 3）增加重組機率；）增加重組機率； （4 4）內(nèi)含子可能是調(diào)控裝置。）內(nèi)含子可能是調(diào)控裝置。10（二）基因的概念（二）基因的概念在初中生物學課本中，把基因定義為“染色體遺傳物質(zhì)中決定生物性狀的小單位”。高中生物學課本則把基因定義為“有遺傳效應(yīng)的dna片段”。在最具權(quán)威的2000年版中國大百科全書中，基因的定義是“含特定遺傳信息的核苷酸序列，是遺傳信息的最小功能

7、單位”。在最近幾年出版的外文版和部分中文版的分子生物學和分子遺傳學書籍中又給出了新的答案。從上述基因研究的最新進展可以看出，基因不僅在功能上多種多樣，在結(jié)構(gòu)上也是五花八門，因此，給它下一個非常準確和永遠適用的定義是相當困難的。基因的概念隨著遺傳學、分子生物學、生物化學等領(lǐng)域的發(fā)展而不斷完善。從遺傳學的角度看，基因是生物的遺傳物質(zhì)，是遺傳的基本單位突變單位、重組單位和功能單位；從分子生物學的角度看，基因是負載特定遺傳信息的核酸序列核酸序列，在一定條件下能夠表達 某種遺傳信息（其產(chǎn)物為有功能的多肽鏈或功能rna分子分子），變成特定的生理功能。 “核酸序列核酸序列”主要指dna，對于rna病毒來說則

8、指染色體rna。 “rna分子分子”主要主要包括trna和rrna。這個定義較確切地表述了基因的本質(zhì)和功能，已經(jīng)被絕大多數(shù)學者所接受。11（三）基因的分類（三）基因的分類根據(jù)基因的功能和性質(zhì)，可將其分為以下幾類：(一)結(jié)構(gòu)基因這類基因不僅可轉(zhuǎn)錄(tran- scription)成mrna，而且可翻譯(translation)成多肽鏈，從而構(gòu)成各種結(jié)構(gòu)蛋白和催化各種生化反應(yīng)的酶。(二) rdna和 tdna基因這類基因只轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生相應(yīng)的rna，而不翻譯成多肽鏈。12(三)啟動子(promotor)與操縱基因(operator)前者是轉(zhuǎn)錄時rna多聚酶起始與dna結(jié)合的部位；后者是調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物阻遏

9、蛋白質(zhì)或激活蛋白質(zhì)與dna結(jié)合的部位，它們都是不轉(zhuǎn)錄的dna區(qū)段，確切說，它們不能稱為基因。但關(guān)系到結(jié)構(gòu)基因的活化或鈍化。13以上各類基因以上各類基因( (或或dnadna區(qū)段區(qū)段) )之間的相互關(guān)系如下圖。通過這些基因的相之間的相互關(guān)系如下圖。通過這些基因的相互作用、密切協(xié)作，調(diào)控基因有序地表達，從而使各種生命活動表現(xiàn)互作用、密切協(xié)作，調(diào)控基因有序地表達，從而使各種生命活動表現(xiàn)出規(guī)律性、和諧性。出規(guī)律性、和諧性。14151. 原核生物的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)的原核生物的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)的（一）（一）結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 基因中編碼基因中編碼rnarna或蛋白質(zhì)的或蛋白質(zhì)的核酸核酸序列序列。二、二、 基因的

10、結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)tayz opstructural genepromoteroperatorterminator16 2.2.真核生物結(jié)構(gòu)基因真核生物結(jié)構(gòu)基因dnamrna前體前體編碼序列不連續(xù)編碼序列不連續(xù)，稱為斷裂基因稱為斷裂基因（interrupted gene）rna剪接剪接 由外顯子（編碼序列由外顯子（編碼序列) )和內(nèi)含和內(nèi)含子（非編碼序列子（非編碼序列) )兩部分組成，兩部分組成， intron exon 成熟成熟mrna17 5 5 33exon3exon1exon2gt ag gt ag真核基因中真核基因中rna剪接的識別信號剪接的識別信號內(nèi)含子的內(nèi)含子的 5端以端以gtgt開

11、始，開始， 3端以端以agag結(jié)束。結(jié)束。3.gt-ag3.gt-ag法則法則intron2intron118 5 3exon3exon2exon1 intron1intron2( (二二) ) 轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列 前導(dǎo)序列前導(dǎo)序列尾部序列尾部序列編碼區(qū)編碼區(qū)側(cè)翼序列側(cè)翼序列側(cè)翼序列側(cè)翼序列 結(jié)構(gòu)基因編碼區(qū)兩側(cè)的一段不被翻譯結(jié)構(gòu)基因編碼區(qū)兩側(cè)的一段不被翻譯的的dnadna片段片段( (側(cè)翼序列側(cè)翼序列) )，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控。參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控。19tayz opstructural gene1.1.原核生物基因的調(diào)控序列原核生物基因的調(diào)控序列promoter啟動子啟動子 promoterterm

12、inator終止子終止子 terminatoroperator操縱元件操縱元件 operator202.2.真核生物基因的調(diào)控序列真核生物基因的調(diào)控序列反式作用因子反式作用因子trans-acting factor能識別和結(jié)合特定的順能識別和結(jié)合特定的順式作用元件式作用元件, ,并影響基因并影響基因轉(zhuǎn)錄的一類轉(zhuǎn)錄的一類蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)或或rnarna順式作用元件順式作用元件cis-acting element能能影響基因表達，影響基因表達，但不編碼但不編碼rnarna和蛋和蛋白質(zhì)的白質(zhì)的dnadna序列序列tataaaatattt 533 5 順式作用元件順式作用元件21 tata盒盒（tata

13、box）: : 位于位于-25-25-30-30bpbp，tataaaa/tatatat 與與tfii（rna聚合酶復(fù)合物）聚合酶復(fù)合物）結(jié)合，啟動結(jié)合，啟動基因轉(zhuǎn)錄?；蜣D(zhuǎn)錄。(1)(1)啟動子和上游啟動子元件啟動子和上游啟動子元件-25-25+1+1-30-30（ii類類）22-30-30-25-25+1+1-80-80-70-70 caat盒（盒（caat boxcaat box） 位于位于-70-80bp，gg c/ t caatct, , 與與ctf結(jié)合，決定啟動子轉(zhuǎn)錄效率。結(jié)合，決定啟動子轉(zhuǎn)錄效率。23 gc gc盒（盒（gc boxgc box）位于位于-35bp ，ggcgg，

14、與轉(zhuǎn)錄因，與轉(zhuǎn)錄因子子sp1sp1結(jié)合，促進轉(zhuǎn)錄的過程。結(jié)合，促進轉(zhuǎn)錄的過程。24(2).(2).增強子（增強子（enhancerenhancer） 與轉(zhuǎn)錄因子特異性結(jié)合，增強與轉(zhuǎn)錄因子特異性結(jié)合，增強轉(zhuǎn)錄活性，在基因任意位置都有效、轉(zhuǎn)錄活性，在基因任意位置都有效、無方向性。無方向性。3255-aataaa - gt- 3 dna mrna 前體前體5-aauaaa - gu- 35-aauaaa -aaaaaaaa 3多聚腺苷酸化多聚腺苷酸化mrna(3). poly(a)加尾信號加尾信號poly(a)聚合酶聚合酶5-aauaaa - gu- 3特異因子特異因子 含有含有iiii類啟動子的基

15、因，基因末端保類啟動子的基因，基因末端保守的守的aataaa順序及下游順序及下游gt或或t富含區(qū)富含區(qū), ,被多聚腺苷酸化特異因子識別，在被多聚腺苷酸化特異因子識別，在mrna 3端加約端加約200200個個a。26 caat boxtata box enhancer promoter 調(diào)控序列調(diào)控序列調(diào)控序列調(diào)控序列真核生物基因的結(jié)構(gòu)真核生物基因的結(jié)構(gòu)exonexon非翻譯區(qū)非翻譯區(qū)：untranslated regions ，utr utrutrpoly(a)加尾信號加尾信號5 +1stop 3 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因intronintronexontga atg開放閱讀框開放閱讀框：open

16、reading frame ，orfresponse element27三、中心法則三、中心法則 central dogmareplicationreplicationreversetranscriptiontranscriptiontranslationdnarnaprotein28( (一一) ) 原核生物的原核生物的mrnamrna是多順反子是多順反子mrnamrnapromotergene 1gene 2gene 3terminatordnatranscriptionmrna31235translationproteins123 多順反子多順反子mrna mrna ( (polycis

17、tronic mrna):): 原核生物的一個原核生物的一個mrnamrna分子帶有幾個分子帶有幾個 結(jié)構(gòu)基因的遺傳信息，利用共同的啟動結(jié)構(gòu)基因的遺傳信息，利用共同的啟動 子及終止信號，組成操縱子的基因表達子及終止信號，組成操縱子的基因表達 調(diào)控單元。調(diào)控單元。29translationtranscriptionmrnadnaproteinpromotergene35( (二二) ) 單順反子單順反子mrnamrna( (monocistronic mrna):): 真核生物的一個編碼基因轉(zhuǎn)錄真核生物的一個編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個生成一個mrnamrna。30基因組基因組：一個細胞或病毒的全部：一

18、個細胞或病毒的全部 遺傳信息；遺傳信息； 第二節(jié)第二節(jié) 基因組基因組 一套完整的單倍體的遺傳一套完整的單倍體的遺傳物質(zhì)的總合；物質(zhì)的總合； 含有一種生物的一整套遺含有一種生物的一整套遺 傳信息的遺傳物質(zhì)；傳信息的遺傳物質(zhì)； 31c值（值（c-value）：）：單倍體基因組中的全部單倍體基因組中的全部dnadna量量( (bpbp) ) 32 10 106 6 10107 7 10108 8 10109 9 101010 10 10101111顯花植物骨魚類哺乳類甲殼類爬行類鳥類藻類真菌革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌枝原體霉菌蠕蟲類軟體動物棘皮類昆蟲類軟骨魚類兩棲類c值c值悖理值悖理-c值值生物體的單

19、倍體基因組所含dna總量稱為c值。每種生物各有其特定的c值，不同物種的c值之間有很大差別。能營獨立生活的最小的生物支原體(mycoplasma)的c值不106bp，一些植物和兩棲類動物的c值則可多達1011mbp，相差10萬倍。在一些低等生物中，當進化增加了生物體的復(fù)雜性時，基因組也相應(yīng)地增大。如蠕蟲的c值大于霉菌、藻類、真菌、細菌和支原體?？墒?，在其他生物中則看不到這種規(guī)律。顯花植物和兩棲類動物的基因組最大，軟骨魚、硬骨魚甚至昆蟲和軟體動物的基因組都大于包括人類在內(nèi)的哺乳動物的基因組。爬行類和棘皮動物的基因組大小同哺乳動物幾乎相等。因此，從總體上說，生物基因組的大小同生物在進化上所處地位的高

20、低無關(guān)，這種現(xiàn)象稱為c值悖理(cvalue paradox)。c值悖理值悖理-舉例說明舉例說明在同一類生物中，不同種的基因組大小也有很大差別。比如，兩棲類生物中最小的基因組不足109mbp，最大的則達1011mbp，又如昆蟲中的家蠅基因組比果蠅基因組大6倍左右。把每一類生物中的最小基因組作比較，可以看出，每類生物的最小基因組的大小基本上對應(yīng)于生物在進化上所處地位的高低；進化地位高、形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高的一類生物，其最小的基因組也較大。 3334一、病毒基因組一、病毒基因組 dna病毒病毒 rna病毒病毒 （一）基本結(jié)構(gòu)（一）基本結(jié)構(gòu)多數(shù)為雙鏈多數(shù)為雙鏈(ds)、環(huán)狀或線性環(huán)狀或線性多數(shù)為單鏈多數(shù)

21、為單鏈(ss)、線性線性35（二）（二）rnarna病毒基因組病毒基因組 類型類型 特點特點 代表種類代表種類361.1.單股正鏈單股正鏈rnarna病毒病毒sarssars冠狀病毒冠狀病毒 sars sars coronaviruscoronavirus 包膜蛋白包膜蛋白膜蛋白膜蛋白核衣殼核衣殼蛋白蛋白刺突刺突蛋白蛋白 病毒病毒rnarna聚合酶聚合酶37 單股正鏈單股正鏈rnarna、不分節(jié)段，不分節(jié)段， 5 5端有甲基化帽，端有甲基化帽， 3 3端有端有poly(apoly(a) )結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 脊髓灰質(zhì)炎病毒、鼻病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、鼻病毒、 多數(shù)多數(shù)rnarna噬菌體、噬菌體、冠狀病

22、毒冠狀病毒 38.禽流感病毒禽流感病毒(h5n1) avian influenza a virus2.2.單股負鏈單股負鏈rnarna病毒病毒8 8節(jié)段節(jié)段- -ssrnassrna血凝素（血凝素（haha）神經(jīng)氨酸酶（神經(jīng)氨酸酶（n)n)39 單股負鏈單股負鏈rnarna、8 8節(jié)段，均編碼蛋白質(zhì)，節(jié)段，均編碼蛋白質(zhì)， 5 5端由相同的端由相同的1313個核苷酸組成，個核苷酸組成， 3 3端有端有1212個保守的核苷酸序列。個保守的核苷酸序列。 流感病毒流感病毒、濾泡性口腔炎病毒、濾泡性口腔炎病毒、 狂犬病毒狂犬病毒40呼腸孤病毒呼腸孤病毒 reovirusreovirus3.3.雙鏈雙鏈r

23、narna病毒病毒1111節(jié)段節(jié)段dsrnadsrna內(nèi)衣內(nèi)衣殼蛋殼蛋白白外衣殼外衣殼蛋白蛋白41 正負雙鏈正負雙鏈rnarna，10101212節(jié)段、節(jié)段、 每段編碼一個蛋白質(zhì)每段編碼一個蛋白質(zhì) 呼腸孤病毒、輪狀病毒、呼腸孤病毒、輪狀病毒、 噬菌體噬菌體6 6424.4.逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒( (retrovirusretrovirus) )核心蛋白核心蛋白 逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶 膜蛋白膜蛋白poly(apoly(a) )capcap人類免疫缺陷病毒（人類免疫缺陷病毒（hivhiv） 43 單股正鏈單股正鏈rnarna，有三個基本的結(jié)構(gòu)有三個基本的結(jié)構(gòu) 基因：基因：gaggag、polpol（逆

24、轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶）、）、envenv， 白血病病毒、肉瘤病毒、白血病病毒、肉瘤病毒、 人類免疫缺陷病毒人類免疫缺陷病毒 5 5端有甲基化帽，端有甲基化帽，33端有端有poly(apoly(a) )， 另有多個基因表達調(diào)控位點。另有多個基因表達調(diào)控位點。44（三）（三）dnadna病毒基因組病毒基因組 類型類型 特點特點 代表種類代表種類451.1.線性雙鏈線性雙鏈dnadna病毒病毒 早期蛋白（早期蛋白（e e） 晚期蛋白（晚期蛋白（l l） 腺病毒腺病毒 adenovirusadenoviruse1a e1be3e4e2be2a0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%

25、l2l3l4l5l1itritritritr itr: itr: 反向末端重復(fù)序列反向末端重復(fù)序列46 反向末端重復(fù)序列反向末端重復(fù)序列 （inverted terminal inverted terminal repeatrepeat，itritr） atat豐富區(qū)保守序列：豐富區(qū)保守序列：ataatataccataatataccgcgc豐富區(qū)保守序列：豐富區(qū)保守序列：gggcgg,tgacgtgggcgg,tgacgt在病毒復(fù)制過程有重要作用在病毒復(fù)制過程有重要作用 基因組：線性雙鏈基因組：線性雙鏈dnadna，編碼兩大類編碼兩大類蛋白蛋白 早期蛋白（早期蛋白（e e）、）、晚期蛋白（晚期

26、蛋白（l l）47乳頭瘤病毒乳頭瘤病毒 papillomavirus urr2.雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀dna病毒病毒衣殼衣殼蛋白蛋白dna復(fù)制復(fù)制膜信號蛋白膜信號蛋白組裝與釋放組裝與釋放 中斷細胞生長周期中斷細胞生長周期上游調(diào)節(jié)區(qū)上游調(diào)節(jié)區(qū)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 與復(fù)制與復(fù)制48基因組：雙鏈環(huán)狀基因組：雙鏈環(huán)狀dnadna，可分為早期區(qū)（可分為早期區(qū)（e e）、）、晚期區(qū)（晚期區(qū)（l l）、）、上游調(diào)節(jié)區(qū)（上游調(diào)節(jié)區(qū)（upstream regulatory upstream regulatory region, urr region, urr） 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄與復(fù)制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄與復(fù)制493.3.單鏈環(huán)狀單鏈環(huán)狀dnadna

27、病毒病毒5387nt噬菌體噬菌體phix174phix174基因重疊基因重疊5387 5387 ntnt 編碼編碼2500 aa2500 aa1977，sanger50乙型肝炎病毒（乙型肝炎病毒（hbvhbv）4. 4. 開環(huán)部分雙鏈開環(huán)部分雙鏈dnadna病毒病毒 聚合酶聚合酶hbsaghbcag51乙型肝炎病毒（乙型肝炎病毒（hbvhbv）逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶hbsaghbcaghbeag開環(huán)部分雙鏈開環(huán)部分雙鏈dna病毒病毒52二、原核生物基因組二、原核生物基因組細菌染色體細菌染色體dnadna質(zhì)粒質(zhì)粒dnadna以大腸桿菌以大腸桿菌（escherichia coli）為例為例53類核（類核

28、（nucleoid）：）：細菌染色體在細菌染色體在 細胞內(nèi)形成的一個致密區(qū)域細胞內(nèi)形成的一個致密區(qū)域大腸桿菌細胞結(jié)構(gòu)大腸桿菌細胞結(jié)構(gòu)nucleoidnucleoid質(zhì)粒質(zhì)粒plasmid54大腸桿菌染色體結(jié)構(gòu)大腸桿菌染色體結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核心核心超螺旋超螺旋dnadna環(huán)環(huán)55（一）由一條環(huán)狀雙鏈（一）由一條環(huán)狀雙鏈dnadna分子組成，分子組成， 通常只有一個通常只有一個dnadna復(fù)制起點。復(fù)制起點。c-value: 4.6106bp大腸桿菌染色體大腸桿菌染色體dna dna 大腸桿菌大腸桿菌40004000k k30003000k k20002000k k10001000k k0 0o

29、ricorictercterc56(二二) 結(jié)構(gòu)基因大多組成操縱子結(jié)構(gòu)基因大多組成操縱子乳糖操縱子乳糖操縱子 lac operontayz opstructural genepromoterterminatoroperator-galactosidase半乳糖苷酶半乳糖苷酶 z-galactoside permease透酶透酶 y -galactoside transacetylase半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶 a 57 多個功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因多個功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因成簇串聯(lián)排列，與上游共同的成簇串聯(lián)排列，與上游共同的調(diào)控區(qū)和下游轉(zhuǎn)錄終止信號組調(diào)控區(qū)和下游轉(zhuǎn)錄終止信號組成的基因表達單位

30、。成的基因表達單位。操縱子操縱子operonoperon: :58（三）其它結(jié)構(gòu)特點（三）其它結(jié)構(gòu)特點 c 值：值：4,639,221 bp基因數(shù)：基因數(shù)：4288基因大?。夯虼笮。?50bp/gene基因間隔：基因間隔：118bp/gene1.基因密度非常高，編碼區(qū)在基因密度非常高，編碼區(qū)在 基因組中所占比例大；基因組中所占比例大；2.結(jié)構(gòu)基因沒有內(nèi)含子，多為結(jié)構(gòu)基因沒有內(nèi)含子，多為 單拷貝，單拷貝，rrna基因為多拷貝；基因為多拷貝；3.重復(fù)序列很少，重復(fù)片段為重復(fù)序列很少，重復(fù)片段為 轉(zhuǎn)座子；轉(zhuǎn)座子； 50kb594.4.有編碼同工酶的同基因（有編碼同工酶的同基因（isogene）分支

31、酸別構(gòu)酶分支酸別構(gòu)酶 ilvbn acetolactate synthase i ilvih acetolactate synthase iii 乙酰乳酸合酶乙酰乳酸合酶 entc isochorismate synthase entb isochorismatase605.不同的原核生物基因組的不同的原核生物基因組的gc含量含量 （gc content）變化很大變化很大(25%-75%)escherichia colimicrococcus luteus藤黃微球菌藤黃微球菌bacillus subtilisserratia marcescens枯草桿菌枯草桿菌粘質(zhì)沙雷菌 大腸桿菌大腸桿菌%g

32、c 51 51 52 55 58 52 37 66 61 43 45 33 39 25 75 73 69shigella flexnerl志賀氏桿菌（痢疾）志賀氏桿菌（痢疾）salmonella typhimurium鼠傷寒沙門菌 klebsiella pneumoniae肺炎克雷伯士氏桿菌肺炎克雷伯士氏桿菌 mycopiasma capricolum支原體支原體61（四）非編碼區(qū)主要是調(diào)控序列：（四）非編碼區(qū)主要是調(diào)控序列：復(fù)制起始區(qū)（復(fù)制起始區(qū)（oricoric）復(fù)制終止區(qū)（復(fù)制終止區(qū)（tercterc）轉(zhuǎn)錄起動區(qū)轉(zhuǎn)錄起動區(qū)轉(zhuǎn)錄終止區(qū)轉(zhuǎn)錄終止區(qū)62復(fù)制起始區(qū)（復(fù)制起始區(qū)（oricoric）

33、63大腸桿菌強啟動子大腸桿菌強啟動子ttgac tataatttgac tataat 轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始64gaccgccgcuggcggc a u u u u-oh 35u u c g g 5gccgccaguucggcuggcggcauuuu3rna5gccgccagttcggctggcggcatttt 3dna終止子：終止子： 強終止子：有反向重復(fù)順強終止子：有反向重復(fù)順序，可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，其序，可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，其后面為后面為poly(t)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄終止無需終止無需因子。因子。gc豐富區(qū)、豐富區(qū)、at豐富區(qū)豐富區(qū)65（五）具有轉(zhuǎn)座現(xiàn)象（五）具有轉(zhuǎn)座現(xiàn)象 barbara mccli

34、ntock 1902-1992 轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座，或稱移位，或稱移位（transposition）： 轉(zhuǎn)座因子在基因組轉(zhuǎn)座因子在基因組 不同位置間的移動。不同位置間的移動?！稗D(zhuǎn)座子”先驅(qū)麥克林托克 芭芭拉麥克林托克81歲才獲得諾貝爾生理或醫(yī)學獎，成為遺傳學研究領(lǐng)域第一位獨立獲得諾貝爾獎的女科學家。她90歲去世，一生未婚，只對玉米情有獨鐘。其主要貢獻就是發(fā)現(xiàn)玉米中的轉(zhuǎn)座子現(xiàn)象：基因組中一段dna序列在基因組中移動，可以通過切割、重新整合等一系列過程從基因組的一個位置“跳躍”到另一個位置。 6667 1.1.轉(zhuǎn)座因子的類別轉(zhuǎn)座因子的類別 is3 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶(1)(1)插入序列插入序列（insertion

35、 sequence,is） 小于小于20002000bpbp，只有轉(zhuǎn)座相關(guān)基因只有轉(zhuǎn)座相關(guān)基因2kb68tn3轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶 tn10 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶(2) (2) 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子（transposon，tn） 2-20kb2-20kb，常帶有抗性基因等其它基因常帶有抗性基因等其它基因氨芐青霉素抗性氨芐青霉素抗性 四環(huán)素抗性四環(huán)素抗性2kb69(3) mu(3) mu噬菌體（噬菌體（mumu）轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶頭尾部蛋白頭尾部蛋白轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶結(jié)合位點結(jié)合位點 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶結(jié)合位點結(jié)合位點宿主宿主dnadna宿主宿主dnadna37 37 kbkba b70切離切離是轉(zhuǎn)座因子從原是轉(zhuǎn)座因子從原來位置上切除并

36、轉(zhuǎn)移來位置上切除并轉(zhuǎn)移到基因組新的位置到基因組新的位置 轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座是轉(zhuǎn)座因子復(fù)是轉(zhuǎn)座因子復(fù)制出一個新拷貝轉(zhuǎn)移制出一個新拷貝轉(zhuǎn)移到基因組新的位置到基因組新的位置2.2.轉(zhuǎn)座因子的遺傳效應(yīng)轉(zhuǎn)座因子的遺傳效應(yīng)供體供體dnadna轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子受體受體dnadna復(fù)制和轉(zhuǎn)座復(fù)制和轉(zhuǎn)座新的新的dnadna切除和連接切除和連接71 transposonhost dnatarget sitet a c a t g c a c a ga t g t a c g t g t c transposontac atgcaatg cagtacgtgtc 轉(zhuǎn)座的結(jié)果使靶點序列倍增轉(zhuǎn)座的結(jié)果使靶點序列倍增 transposo

37、ndirect repeatstac atgcaatg tacgtatgca cagtacgt gtc 促使染色體畸變促使染色體畸變 72 共合體共合體 重組重組 解離解離復(fù)制子復(fù)制子1 1復(fù)制子復(fù)制子2 2轉(zhuǎn)座子可以使供體轉(zhuǎn)座子可以使供體和受體復(fù)制子融合，和受體復(fù)制子融合，形成共合體，形成共合體，解離后釋放出兩個解離后釋放出兩個復(fù)制子，每一個都復(fù)制子，每一個都帶有一個轉(zhuǎn)座子。帶有一個轉(zhuǎn)座子?？尚纬晒埠象w可形成共合體轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子融合融合73轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子 f f e e a a b b c c d d復(fù)制復(fù)制插入插入 轉(zhuǎn)座子新拷貝轉(zhuǎn)座子新拷貝 f f e e a a b b c c d d引起插

38、入突變引起插入突變 基因基因f f被隔斷而失去功能被隔斷而失去功能 74攜帶標志基因使受體增添新基因攜帶標志基因使受體增添新基因tn3轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶 tn10 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶氨芐青霉素抗性氨芐青霉素抗性 四環(huán)素抗性四環(huán)素抗性75（六）質(zhì)粒（六）質(zhì)粒（plasmidplasmid） 質(zhì)粒質(zhì)粒是存在于細菌染色體外的，是存在于細菌染色體外的，具有自主復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈具有自主復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈dnadna分分子；大小為子；大小為2-3 2-3 kbkb。76質(zhì)粒的特性質(zhì)粒的特性 在宿主細胞內(nèi)可自主復(fù)制；在宿主細胞內(nèi)可自主復(fù)制； 所攜帶的遺傳信息能賦予宿主特所攜帶的遺傳信息能賦予宿主特 定的遺傳性狀；定的

39、遺傳性狀； 細胞分裂時恒定地傳給子代；細胞分裂時恒定地傳給子代； 質(zhì)?？梢赞D(zhuǎn)移；質(zhì)?？梢赞D(zhuǎn)移；質(zhì)粒上常有抗生素的抗性基因。質(zhì)粒上常有抗生素的抗性基因。 77三三真核生物基因組真核生物基因組染色體染色體dnadna線粒體線粒體dnadna78人類基因組染色體人類基因組染色體（一）染色體（一）染色體dnadna的組成的組成核小體核小體791. 1. 單一序列單一序列dna（unique sequence dna ） 單一序列在人類基因組中單一序列在人類基因組中大于大于5050。結(jié)構(gòu)基因主要存。結(jié)構(gòu)基因主要存在于單一序列中。在于單一序列中。單拷貝單拷貝dna(single copy dna)802.

40、 2. 高度重復(fù)序列高度重復(fù)序列dna （highly repetitive dna）衛(wèi)星衛(wèi)星dnadna（satellitesatellite dna dna）反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列 （inverted repeats)inverted repeats)重復(fù)次數(shù)重復(fù)次數(shù)106次次81 （1） 衛(wèi)星衛(wèi)星dnadna 存在于非編碼區(qū)的串聯(lián)重復(fù)序列，存在于非編碼區(qū)的串聯(lián)重復(fù)序列， 在基因組中約占在基因組中約占5 5。 主帶主帶 光光密密度度 衛(wèi)星衛(wèi)星dna82a. 大衛(wèi)星（大衛(wèi)星（macro-satellite）dnadna：重復(fù)單位重復(fù)單位5-5-10 10 bpbp，其在人群中多態(tài)性不顯著。

41、其在人群中多態(tài)性不顯著。 光密度光密度260nm果蠅基因組果蠅基因組83b. 小衛(wèi)星（小衛(wèi)星（minisatellite） dna： 重復(fù)單位重復(fù)單位9-24 bp，呈高度多態(tài)性。呈高度多態(tài)性?？勺償?shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（variable number of tandem repeat,vntr）端粒端粒dna：（ttaggg）n，2-20 kb， 染色體復(fù)制，末端保護。染色體復(fù)制，末端保護。 核心序列核心序列 gggcaggaxg；84c. 微衛(wèi)星微衛(wèi)星dna (macro-satellite dna)短串聯(lián)重復(fù)短串聯(lián)重復(fù)(short tandem repeat,str)重復(fù)

42、單位重復(fù)單位2-6bp，常見為常見為(ac)n和和(tg)n，重復(fù)次數(shù)重復(fù)次數(shù)10-60次，總長度小于次，總長度小于150bp，高度多態(tài)性，可作遺傳標記。高度多態(tài)性，可作遺傳標記。8585（2 2）. . 反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列55aaaccaccgctaaaccaccgctggtggtagcggtggttt3agcggtggttt33tttggtggcga3tttggtggcgaccaccatcgccaccaaatcgccaccaaa5555aaaccaccgctaaaccaccgctagcggtggttt33agcggtggttt33tttggtggcgatttggtggcgatcgcc

43、accaaatcgccaccaaa55回文結(jié)構(gòu)回文結(jié)構(gòu) 兩個順序列相同的拷貝在兩個順序列相同的拷貝在dnadna鏈鏈上呈反向排列。在基因組中約占上呈反向排列。在基因組中約占5 5，常見于基因調(diào)控區(qū)。，常見于基因調(diào)控區(qū)。863.3.中度重復(fù)序列中度重復(fù)序列: :trnatrna、rrnarrna組蛋白、免疫球蛋白組蛋白、免疫球蛋白可能與基因調(diào)控相關(guān)序列可能與基因調(diào)控相關(guān)序列重復(fù)次數(shù)重復(fù)次數(shù)10-1010-105 5，約占基因組的，約占基因組的353587alualu家族：家族：有有alualu酶切位點（酶切位點（ag/ctag/ct）而得名。而得名。 重 復(fù) 單 位 約重 復(fù) 單 位 約 3 0

44、 03 0 0 b pb p ， 由兩個由兩個130130bpbp重復(fù)序列及重復(fù)序列及3131bpbp間隔序間隔序 列組成；重復(fù)列組成；重復(fù)30-5030-50萬次，散在分布；萬次，散在分布； 靈長類特有。靈長類特有。alu家族：alu家族每個成員的長度約300bp，每個單位長度中有一個限制性內(nèi)切酶alu的切點（agct），alu可將其切成長130和170bp的兩段。 alu家族是靈長類動物特有的且是最重要的短散在元件（short interspersed elements，sines），經(jīng)過6千5百萬年的進化，alu序列在基因組中約有120萬份拷貝，占基因組的10以上。alu家族在基因組中有

45、很多功能，如介導(dǎo)重組、基因插入和刪除、甲基化和a-to-i的編輯作用、調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯、選擇性剪接等等。alu家族的變異與疾病和進化存在密切關(guān)系。 8889等位型等位型1 1等位型等位型2 2（二）基因組序列多態(tài)性（二）基因組序列多態(tài)性 兩個同源兩個同源dnadna序列中同一堿基位置序列中同一堿基位置含有不同的核苷酸。含有不同的核苷酸。1.1.單核苷酸多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism,snp）單核苷酸多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，snp),主要是指在基因組水平上由單個核苷酸的變異所引主要是指在

46、基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的起的dna序列多態(tài)性。它是人類可遺傳的變異中最常見的序列多態(tài)性。它是人類可遺傳的變異中最常見的一種。占所有已知多態(tài)性的一種。占所有已知多態(tài)性的90%以上。以上。snp在人類基因組在人類基因組中廣泛存在，平均每中廣泛存在，平均每5001000個堿基對中就有個堿基對中就有1個，估個，估計其總數(shù)可達計其總數(shù)可達300萬個甚至更多。萬個甚至更多。 snp所表現(xiàn)的多態(tài)性只涉及到單個堿基的變異，這種變所表現(xiàn)的多態(tài)性只涉及到單個堿基的變異，這種變異可由單個堿基的轉(zhuǎn)換異可由單個堿基的轉(zhuǎn)換(transition)或顛換或顛換(transversion)所引起，也可由堿基的插

47、入或缺失所致。但通常所說的所引起，也可由堿基的插入或缺失所致。但通常所說的snp并不包括后兩種情況。并不包括后兩種情況。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(c t，在其互補鏈上則為，在其互補鏈上則為g a)，顛換，顛換(c a，g t，c g，a t) 90snp自身的特性決定了它更適合于對復(fù)雜性狀與疾病的遺傳解剖以及基于群體的基因識別等方面的研究：1、 snp數(shù)量多，分布廣泛。據(jù)估計，人類基因組中每1000個核苷酸就有一個snp，人類30億堿基中共有300萬以上的snps。snp 遍布于整個人類基因組中，根據(jù)snp在基因中的位置，可分為基因編碼區(qū)snps（coding-region snps，csnps）、基因周邊s

48、nps（perigenic snps，psnps）以及基因間snps（intergenic snps，isnps）等三類。2、 snp適于快速、規(guī)?；Y查。組成dna的堿基雖然有4種，但snp一般只有兩種堿基組成，所以它是一種二態(tài)的標記，即二等位基因（biallelic）。 由于snp的二態(tài)性，非此即彼，在基因組篩選中snps往往只需+/-的分析，而不用分析片段的長度，這就利于發(fā)展自動化技術(shù)篩選或檢測snps。3、 snp等位基因頻率的容易估計。采用混和樣本估算等位基因的頻率是種高效快速的策略。該策略的原理是：首先選擇參考樣本制作標準曲線，然后將待測的混和樣本與標準曲線進行比較，根據(jù)所得信號的

49、比例確定混和樣本中各種等位基因的頻率。4、 易于基因分型。snps 的二態(tài)性，也有利于對其進行基因分型。對snp進行基因分型包括三方面的內(nèi)容：(1)鑒別基因型所采用的化學反應(yīng)，常用的技術(shù)手段包括：dna分子雜交、引物延伸、等位基因特異的寡核苷酸連接反應(yīng)、側(cè)翼探針切割反應(yīng)以及基于這些方法的變通技術(shù)；(2)完成這些化學反應(yīng)所采用的模式，包括液相反應(yīng)、固相支持物上進行的反應(yīng)以及二者皆有的反應(yīng)。(3)化學反應(yīng)結(jié)束后，需要應(yīng)用生物技術(shù)系統(tǒng)檢測反應(yīng)結(jié)果。91922. 限制性片段長度多態(tài)性限制性片段長度多態(tài)性 （restriction fragment length polymorphism）dna1-1d

50、na1-1dna1-2dna1-2 用一種限制性內(nèi)切酶消化不同個用一種限制性內(nèi)切酶消化不同個體的同一段體的同一段dnadna時，由于堿基組成的時，由于堿基組成的變化而改變限制性內(nèi)切酶識別位點，變化而改變限制性內(nèi)切酶識別位點，從而會產(chǎn)生長度不同的從而會產(chǎn)生長度不同的dnadna片段。片段。93( (三三) ) 多基因家族（多基因家族（multigenemultigene family family） 是指一組有類似功能，核苷是指一組有類似功能，核苷酸序列又有同源性的基因。酸序列又有同源性的基因。真核基因組的特點之一就是存在多基因家族（真核基因組的特點之一就是存在多基因家族（multi multi

51、 gene familygene family）。多基因家族是指由某一祖先基因經(jīng)過）。多基因家族是指由某一祖先基因經(jīng)過重復(fù)和變異所產(chǎn)生的一組基因。多基因家族大致可分為重復(fù)和變異所產(chǎn)生的一組基因。多基因家族大致可分為兩類：一類是基因家族成簇地分布在某一條染色體上，兩類：一類是基因家族成簇地分布在某一條染色體上，它們可同時發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)，如組蛋白基因它們可同時發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)，如組蛋白基因家族就成簇地集中在第家族就成簇地集中在第7 7號染色體長臂號染色體長臂3 3區(qū)區(qū)2 2帶到帶到3 3區(qū)區(qū)6 6帶區(qū)帶區(qū)域內(nèi)；另一類是一個基因家族的不同成員成簇地分布不域內(nèi)；另一類是一個基因家族的

52、不同成員成簇地分布不同染色體上，這些不同成員編碼一組功能上緊密相關(guān)的同染色體上，這些不同成員編碼一組功能上緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，如珠蛋白基因家族。蛋白質(zhì)，如珠蛋白基因家族。1.1.基因超家族（基因超家族（supergene familysupergene family） 由多基因家族及單基因組成，成員間由多基因家族及單基因組成，成員間有不同程度的同源，但它們的功能不一定有不同程度的同源，但它們的功能不一定相同。相同。94952.2.核酸序列相同：核酸序列相同： 組蛋白基因家族組蛋白基因家族多拷貝基因形成的基因簇，多拷貝基因形成的基因簇，rrnarrna、trnatrna、組蛋白基因家族。組蛋白基因

53、家族。 非洲爪蟾的非洲爪蟾的5 5srnasrna基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu) 5 5srnasrna基因基因 非轉(zhuǎn)錄空隔區(qū)非轉(zhuǎn)錄空隔區(qū)963.3.核酸序列高度同源核酸序列高度同源生長激素（生長激素（gh）與絨毛膜生長催乳激素（與絨毛膜生長催乳激素（cs） 氨基酸序列比對氨基酸序列比對217974.4.編碼產(chǎn)物的功能或功能區(qū)相同編碼產(chǎn)物的功能或功能區(qū)相同98( (四四) )假基因假基因（pseudogene,pseudogene,） g a 21alu10 kb珠蛋白基因簇中的假基因珠蛋白基因簇中的假基因 與有功能的基因相似，不表達與有功能的基因相似，不表達基因產(chǎn)物的基因。基因產(chǎn)物的基因。第三節(jié) 基因組學

54、（基因組學（genomicsgenomics）1986年提出，至今年提出，至今20年，已經(jīng)發(fā)展成為遺年，已經(jīng)發(fā)展成為遺傳學中最重要的分支學科。傳學中最重要的分支學科。對物種的所有基因進行定位、作圖、測序?qū)ξ锓N的所有基因進行定位、作圖、測序和功能分析和功能分析99生物學進入基因組 (genome)時代100人類基因組包括分布于人類基因組包括分布于人人4646條染色體條染色體3030億核億核苷酸的苷酸的30,000-35,00030,000-35,000個基因個基因。人類基因組計劃最終目的是人類基因組計劃最終目的是測定基因組的全測定基因組的全部序列，弄清整個基因組的的結(jié)構(gòu)、功能及其部序列，弄清整個

55、基因組的的結(jié)構(gòu)、功能及其表達產(chǎn)物，徹底了解人類生命活動本質(zhì)表達產(chǎn)物，徹底了解人類生命活動本質(zhì)。101這一計劃的科學意義重大，可與產(chǎn)生這一計劃的科學意義重大，可與產(chǎn)生原子彈的曼哈頓工程和人類登月阿波原子彈的曼哈頓工程和人類登月阿波羅飛行任務(wù)相媲美，是當前國際生物羅飛行任務(wù)相媲美，是當前國際生物學、醫(yī)學領(lǐng)域內(nèi)一項引人注目的工程，學、醫(yī)學領(lǐng)域內(nèi)一項引人注目的工程，是人類自然科學史上最重大的研究項是人類自然科學史上最重大的研究項目之一，將推動整個生命科學的發(fā)展目之一，將推動整個生命科學的發(fā)展。102人類基因組計劃的意義生物與醫(yī)學基礎(chǔ)研究生物與醫(yī)學基礎(chǔ)研究基因診斷、基因療法、基因藥物基因診斷、基因療法、

56、基因藥物帶動一批高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動一批高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展103人類基因組計劃的啟動19851985年，美國能源部年，美國能源部（department of energy, doe）提出，要將共包含約提出，要將共包含約3 310 109 9堿基對的人類基因組全部堿基序列分析清堿基對的人類基因組全部堿基序列分析清楚；楚；19861986年，美國宣布啟動年，美國宣布啟動“人類基因組計劃人類基因組計劃（human genome project, hgp）”。104人類基因組計劃的發(fā)展19991999年年12 12月月1 1日，首條人類染色體完成測序，日，首條人類染色體完成測序，人類第人類第2222號染

57、色體號染色體dna全序列測定宣布完成。全序列測定宣布完成。20002000年年4 4月月6 6日，美國日，美國celera遺傳信息公司宣遺傳信息公司宣布，該公司已破譯出一名實驗者的完整遺布，該公司已破譯出一名實驗者的完整遺傳密碼。傳密碼。20002000年年5 5月，科學家聚集美國冷泉港，宣布月，科學家聚集美國冷泉港，宣布人類基因組草圖的完成。人類基因組草圖的完成。1056國科學家組成的國家人類基因組中心主要研究比例美國美國：washmit等等7 7家研究中心，貢獻率為家研究中心，貢獻率為5454。英國英國：sanger一家研究中心，貢獻率為一家研究中心，貢獻率為3333。日本：日本：rike

58、n等兩家研究中心，貢獻率為等兩家研究中心，貢獻率為7 7。法國：法國：genoscope研究中心，貢獻率為研究中心，貢獻率為2.82.8。德國：德國：imb等等3 3家研究中心，貢獻率為家研究中心，貢獻率為2.22.2。中國：北京華大研究中心、國家南北方基因研究中國：北京華大研究中心、國家南北方基因研究 中心等三家，貢獻率為中心等三家，貢獻率為1 1。 106二二000000年六月二十六日克林頓宣布年六月二十六日克林頓宣布人類基因組草圖繪制完成人類基因組草圖繪制完成107108 這是人類基因組計劃首席科學家、這是人類基因組計劃首席科學家、 美國國家人類基因組研究所所長美國國家人類基因組研究所所

59、長 弗朗西斯弗朗西斯柯林斯在介紹情況?？铝炙乖诮榻B情況。 人類基因組草圖基本信息由由31.6531.65億億bp組成組成含含33.533.5萬基因萬基因與蛋白質(zhì)合成有關(guān)與蛋白質(zhì)合成有關(guān) 的基因占的基因占2%2%109人類基因組人類基因組人類蛋白質(zhì)人類蛋白質(zhì) 61%61%與果蠅同源與果蠅同源 43%43%與線蟲同源與線蟲同源 46%46%與酵母同源與酵母同源人類基因組研究成果表明1. 1.基因數(shù)量少得驚人基因數(shù)量少得驚人2. 2.人類基因組中存在人類基因組中存在“熱點熱點”和大片和大片“荒漠荒漠”3.3.三分之一為三分之一為“垃圾垃圾”dna4. 4.種族歧視毫無根據(jù)種族歧視毫無根據(jù)5. 5.男

60、性基因突變比例更高男性基因突變比例更高110中國人類基因組計劃19931993年，中國人類基因組計劃（年，中國人類基因組計劃（chgp）啟）啟動，首先開展了動，首先開展了“中華民族基因組中若干中華民族基因組中若干位點基因結(jié)構(gòu)的研究位點基因結(jié)構(gòu)的研究”。19971997年，我國啟動了年，我國啟動了“重大疾病相關(guān)基因的重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、結(jié)構(gòu)與功能研究定位、克隆、結(jié)構(gòu)與功能研究”項目。項目。之后，在之后，在上海上海和和北京北京相繼成立了國家人類相繼成立了國家人類基因組南、北兩個中心。基因組南、北兩個中心。111中國人類基因組計劃研究成果1. 1.1%1%測序任務(wù)，測序任務(wù)， 第三條染色體