動物遺傳學(xué)基因組水平的遺傳課件

第九章動物基因組學(xué)基礎(chǔ)（二）基因組水平的遺傳主要內(nèi)容第一節(jié)基因組及基因組學(xué)第二節(jié)

基因組的序列組織第三節(jié)人類基因組計劃第四節(jié)DNA分子標(biāo)記第五節(jié)染色體外基因組第六節(jié)基因組印記第一節(jié)基因組及基因組學(xué)（GenomeandGenomics）C值矛盾C值：基因組的大小通常以一個基因組中的DNA含量來表示，成為生物體的C值（CValue）。⑶基因組的基因數(shù)目表3-3不同生物的基因數(shù)目基因組1%編碼蛋白，99％垃圾序列基因組學(xué)研究的發(fā)展基因組學(xué)（genomics)轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics)蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics)表型組學(xué)（phenomics)系統(tǒng)生物學(xué)（SystemBiology）基因型＋環(huán)境=表型第二節(jié)基因組的序列組織基因組的復(fù)雜性C值矛盾的解釋：基因數(shù)量是否隨著C值的增加而增加復(fù)性動力學(xué)C值的差異主要反映了重復(fù)序列DNA含量的差異基因的結(jié)構(gòu)基因組的結(jié)構(gòu)同一個基因能產(chǎn)生不止一個蛋白分子內(nèi)含子/外顯子短分散重復(fù)序列（shortinterspersedrepeatedsequence，SINES）Alu家族（Alufamily）長分散重復(fù)序列（longinterspersedrepeatedsequence，LINES）KpnⅠ家族（KpnⅠfamily）①中度重復(fù)序列②高度重復(fù)序列衛(wèi)星DNA由重復(fù)單位長度為2-200bp的重復(fù)序列組成。Ⅰ衛(wèi)星DNA:由長的串聯(lián)重復(fù)序列組成。Ⅲ微衛(wèi)星DNA（microsatellite）：以2-6個核苷酸為核心序列的串聯(lián)重復(fù)序列。Ⅱ小衛(wèi)星DNA（minisatellite）：以6-25個核苷酸為核心序列的串聯(lián)重復(fù)序列。成簇存在的基因家族基因簇(genecluster)是指基因家族的各成員緊密成簇排列成大段的串聯(lián)重復(fù)單位，定位于染色體的特殊區(qū)域，它們是同一個祖先基因擴(kuò)增的產(chǎn)物（MHCclassI）。Orphon—孤獨基因HLAgenefamilyImmunoglobulingenefamilyFigure12.ComparisonoftheIGHClocusinthehominoidline.Theexistenceoftheψγgenehasbeenprovedonlyinhuman.Geneduplicationincludingtheγ-γ-ε-αgenesoccurredinthecommonancestorofhominoidsandsubsequentdeletionoftheCεgene(inorangutan,includingoneoftheCαgenes)occurredindependentlyineachhominoidspecies散布的基因家族編碼密切相關(guān)的蛋白，但成員的序列并不相同，且散在分布于不同的染色體上。如血紅蛋白基因家族。兩個成員具有共同的起源。假基因（pseudogene)存在于基因家族中結(jié)構(gòu)與功能基因具有同源性無轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物或轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物失活由突變產(chǎn)生衛(wèi)星DNA的應(yīng)用DNAfingerprinting(小衛(wèi)星）

Jeffreys等(1985)用人的肌紅蛋自基因第一個內(nèi)含子中的重復(fù)序列(重復(fù)單位長33bp)作探針，從人的基因文庫中篩選出數(shù)個重復(fù)序列DNA，每個重復(fù)序列都是由許多堿基組成相似或相同的基本序列串聯(lián)重復(fù)構(gòu)成。由一種重復(fù)單位頭尾相連構(gòu)成的序列稱為小衛(wèi)星DNA(minisatelliteDNA)，重復(fù)單位長約10-60bp。同一小衛(wèi)星位點上重復(fù)單位的重復(fù)次數(shù)變化，使之在群體中表現(xiàn)出高度多態(tài)性。

Nakamura等(1987)稱小衛(wèi)星DNA為VNTR(Variablenumberoftandemrepeat)，并使這一概念沿用至今。小衛(wèi)星DNA中每一重復(fù)單位均含有一個相似或相同的核心序列（coresequence），長約l0-l5bp，并且在同一物種不同小衛(wèi)星位點之間和不同物種的小衛(wèi)星位點之間表現(xiàn)高度保守性。迄今為止的許多研究業(yè)已證實，小衛(wèi)星DNA在染色體上的隨機性因物種而異，因不同的小衛(wèi)星家族而異。用克隆的小衛(wèi)星DNA做探針，可以與同一物種或不同物種基因組中多個位點的小衛(wèi)星DNA雜交，獲得具有個體專一性的限制性片段雜交譜帶圖，即DNA指紋圖（DNAfingerprinting)。DNA指紋圖具有高度變異性，個體專一性，組織穩(wěn)定性，因此成為了一種較為廣泛應(yīng)用的遺傳標(biāo)記

序列測定方法全基因組鳥槍法：在一定作圖信息基礎(chǔ)上，繞過大片段連續(xù)克隆系的構(gòu)建而直接將基因組分解成小片段隨機測序，利用超級計算機進(jìn)行組裝（美國Celera公司）。人類基因組計劃的意義基因組大小的比較（2）基因組大小的比較（1）遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有遺傳多態(tài)性（在一個遺傳位點上具有一個以上的等位基因，在群體中的出現(xiàn)頻率皆高于1%）的遺傳標(biāo)記為“路標(biāo)”，以遺傳學(xué)距離（在減數(shù)分裂事件中兩個位點之間進(jìn)行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM）為圖距的基因組圖。物理圖譜：物理圖譜是指有關(guān)構(gòu)成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構(gòu)成基因組的DNA分子進(jìn)行測定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關(guān)基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統(tǒng)地排列出來。遺傳圖譜與物理圖譜隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術(shù)是一個包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖譜?；驁D譜是在識別基因組所包含的蛋白質(zhì)編碼序列的基礎(chǔ)上繪制的結(jié)合有關(guān)基因序列、位置及表達(dá)模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%~5%長度的全部基因的位置、結(jié)構(gòu)與功能，最主要的方法是通過基因的表達(dá)產(chǎn)物mRNA反追到染色體的位置。序列圖譜與基因圖譜后基因組時代(Postgenomeera)*人類基因組計劃完成之后，生物學(xué)被重新劃分為前基因組和后基因組兩部分。*科學(xué)研究已開始進(jìn)入“后基因組時代”。主要是開展蛋白質(zhì)組的研究。*有科學(xué)家形象地說道：即使基因測序全部完成，也只好像是一本沒有姓名、只有號碼的電話簿?！昂蠡蚪M時代”的最終目標(biāo)，是要把深奧的DNA語言變成一本基因大百科全書。比較基因組與功能基因組（ComparativeGenome&FunctionalGenome）什么是比較基因組學(xué)？利用生物在進(jìn)化上的親緣關(guān)系,來比較它們與人類之間的相似與相異,即比較基因組學(xué)。

*蛋白組（Proteome）蛋白質(zhì)組是指“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”。*蛋白組學(xué)（Proteomics）一門在整體水平上研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律的新興學(xué)科。*蛋白組學(xué)與功能基因組學(xué)息息相關(guān)。

蛋白組學(xué)與功能基因組學(xué)1.蛋白質(zhì)分離和鑒定：

2.翻譯后修飾：翻譯后修飾是蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)功能的重要方式，因此對蛋白質(zhì)翻譯后修飾的研究對闡明蛋白質(zhì)的功能具有重要作用。

3.蛋白質(zhì)功能確定：如分析酶活性和確定酶底物，細(xì)胞因子的生物分析/配基-受體結(jié)合分析?？梢岳没蚯贸头戳x技術(shù)分析基因表達(dá)產(chǎn)物-蛋白質(zhì)的功能。另外對蛋白質(zhì)表達(dá)出來后在細(xì)胞內(nèi)的定位研究也在一定程度上有助于蛋白質(zhì)功能的了解。

4.對人類而言，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究最終要服務(wù)于人類的健康，主要指促進(jìn)分子醫(yī)學(xué)的發(fā)展。如尋找藥物的靶分子。很多藥