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基因與基因組學(xué)ppt課件(參考版)

2025-05-15 03:59本頁面
  

【正文】 130 。 ? 但對(duì)于將來而言,解決細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)的定位, cascade,定量的傳導(dǎo),以及信號(hào)網(wǎng)絡(luò)間的相互作用關(guān)系這是研究的重點(diǎn),只有徹底了解到蛋白質(zhì)分子的定量,定位,以及時(shí)間性三個(gè)因素,我們才能真正意義上了解蛋白。網(wǎng)絡(luò)之間的相互影響不是線性的,而是立體的!現(xiàn)有的一切研究手段還不能對(duì)信號(hào)的定量,定位有很好地闡述。目前的研究僅僅提供一些初步的認(rèn)識(shí)和結(jié)果,或者說,現(xiàn)有的手段僅僅是傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)表達(dá)研究的延伸和強(qiáng)化,還算不上真正意義上的蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。而且蛋白質(zhì)的變化更是難以捉磨。 ? 種間同源基因 ? 種內(nèi)同源基因 123 基因功能研究 實(shí)驗(yàn)確認(rèn)基因功能 基因克隆 基因敲除 ( knockout) 基因的超表達(dá) 反義 RNA技術(shù) RNAi 轉(zhuǎn)座子插入突變 124 反義 RNA( antisense RNA) 技術(shù) 125 蛋白質(zhì)組學(xué)( proteomics) ? 鑒定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生過程、結(jié)構(gòu)、功能和相互作用方式 126 ? 不同于基因組是由 DNA—— 只含有 4種堿基的簡單線性分子組成,蛋白質(zhì)是一種由 20種氨基酸的不同成分組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu),而且更重要是由于不存在度量修飾蛋白質(zhì)種類的尺度,人們也許永遠(yuǎn)不能像確定基因組核苷酸序列那樣,準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出生物體內(nèi)蛋白質(zhì)組的蛋白質(zhì)總數(shù),更別提各種蛋白修飾手段。 122 基因功能研究 計(jì)算機(jī)預(yù)測基因功能(生物信息學(xué)) ? 依據(jù)仍然是同源性比較。 ? 基因組 : 人類細(xì)胞中的全部基因 ? 蛋白組 : 由全套基因組編碼控制 的蛋白質(zhì) ? 藥物基因組 : 即為一個(gè)病人的基 因組對(duì)單個(gè)藥物反應(yīng)的相互關(guān)系 ? 人類基因組、蛋白組和藥物基因組 是生命科學(xué)研究路上的三個(gè)階段 115 116 117 基因組學(xué)研究的最終目標(biāo) ? 獲得生物體全部基因組序列 ? 鑒定所有基因的功能 ? 明確基因之間的相互作用關(guān)系 ? 闡明基因組的進(jìn)化規(guī)律 118 基因組學(xué)的研究內(nèi)容 ? 結(jié)構(gòu)基因組學(xué) ? 功能基因組學(xué) ? 蛋白質(zhì)組學(xué) 119 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)( structural genomics) ? 基因定位 ? 基因組作圖 ? 測定核苷酸序列 120 功能基因組學(xué)( functional genomics) 又稱后基因組學(xué)( postgenomics) ? 基因的識(shí)別、鑒定、克隆 ? 基因結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系 ? 基因表達(dá)調(diào)控的研究 121 ? 完成基因組測序 , 僅僅是基因組計(jì)劃的第一步 , 更重要的工作在于弄清楚: ① 基因組序列中所包含的全部遺傳信息是什么; ② 基因組作為一個(gè)整體如何行使功能 。 111 中國人類基因組計(jì)劃研究成果 1. 1%測序任務(wù), 第三條染色體 3000萬 bp 2. 精確度 % 3. 發(fā)現(xiàn) 142個(gè)基因, 其中 80個(gè)為預(yù)測基因 112 人類基因組計(jì)劃 1%測序中國實(shí)驗(yàn)室 113 后基因組時(shí)代序幕拉開 114 哈佛大學(xué)科學(xué)家麥克貝斯說,人類基因組圖譜并沒有告訴我們所有基因的 “ 身份 ” 以及它們所編碼的蛋白質(zhì)。 ? 1997年 , 我國啟動(dòng)了 “ 重大疾病相關(guān)基因的定位 、 克隆 、 結(jié)構(gòu)與功能研究 ” 項(xiàng)目 ??铝炙乖诮榻B情況。 ? 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(xiàn)率為 1%。 ? 法國: GENOSCOPE研究中心,貢獻(xiàn)率為 %。 ? 英國 : SANGER一家研究中心,貢獻(xiàn)率為 33% 。 ? 2022年 5月 , 科學(xué)家聚集美國冷泉港 , 宣布人類基因組草圖的完成 。 104 人類基因組計(jì)劃的發(fā)展 ? 1999年 12月 1日 , 首條人類染色體完成測序 ,人類第 22號(hào)染色體 DNA全序列測定宣布完成 。 101 ? 這一計(jì)劃的科學(xué)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羅飛行任務(wù)相媲美,是當(dāng)前國際生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一項(xiàng)引人注目的工程,是人類自然科學(xué)史上最重大的研究項(xiàng)目之一,將推動(dòng)整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展 。 ? 對(duì)物種的所有基因進(jìn)行定位、作圖、測序和功能分析 99 生物學(xué)進(jìn)入 基因組 (Genome) 時(shí) 代 100 ?人類基因組包括分布于 人 46條染色體 30億核苷酸的 30,00035,000個(gè)基因 。 非洲爪蟾的 5SRNA基因結(jié)構(gòu) 5SRNA基因 非轉(zhuǎn)錄空隔區(qū) 96 生長激素( GH) 與絨毛膜生長催乳激素( CS) 氨基酸序列比對(duì) 217 97 98 (四 )假基因 ( pseudogene,Ψ ) ? G? A? ? ? ??2 ??1 Alu 10 kb 珠蛋白基因簇中的假基因 與有功能的基因相似,不表達(dá)基因產(chǎn)物的基因。 ? ( supergene family) ? 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相同。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。 93 (三 ) 多基因家族( multigene family) 是指一組有類似功能,核苷酸序列又有同源性的基因。 (3)化學(xué)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。 SNPs 的二態(tài)性,也有利于對(duì)其進(jìn)行基因分型。該策略的原理是:首先選擇參考樣本制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,然后將待測的混和樣本與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較,根據(jù)所得信號(hào)的比例確定混和樣本中各種等位基因的頻率。 ? SNP等位基因頻率的容易估計(jì)。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(biāo)記,即二等位基因( biallelic)。 SNP 遍布于整個(gè)人類基因組中,根據(jù) SNP在基因中的位臵,可分為基因編碼區(qū) SNPs( Codingregion SNPs, cSNPs)、基因周邊 SNPs( Perigenic SNPs, pSNPs)以及基因間 SNPs( Intergenic SNPs, iSNPs)等三類。 ? 轉(zhuǎn)換 (C T,在其互補(bǔ)鏈上則為 G A),顛換 (C A, G T, C G,A T) 90 ? SNP自身的特性決定了它更適合于對(duì)復(fù)雜性狀與疾病的遺傳解剖以及基于群體的基因識(shí)別等方面的研究: ? SNP數(shù)量多,分布廣泛。 SNP所表現(xiàn)的多態(tài)性只涉及到單個(gè)堿基的變異,這種變異可由單個(gè)堿基的轉(zhuǎn)換 (transition)或顛換 (transversion)所引起,也可由堿基的插入或缺失所致。占所有已知多態(tài)性的 90%以上。 ( single nucleotide polymorphism,SNP) ? 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(gè)核苷酸的變異所引起的 DNA序列多態(tài)性。Alu家族的變異與疾病和進(jìn)化存在密切關(guān)系。 Alu家族是靈長類動(dòng)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(jìn)化, Alu序列在基因組中約有 120萬份拷貝,占基因組的 10%以上。 重 復(fù) 單 位 約 300bp, 由兩個(gè) 130bp重復(fù)序列及 31bp間隔序 列組成;重復(fù) 3050萬次 , 散在分布; 靈長類特有 。 在基因組中約占 5% ,常見于基因調(diào)控區(qū) 。 核心序列 GGGCAGGAXG; 84 c. 微衛(wèi)星 DNA (macrosatellite DNA) 短串聯(lián)重復(fù) (short tandem repeat,STR) 重復(fù)單位 26bp, 常見為 (AC)n和 (TG)n, 重復(fù)次數(shù) 1060次,總長度小于 150bp, 高度多態(tài)性,可作遺傳標(biāo)記。 光密度260nm 果蠅基因組 83 b. 小衛(wèi)星( minisatellite) DNA: 重復(fù)單位 924 bp, 呈高度多態(tài)性。 單拷貝 DNA(single copy DNA) 80 2. 高度重復(fù)序列 DNA ( highly repeti
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