【正文】 和連接 71 transposon Host DNA Target site T A C A T G C A C A G A T G T A C G T G T C transposon TAC ATGCA ATG CAG TACGTGTC 轉(zhuǎn)座的結(jié)果使靶點(diǎn)序列倍增 transposon Direct Repeats TAC ATGCA ATG TACGT ATGCA CAG TACGT GTC 促使染色體畸變 72 共合體 重組 解離 復(fù)制子 1 復(fù)制子 2 轉(zhuǎn)座子可以使供體和受體復(fù)制子融合，形成共合體， 解離后釋放出兩個(gè)復(fù)制子，每一個(gè)都帶有一個(gè)轉(zhuǎn)座子。 76 質(zhì)粒的特性 ? 在宿主細(xì)胞內(nèi)可自主復(fù)制； ? 所攜帶的遺傳信息能賦予宿主特 定的遺傳性狀； ? 細(xì)胞分裂時(shí)恒定地傳給子代； ? 質(zhì)?？梢赞D(zhuǎn)移； ?質(zhì)粒上常有抗生素的抗性基因。結(jié)構(gòu)基因主要存在于單一序列中。 主帶 光 密 度 衛(wèi)星 DNA 82 a. 大衛(wèi)星（ macrosatellite） DNA： 重復(fù)單位 510 bp， 其在人群中多態(tài)性不顯著。 可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（ variable number of tandem repeat,VNTR） 端粒 DNA： （ TTAGGG） n， 220 kb， 染色體復(fù)制，末端保護(hù)。 85 （ 2） . 反向重復(fù)序列 5`AAACCACCGCTGGTAGCGGTGGTTT3` 3`TTTGGTGGCGACCATCGCCACCAAA5` 5`AAACCACCGCTAGCGGTGGTTT3`3`TTTGGTGGCGATCGCCACCAAA5` 回文結(jié)構(gòu) 兩個(gè)順序列相同的拷貝在 DNA鏈上呈反向排列 。 86 : tRNA、 rRNA 組蛋白、免疫球蛋白 可能與基因調(diào)控相關(guān)序列 重復(fù)次數(shù) 10105，約占基因組的 35％ 87 Alu家族： 有 AluⅠ 酶切位點(diǎn)（ AG/CT） 而得名。 ? ALU家族： Alu家族每個(gè)成員的長(zhǎng)度約 300bp，每個(gè)單位長(zhǎng)度中有一個(gè)限制性?xún)?nèi)切酶 Alu的切點(diǎn)（ AG↓CT）， Alu可將其切成長(zhǎng) 130和 170bp的兩段。 Alu家族在基因組中有很多功能，如介導(dǎo)重組、基因插入和刪除、甲基化和AtoI的編輯作用、調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯、選擇性剪接等等。 88 89 等位型 1 等位型 2 （二）基因組序列多態(tài)性 兩個(gè)同源 DNA序列中同一堿基位置含有不同的核苷酸。它是人類(lèi)可遺傳的變異中最常見(jiàn)的一種。 SNP在人類(lèi)基因組中廣泛存在，平均每 500～ 1000個(gè)堿基對(duì)中就有 1個(gè)，估計(jì)其總數(shù)可達(dá) 300萬(wàn)個(gè)甚至更多。但通常所說(shuō)的SNP并不包括后兩種情況。據(jù)估計(jì)，人類(lèi)基因組中每 1000個(gè)核苷酸就有一個(gè) SNP，人類(lèi) 30億堿基中共有 300萬(wàn)以上的 SNPs。 ? SNP適于快速、規(guī)模化篩查。 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(zhǎng)度，這就利于發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)篩選或檢測(cè) SNPs。采用混和樣本估算等位基因的頻率是種高效快速的策略。 ? 易于基因分型。對(duì) SNP進(jìn)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(xué)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(xué)反應(yīng)所采用的模式，包括液相反應(yīng)、固相支持物上進(jìn)行的反應(yīng)以及二者皆有的反應(yīng)。 91 92 2. 限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性 （ restriction fragment length polymorphism） ↓ ↓ DNA11 ↓ DNA12 用一種限制性?xún)?nèi)切酶消化不同個(gè)體的同一段 DNA時(shí)，由于堿基組成的變化而改變限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)，從而會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的 DNA片段。 真核基因組的特點(diǎn)之一就是存在多基因家族（ multi gene family）。多基因家族大致可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是基因家族成簇地分布在某一條染色體上，它們可同時(shí)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 7號(hào)染色體長(zhǎng)臂 3區(qū) 2帶到 3區(qū) 6帶區(qū)域內(nèi)；另一類(lèi)是一個(gè)基因家族的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)的蛋白質(zhì)，如珠蛋白基因家族。 94 95 ： 組蛋白基因家族 多拷貝基因形成的基因簇， rRNA、 tRNA、 組蛋白基因家族。 第三節(jié) 基因組學(xué)（ genomics） ? 1986年提出，至今 20年，已經(jīng)發(fā)展成為遺傳學(xué)中最重要的分支學(xué)科。 ?人類(lèi)基因組計(jì)劃最終目的是 測(cè)定基因組的全部序列，弄清整個(gè)基因組的的結(jié)構(gòu)、功能及其表達(dá)產(chǎn)物，徹底了解人類(lèi)生命活動(dòng)本質(zhì) 。 102 人類(lèi)基因組計(jì)劃的意義 ?生物與醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究 ?基因診斷 、 基因療法 、 基因藥物 ?帶動(dòng)一批高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 103 人類(lèi)基因組計(jì)劃的啟動(dòng) ? 1985 年 ， 美 國(guó) 能 源 部 （ Department of Energy, DOE） 提出 ， 要將共包含約 3 109堿基對(duì)的人類(lèi)基因組全部堿基序列分析清楚； ? 1986年 ， 美國(guó)宣布啟動(dòng) “ 人類(lèi)基因組計(jì)劃（ Human Genome Project, HGP） ” 。 ? 2022年 4月 6日 ， 美國(guó) Celera遺傳信息公司宣布 ， 該公司已破譯出一名實(shí)驗(yàn)者的完整遺傳密碼 。 105 6國(guó)科學(xué)家組成的國(guó)家人類(lèi)基因組中心主要研究比例 ? 美國(guó) ： WASH＆ MIT等 7家研究中心，貢獻(xiàn)率為 54％。 ? 日本： RIKEN等兩家研究中心，貢獻(xiàn)率為 7％。 ? 德國(guó)： IMB等 3家研究中心，貢獻(xiàn)率為 ％。 106 二 000年六月二十六日克林頓宣布 人類(lèi)基因組草圖繪制完成 107 108 這是人類(lèi)基因組計(jì)劃首席科學(xué)家、 美國(guó)國(guó)家人類(lèi)基因組研究所所長(zhǎng) 弗朗西斯 人類(lèi)基因組草圖基本信息 ? 由 bp組成 ? 含 3~ ? 與蛋白質(zhì)合成有關(guān) 的基因占 2% 109 人類(lèi)基因組 人類(lèi)蛋白質(zhì) ? 61%與果蠅同源 ? 43%與線蟲(chóng)同源 ? 46%與酵母同源 人類(lèi)基因組研究成果表明 1. 基因數(shù)量少得驚人 2. 人類(lèi)基因組中存在 “ 熱點(diǎn) ” 和大片 “ 荒漠 ” 3. 三分之一為 “ 垃圾 ” DNA 4. 種族歧視毫無(wú)根據(jù) 5. 男性基因突變比例更高 110 中國(guó)人類(lèi)基因組計(jì)劃 ? 1993年 ， 中國(guó)人類(lèi)基因組計(jì)劃 （ CHGP） 啟動(dòng) ， 首先開(kāi)展了 “ 中華民族基因組中若干位點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)的研究 ” 。 ? 之后 ， 在 上海 和 北京 相繼成立了國(guó)家人類(lèi)基因組南 、 北兩個(gè)中心 。人體內(nèi)真正發(fā)揮作用的是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)扮演著構(gòu)筑生命大廈的 “ 磚塊 ”角色，其中可能藏著開(kāi)發(fā)疾病診斷方法和新藥的 “ 鑰匙 ” 。 ? 就是對(duì)基因組序列進(jìn)行詮釋的過(guò)程，也就是功能基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容。同源基因擁有一個(gè)共同的祖先基因，它們之間有許多相似的序列。 127 ? 目前在蛋白質(zhì)組學(xué)中采用的手段，如雙向電泳，質(zhì)譜分析等等，還僅僅是初略的，較為宏觀的分析，實(shí)驗(yàn)上機(jī)體內(nèi)存在的蛋白質(zhì)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一個(gè)雙向電泳膠上那些點(diǎn)。有些蛋白的功能與其表達(dá)量有關(guān)，而有些則是與其磷酸化、乙酰化或甲基化有關(guān)，而與量關(guān)系并不大，而現(xiàn)有的研究手段來(lái)說(shuō)，對(duì)于分清哪些蛋白質(zhì)在疾病或癥狀中取到主要作用，其研究復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于功能基因組學(xué)，而且成本也非常高。 ? 而更為復(fù)雜的，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)構(gòu)成了復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)相互作用，構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)圖譜的形式更是千千萬(wàn)萬(wàn)。現(xiàn)有的蛋白質(zhì)組學(xué)，可以稱(chēng)為是結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究，還沒(méi)有達(dá)到功能性蛋白質(zhì)組學(xué)水平，更沒(méi)有達(dá)到網(wǎng)絡(luò)蛋白質(zhì)組學(xué)層次。 128 基因組學(xué)的未來(lái)建立在人類(lèi) 基因組 計(jì)劃的基礎(chǔ)上 129 ? 人類(lèi)基因組學(xué)還需要從橫向縱向多方面延伸，從 2022年國(guó)際人類(lèi)基因組大會(huì)的內(nèi)容就可以一瞥這種趨勢(shì)：在芬蘭首都赫爾辛基舉行的國(guó)際人類(lèi)基因組大會(huì)議題就包括了表觀基因組、感官遺傳學(xué)、個(gè)人基因組、RNA干擾、比較基因組學(xué)、基因組的多樣性和差異性、腫瘤基因組學(xué)、綜合性疾病基因?qū)W等等