第7章基因组分析 Yedo475 ATGGAGATGGAGGCTGCTAACTAGCCA CGCCGGGGGGCTGCCTGACCTCTTCACG GTGGCCTCGATGTCCACGTTGAGTATCC 12:< b264 Xbcd Ico GGTTGTGTCGCGAAGCGAGCGTAGCTC AATGGGCTATGTTOCTTTTTTTTAAATC ICTTAGCACATATACTTGTATTTAGTO ATAGATGTTAATTATAGTGTGTATTTAG UTR CDS UTR
第 7 章 基因组分析 3’ 5’ CDS UTR UTR
本章主要内容 □|5.1基因组分析概述 5.2基因组作图 □5.3比较基因组学 □|54功能基因组学
本章主要内容 5.1 基因组分析概述 5.2 基因组作图 5.3 比较基因组学 5.4 功能基因组学
51基因组分析概述
5.1 基因组分析概述
Genome Genome一词最早由 H. Winkler-于1920年提出。系 Gene和 Chromosome二词缩并而成。它可被译为 “基因组”或“染色体组”。后者指全套染色体, 前者指一个生物体、细胞器或病毒的全部基因总和 或全部遗传信息总和,这两个译名在早期被当作同 义词使用,近年来,前者仅在染色体水平研究中使 用 Genomics 以基因组分析为手段,研究基因组的结构组成、时 序表达模式和功能,并提供有关生物物种及其细胞 功能进化信息的一门学科
Genome一词最早由H.Winkler于1920年提出。系 Gene和Chromosome二词缩并而成。它可被译为 “基因组”或“染色体组” 。后者指全套染色体， 前者指一个生物体、细胞器或病毒的全部基因总和 或全部遗传信息总和，这两个译名在早期被当作同 义词使用，近年来，前者仅在染色体水平研究中使 用。 以基因组分析为手段，研究基因组的结构组成、时 序表达模式和功能，并提供有关生物物种及其细胞 功能进化信息的一门学科。 Genome Genomics
基因组学包括三个相互联系的领域: 1.结构基因组学 主要涉及从DNA序列水平上来确定基因组结构代表着基 因组分析的起始阶段,结构图谱指某一有机体的完整的DNA 序列图谱。 2功能基因组学 利用结构基因组学研究所得到的各种来源的信息,建立与 发展各种技术和实验模型来测定基因及基因组非编码序列生 物学功能的学科。代表着基因组学的新阶段。 3.比较基因组学 主要涉及不同有机体基因组间的比较研究。是基因组学 与生物信息学的一个重要分支。通过模式生物基因组间或模 式生物与人类基因组之间,待研究生物与模式生物基因组之 间的比较和鉴别,为研究生物进化、基因分离以及预测新基 因提供依据
基因组学包括三个相互联系的领域： 1.结构基因组学 主要涉及从DNA序列水平上来确定基因组结构,代表着基 因组分析的起始阶段, 结构图谱指某一有机体的完整的DNA 序列图谱。 2.功能基因组学 利用结构基因组学研究所得到的各种来源的信息，建立与 发展各种技术和实验模型来测定基因及基因组非编码序列生 物学功能的学科。代表着基因组学的新阶段。 3.比较基因组学 主要涉及不同有机体基因组间的比较研究。是基因组学 与生物信息学的一个重要分支。通过模式生物基因组间或模 式生物与人类基因组之间，待研究生物与模式生物基因组之 间的比较和鉴别，为研究生物进化、基因分离以及预测新基 因提供依据
基因组分析的任务 1.确定基因在染色体上的位置及包含的 遗传信息; 2.分析基因之间的联系; 3.分析基因与性状之间的关系; 4.基因的组成结构、表达调控等
1.确定基因在染色体上的位置及包含的 遗传信息； 2.分析基因之间的联系； 3.分析基因与性状之间的关系； 4.基因的组成结构、表达调控等。 基因组分析的任务:
基因组的特点 估计基因组大小 平均基因密度 生物体 估计基因数目 /bl 人( Homo sapiens) 3×10° 10000 l×10 小鼠( Mus musculus) 3×10 >80000 <4×104 黑腹果蝇( Drosphila melanogaster) 1.8×108 1360l 1378 拟南芥( Arabidopsis thaliana) 1×108 -25000 4000 秀丽新小杆线虫( Caenorhabditis elegans) 9.7×10 19099 5079 酿酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 1.2×10 6034 2005 大肠杆菌( Escherichia coli) 4.67×10 4288 l090 流感嗜血杆菌( Haemophilus influenzae) 1.8×105 1749 1030
基因组的特点: 1. 不同生物基因组大小不同 2. 不同生物基因组组成即基因在染色体上的分 布、编码区与非编码区的相对频率等不同 基因组大小与进化位置无关； 基因数目和基因组大小也不成比例。 3. 非编码区不只是基因组的组成部分 非编码区DNA对于DNA复制和控制特 定细胞中基因的表达相当重要。 非编码区一些序列与某些生长因子、激素 受体等特异结合，调节细胞以及胚胎发生 期的细胞分化、形态发生和模式形成 。 非编码区在进化方面：包含了碱基组成中 的大部分变异，给染色体重组和沉默突变 的积累提供了一个“平台”。 ~10 000
非编码区变异的检测 1.限制性酶切片段长度多态性(RFLP 2.单核苷酸多态性( Single Nucleotide polymorphism,SNP) 特点 1.数量大,分布密; 2.基因组中分布不均匀,大多数位于非编码区; 3非同义cSNP导致性状改变,对医学诊断、药 物开发研究具有重大意义
1. 限制性酶切片段长度多态性(RFLP): 非编码区变异的检测 2. 单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP): 是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的一种DNA序列多态 性。是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%以上。 SNP在人类基因组中广泛存在，平均每500～1 000个碱基对中就有1个，估 计其总数可达300万个甚至更多。 SNP多态性只涉及单个碱基变异，可由转换(transition)或颠换 (transversion)引起，也可由碱基插入或缺失所致。但通常所说的SNP并不 包括后两种情况。 转换型变异的SNP约占2/3，多为C T， 易被甲基化而自发地脱氨基形成T。 因为CpG二核苷酸上的C cSNP (coding SNP)： 位于编码区内的SNP，分为2种：同义cSNP 和非同义cSNP 同义cSNP:指SNP所致的编码序列的改变并不影响其所翻译的蛋白质的氨 基酸序列，突变碱基与未突变碱基的含义相同； 非同义cSNP:指碱基序列的改变可使以其为蓝本翻译的蛋白质序列发生改 变，从而影响了蛋白质的功能。这种改变常是导致生物性状 改变的直接原因。 特点： 1. 数量大，分布密； 2. 基因组中分布不均匀，大多数位于非编码区； 3. 非同义cSNP 导致性状改变，对医学诊断、药 物开发研究具有重大意义
SNP(单核苷酸多态性) 等位型1 ---CATGGCAT GAATGAT - CATGGCATTAATGAT 等位型2
SNP(单核苷酸多态性)
件)编辑)查看)收藏④A)工具()帮助0 搜索收藏夹 上网助手 地址①)间ht∥a.ai.aio/c 转到链接” The Cooperative Human Linkage Center CHL C Genetic Mapping 目 Iaps I Iarkers I Publications | Information Welcome to the Cooperative Human Linkage Center World Wide Web server. The following information is available: · Genetic maps the positions of genetic markers Search by nam nformation on marke CHLC publications CHLC project information. y What s New 完毕 Internet 开始》画的团回‖瓶sea丽单核甘酸多态性的,‖ ooperative Human L,宁國像?的的园16:23
(1) dbSNP (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/): 由美国的NCBI主办, 除了可接受各地发来的SNP申请注册外，也向公 众免费提供对SNP的查询。 国际上重要的SNP信息网站有： (2) HGBASE (http://hgbase.interactiva.de): 该网站建在德国，收集基因内SNP，研究者可通过检测出的序列查 询SNP。 (4) CHLC (Cooperative Human Linkage Center)： http://gai.nci.nih.gov/CHLC/ (3) MIT SNP数据库 (http://www-genome.wi.mit.edu/SNP/human/index.html): 由美国麻省理工学院建立，包括数千条已经定位的SNP，可以通过 指定染色体的某一区域查询SNP