基因组的特点
基因组的特点
真核生物基因组的特点：
1.基因组较大。真核生物的基因组由多条线形的染色体构成，每条染色体有一个线形的DNA分子，每个DNA分子有多个复制起点；
2.不存在操纵子结构。真核生物的同一个基因簇的基因，不会像原核生物的操纵子结构那样，转录到同一个mRNA上；
3.存在大量的重复序列。真核生物的基因组里存在大量重复序列，通过其重复程度可将其分成高度重复序列、中度重复序列、低度重复序列和单一序列；
4.有断裂基因。大多数真核生物为蛋白质编码的基因都含有“居间序列”，即不为多肽编码，其转录产物在mRNA前体的加工过程中被切除的成分；
5.真核生物基因转录产物为单顺反子；
6.功能相关基因构成各种基因家族。
原核生物基因组的特点：
1.基因组较小，通常只有一个环形或线形的DNA分子；
2.通常只有一个DNA复制起点；
3.非编码区主要是调控序列；
4.存在可移动的DNA序列；
5.基因密度非常高，基因组中编码区大于非编码区；
6.结构基因没有内含子，多为单拷贝，结构基因无重叠现象；
7.重复序列很少，重复片段为转座子；
8.有编码同工酶的等基因；
9.基因组的大部分序列是用来编码蛋白质的，基因之间的间隔序列很短；
10.功能相关的序列常串连在一起，由共同的调控元件调控，并转录成同一mRNA分子，可指导多种蛋白质的合成，这种结构称操纵子。
病毒基因组的特点：
1.不同病毒基因组大小相差较大；
2.不同病毒基因组可以是不同结构的核酸；
3.除逆转录病毒外，通常为单倍体基因组；
4.有的病毒基因组是连续的，有的病毒基因组分节段；
5.有的基因有内含子；
6.病毒基因组大部分为编码序列；
7.基因重叠，即同一段DNA片段能够编码两种或两种以上的蛋白质分子，这种现象在其他生物细胞中仅见于线粒体和质粒DNA。
原核生物基因组和真核生物基因组比较区别
原核生物基因组和真核生物基因组的区别： 1、真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基因。还包括叶绿体、线粒体的基因组。 原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。 2、原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序 （unique-sequences），DNA仅有少量的重复顺序和基因。 真核生物基因组存在大量的非编码序列。包括： .内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。真核生物的基因组的重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系。 3、原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上。转座因子一般都是整合在基因组中。 真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器DNA，如线粒体和叶绿体的DNA，为双链环状，可自主复制。有的真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物。 4、原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核（nucleoid）。 真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。 5、真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，如RNA病毒。 原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别 由真核细胞构成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。真核细胞与原核细胞的主要区别是：
【从细胞结构】 1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核 2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。 真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。 3.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。 真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。 4.原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构，但后者既没有自己特有的基因组，也没有自己特有的合成系统。真核生物的植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷 酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用的膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体。 【从基因组结构】 1.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。 2.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。 3.真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链
人类基因组计划及其意义
人类基因组计划及其意义 摘要：人类基因组计划意义深远，对人类健康、中医药、当代科学研究方法、甚至是商 业等都有影响。 关键词：人类基因组计划意义 人类从古至今都想揭开生命的奥秘，都想了解人类自身，探究人的生老病死是怎么一回事。于是人人心中都有一个疑问：到底什么是生命？但是由于当时知识与技术的限制，人类的疑问得不到科学合理的解释。美国东部时间2000年6月26日，国际人类基因组计划（Human Genome Project ,HGP）的美、英、法、德、日、中6国协作组向世界联合宣布：人类生命蓝图人类基因组“工作框架图”已经完成。它的问世标志着人类在研究自身规律的过程中迈出了至关重要的一步，也预示着人类在探索生命奥秘的历史进程中翻开了新的篇章。 什么是人类基因组计划？ 生物学的原理告诉我们，基因是染色体上的DNA双螺旋链的一段，它由四种碱基通过不同的排列组合而成，并在特定的条件下表达遗传信息和表现特定功能，是生物性状遗传的基本功能单位。基因组指合成具有生物功能的蛋白质多肽链或RNA所必须的全部DNA序列。1985年美国科学家诺贝尔奖获得者杜伯克首先提出了人类基因组计划，目的在于通过国际间的合作，识别人类DNA中所有的十万个以上的基因，测定人类DNA的30亿个碱基对顺序，以建立详细的人类基因组遗传图和物理图，解读人类基因组中所有的基因，最终解读人类生、老、病、死的遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面认识自我。 人类基因组计划的意义 首先，获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。在不远的将来，根据每个人DNA序列的差异，可了解不同个体对疾病的抵抗力，依照每个人的“基因特点”对症下药，这便是21世纪的医学——个体化医学。更重要的是，通过基因治疗，不但可预防当事人日后发生疾病，还可预防其后代发生同样的疾病。 第二，破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的了解。同时，人类基因组图谱对揭示人类发展、进化的历史具有重要意义。对进化的研究，不再建立在假说的基础上，利用比较基因组学，通过研究古代DNA，可揭示生命进化的奥秘以及古今生物的联系，帮助人们更好地认识人类在自然界中的地位。 人类基因组计划带来的革命 1.基因治疗 人类基因组计划将为基因治疗技术的发展提供基础性的支持，对特异致病基因的研究，无疑会给基因治疗技术针对性地指明方向，加速这一技术的发展。基因治疗就是利用基因工程的手段，通过向人体导入功能基因，修补、改变相应的缺陷基因，以对相关疾病进行治疗和预防。对基因治疗的临床研究早在十年前就开始了，90年美国研究人员对一个4岁的小女孩施行了基因治疗，使她的病情大大好转。十年来，基因治疗技术在实验过程中取得了不少的成果，载体的改进和靶细胞的选择使基因治疗技术的效果也不断提高。 2.基因工程药物研究
人类基因组测序
人类基因组测序 人类基因组（英语：Human genome）又译人类基因体。是人类（Homo sapiens）的基因组。共组成23对染色体，分别是22对体染色体和性染色体X染色体与Y染色体。含有约31.6亿个DNA碱基对。碱基对是以氢键相结合的两个含氮碱基，以A、T、C、G四种碱基排列成碱基序列。其中一部分的碱基对组成了大约20000到25000个基因。1990年～1998年，人类基因组序列已完成和正在测序的共计约330Mb，占人基因组的11％左右；已识别出人类疾病相关的基因200个左右。此外，细菌、古细菌、支原体和酵母等17种生物的全基因组的测序已经完成。 值得一提的是，企业与研究部门的携手，将大大地促进测序工作的完成。美国的基因组研究所（The Institute of Genome Research, TIGR）与PE（Perkin-Elmar）公司合作建立新公司，三年内投资2亿美元，预计于2002年完成全序列的测定。这一进度将比美国政府资助的HGP的预定目标提前三年。美国加州的一家遗传学数据公司(Incyte)宣布（1998年〕，两年内测定基因组中的蛋白质编码序列以及密码子中的单核苷酸的多态性，最后将绘制一幅人的10万个基因的定位图。与Incyte公司合作的HGS（Human Genome Science）公司的负责人宣称，截止1998年8月，该公司已鉴定出10万多个基因（人体基因约为12万个），并且得到了95％以上基因的EST （expressed sequence tag）或其部分序列。 1998年9月14日美国国家人类基因组计划研究所（NHGRI）和美国能源部基因组研究计划的负责人在一次咨询会议上宣布，美国政府资助的人类基因组计划将于2001年完成大部分蛋白质编码区的测序，约占基因组的三分之一，测序的差错率不超过万分之一。同时还要完成一幅“工作草图”，至少覆盖基因组的90％，差错率为百分之一。2003年完成基因组测序，差错率为万分之一。这一时间表显示，计划将比开始的目标提前两年完成。 2003年4月14日，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯?柯林斯博士隆重宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。 这样，由美、英、日、法、德和中国科学家经过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图，在人类揭示生命奥秘、认识自我的漫漫长路上又迈出了重要的一步。 基因是生命遗传的基本单位。由30亿个碱基对组成的人类基因组，蕴藏着生命的奥秘。始于1990年的国际人类基因组计划，被誉为生命科学的“登月”计划，原计划于2005年完
生物信息学概论
2013/5/23
生物信息学概论
2013-5
提纲
1. 发展简史 2. 主要研究领域 3. 软件和工具
1. 发展简史
1946年 1946 年
美国生产出第一台全自动电子数字计算机“埃尼阿克”
1
2013/5/23
1. 发展简史
1955年 1955 年
Frederick Sanger determined the complete amino acid sequence of insulin in 1955 and earned him his first Nobel prize in Chemistry in 1958.
1. 发展简史
1965年 1965 年
The first Atlas of Protein Sequence and Structure contained sequence information on 65 proteins.
Dr. Margaret Oakley Dayhoff (1925-1983) was a pioneer in the use of computers in chemistry and biology, beginning with her PhD thesis project in 1948. Her work was multi-disciplinary, and used her knowledge of chemistry, mathematics, biology and computer science to develop an entirely new field. She is credited today as a founder of the field of Bioinformatics.
1. 发展简史
1965年 1965 年
First use of molecular sequences for evolutionary studies
One of the founding fathers of the field of molecular evolution
Zuckerkandl, E. and Pauling, L. (1965). "Molecules as documents of evolutionary history." Journal of theoretical biology 8(2): 357.
2
人类基因组计划原理和基本步骤
人类基因组计划原理和基本步骤 人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。 序列图的绘制主要采用两大策略: 即逐个克隆法（Clone by Clone）和全基因组鸟枪法（Whole Genome Shot-gun)。 逐个克隆法的原理 逐个克隆法的原理是Sanger双末端终止法。人类基因组框架图全部采用基于Sanger 双脱氧原理的自动化毛细管测序。在1977年，英国人Frederick Sanger 创建了双脱氧链末端合成终止法（chain termination method），简称Sanger法、双脱氧法或酶法。他发现如果在DNA复制过程中掺入ddNTP，就会产生一系列末端终止的DNA链，并能通过电泳按长度分辨。不同末端终止DNA链的长度是由掺入到新合成链上随机位置的ddNTP决定的。 Sanger双末端终止法的基本原理是利用DNA聚合酶，以待测单链DNA为模板，以dNTP为底物，设立四种相互独立的测序反应体系，在每个反应体系中加入不同的双脱氧核苷三磷酸（dideoxyribonucleoside triphosphate，ddNTP）作为链延伸终止剂。具体实验是通过PCR来完成的，但与普通PCR不同，它只需要一个引物而不是一对。在4个相同的反应体系中分别加入普通的dNTP以及4种不同的ddNTP（比如体系1里面缺少dATP，而有ddATP,以此类推）。假设四个体系中分别加入的是ddATP, ddGTP, ddCTP和ddGTP 我们就分别把这个叫做A，G，C，T体系，然后每个体系中，会在遇到相应碱基的时候停止反应，这样就产生了一系列长度不一并且分别在以A,G,C,T时终止的DNA片段，比如A 体系中的DNA片段，都是以A结尾的DNA。通过高分辨率的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，放射自显影检测后，从凝胶底部到顶部按5′→3′方向读出新合成链序列，由此推知待测模板链的序列。 逐个克隆法基本步骤 逐个克隆法的基本步骤是：物理图谱的构建→BAC克隆的筛选→“工作框架图”的构建→序列的全组装与“完成图”构建。 物理图谱的构建的基本步骤如下：确定各STS序列及其在基因组中的位置→大插入片段基因组文库的构建（BAC文库）→以特定STS为标记筛选并定位克隆→含有STS的克隆在基因组中排序。 BAC克隆的筛选的基本步骤如下：用NotI、SacI等处理基因组，通过脉冲场凝胶电泳得200Kb左右的大片段DNA→纯化后与载体连接，得到插有外源DNA片段的BAC载体→通过电转化将连接产物导入大肠杆菌感受态细胞，在含有抗生素的筛选培养基中筛选带有相同外源DNA片段的单克隆菌落→“STS-PCR反应池”方案筛选种子克隆→相互间具有重叠片段的BAC克隆根据STS信息组装成contig，并定位于基因组上。 值得注意的是，STS的密度尚未达到绘制高精度物理图谱的要求，且在基因组中的分布不均匀，造成很多区域没有阳性克隆覆盖,形成空洞。因此需用指纹图谱（FPC法）或末端序列（Walking by End Sequence)步移等手段对种子克隆进行延伸，形成连续克隆群。利用延伸方法筛选得到的克隆称为延伸克隆。 “工作框架图”的构建：根据序列与STS database进行blastn比较结果，将克隆定位末端序的比较，判定延伸在contig外的一端序列。并可及时进行walking，筛选新的克隆。 鸟枪法 鸟枪法或霰弹法是一个高度计算机化的方法，它是先把基因组随机分成已知长度(2000个碱基对、1万个碱基对、5万个碱基对)的片段，然后用数学算法将这些片段组装成毗邻的
宏基因组学概述
宏基因组学概述
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宏基因组学概述 王莹，马伊鸣 （北京交通大学土木建筑工程学院环境140２班） 摘要:随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物生态学和环境微生物学研究中的广泛应用，促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——微生物环境基因组学(又叫宏基因组学、元基因组学，英文名Mｅｔａｇenomics)的产生和快速发展。宏基因组学通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNＡ,构建宏基因组文库，利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能．在短短几年内,宏基因组学研究已渗透到各个领域，包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等,并在医药、替代能源、环境修复、生物技术，农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值。本文对宏基因组学的主要研究方法、热点内容及发展趋势进行了综述 关键词:宏基因组宏基因组学环境基因组学基因文库的构建 Mａcｒo summary of Ｍetagenｏｍｉcs WanｇＹｉng，Ma Ｙi-Mｉｎｇ (BeｉjinｇＪiaoｔｏngUniｖeｒsiｔy, Inｓtitute of civiｌ enｇｉneerｉｎｇ,）Key ｗords:Metａgenｏmｅ; Ｍetagenoｍiｃs;The eｎviｒｏｎｍental genｏmics 宏基因组学（Meｔａgeｎomｉｃｓ)又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNＡ,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质（或获得新基因）的新理念和新方法。其主要含义是:对特定环境中全部微生物的总DNA(也称宏基因组，metａgeｎomｉc)进行克隆,并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质；或者根据ｒDNA数据库设计引物,通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。 1.起源 宏基因组学这一概念最早是在19９８年由威斯康辛大学植物病理学部门的Jo Haｎｄelsman等提出的,是源于将来自环境中基因集可以在某种程度上当成一个单个基因组研究分析的想法，而宏的英文是"meta－"，具有更高层组织结构和动态变化的含义。后来伯克利分校的研究人员Kevin Chen和LｉoｒPaｃｈｔer将宏基因组定义为"应用现代基因组学的技术直接研究自然状态下的微生物的有机群落,而不需要在实验室中分离单一的菌株"的科学。 2 研究对象 宏基因组学(Ｍeｔagenｏｍics)是将环境中全部微生物的遗传信息看作一个整体自上而下地研究微生物与自然环境或生物体之间的关系。宏基因组学不仅克服了微生物难以培养的困难, 而且还可以结合生物信息学的方法, 揭示微生物之间、微生物与环境之间相互作用的规律, 大大拓展了微生物学的研究思路与方法, 为从群落结构水平上全面认识微生物的生态特征和功能开辟了新的途径。目前, 微生物宏基因组学已经成为微生物研究的热点和前沿, 广泛应用于气候变化、水处理工程系统、极端环境、人体肠道、石油污染、生物冶金等领域, 取得了一系列引人瞩目的重要成果。 3 研究方法
人类基因组用户指南
人类基因组用户指南 编者：人类基因组计划将于2003年完成，人类基因组数据库成为人类的巨大财富。它对所有公众开放，每个人都有权免费使用这些强大的资源，从而成为生物医学研究者必不可少的工具。但是，面对日益增长的浩瀚的数据海洋，怎样有效地利用它而不至于迷失其中，是一个严峻的问题。据wellcome Trust去年的一项调查，使用序列数据库的研究人员中，只有一半的人能够完全熟悉基因组数据库提供的服务。针对这种情况，今年9月份，Nature genetics特别出了一本“人类基因组用户指南”，以提问的形式详细讲解了人类基因组数据库的结构和使用方法，带领我们一步步深入其中，获取有用的信息。它是我们开启人类基因组数据宝库的一把金钥匙。我们将节选一些内容介绍给读者，希望对大家有所帮助。读者也可以上Nature杂志网站（https://www.360docs.net/doc/c75660770.html,）看原文，这本用户指南的电子版是免费的。 问题1：如何找到一个感兴趣的基因并确定其结构？一旦基因在图谱上被定位，又如何方便地检测到同一区域的其它基因？ 可借此问题介绍3个主要的基因组浏览器。将利用所有3个站点对基因ADAM2进行检测，使读者能对每个站点提供的信息之间的细微的区别有一个正确的认识。 1. 国立生物技术信息中心(NCBI)图谱浏览器(Map Viewer) 可以通过NCBI主页进入NCBI 的人类图谱浏览器，网址为https://www.360docs.net/doc/c75660770.html,/。点击右栏标有“Human map viewer”的超级链接即可进入图谱浏览器的主页。页面上端的符号标明此为Build 29，或NCBI人类基因组的第29次数据装配。Build 29是以2002年4月5日的序列数据为基础而建立的。在它之前的基因组装配称为Build 28，以2001年12月24日的序列数据为基础而建立。想要寻找图谱上的任何信息，比如基因符号、基因库的登录号、标记物名称或疾病名称，只需在“Search for”窗口输入相应的术语名，然后点击“Find”即可。例如，输入“ADAM2”然后点“Find”。而染色体栏“on chromosome(s)” 的窗口会空出以进行基于文本的查找。 结果，浏览器的页面显示了所有人类染色体的示意图，并用指针指出ADAM2在第8号染色体短臂上的位置。搜寻结果表明基因存在于两种NCBI图谱上，Genes_cyto 和Genes_seq。Genes_cyto 指细胞遗传学图谱，而Genes_seq指序列图谱，点击任易一种链接将打开相应的图谱。 这方面及其它NCBI图谱的详细介绍可通过https://www.360docs.net/doc/c75660770.html,/PMGifs/Genomes/humansearch.html.进行查找。若需要了解关于ADAM2更多的情况包括所有可利用的图谱，点击“Map element” 内相应的选项（本例为ADAM2），将会显示ADAM2及少数8p11.2上的相邻序列。三种图谱都将在本视图显示并将在下面进行详细说明，其它例子所用的图谱可通过Maps & Options附加到本视图。 最右边的图谱为主要图谱，此图谱提供了最详细的资料。本例中的主要图谱即为
人类基因组计划
人类基因组计划 一、什么是基因和基因组 1、基因：DNA分子上具有特定遗传效应的一段特定的核苷酸序列。遗传效应：有蛋白质产物或RNA产物或对其它基因起调节效应的功能。 2、基因组：是一个单倍体染色体组中所包含的全部遗传物质。有核基因组和线拉体基因组之分。 二、人类基因组结构 人类基因组结构庞大、复杂：基因组DNA总长度为3×109bp，3-4万个基因分布在24条染色体上，非编码区远远多于编码区，占90%以上，结构基因占3%，以单拷贝形式存在。 1、DNA序列中的组成结构可分为3种类型： （1）单一序列(非重复序列、单拷贝序列）占60-65%，绝大多数为蛋白质编码的结构基因 （2）中度重复序列：占20-30%，拷贝数为104-105 ，包括组蛋白基因、免疫球蛋白基因及RNA基因，绝大多数中度重复序列为不编码序列，成为间隔区，如人类Alu序列家族由300bp的短序列构成，重复达30万-50万拷贝，占基因组3-6%。 （3）高度重复序列：又称为卫星DNA 通常是小于10bp的短小序列组成基本单元，重复达105以上，占基因组的10%，不能转录，组成异染色质。 2、结构基因 （1）概念：为蛋白质编码的基因叫-。其DNA序列大多数是不连续的，编码序列之中往往还插入有非编码序列。 （2）结构： 内含子：非编码的序列叫—。 外显子：编码序列的片段叫—。 一个结构基因常常是由多个内含子和多个外显子相间排列组成的。图4-2，n个内含子嵌合排列在n+1外显子之间，故有内外之分。 （3）功能：内含子的长度比外显子的大好几倍，一起转录成RNA以后，必须经过剪接加工过程，将内含子部分切除，使外显子连接起来，才能形成成熟的mRNA，成为翻译蛋白质的模板。内含子，含而不显的片段对基因的表达有重要的调控作用。图4-3。 3、多基因家族和基因簇： （1）多基因家族：真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的一组基因称为基因家族 如血红蛋白基因家族。（指进化过程中由某一个祖先基因经过多次重复和变异所产生的一大类群序列相似、功能相似的基因群。） a、有的集中在一条染色体上共同发挥作用，合成某些蛋白质，如组蛋白基因家族中的5种组蛋白基因集中在7号染色体的长臂上的。 b、有的多基因家族成员是分散存在于几条染色体上，如人的rRNA基因家族成员分别位于13、14、15、 21、22，5条染色体的短臂的核仁组织区中。 每个区中包含几十个rRNA基因单位，大量转录18S rRNA、 28S rRNA、 5.8S rRNA。 假基因：是基因组中因突变而失活的基因，它和同一家族中的活跃基因在结构上和DNA序列上有相似性，但是没有蛋白质产物。（在多基因家族中，有少数成员不产生有功能的蛋白质，这样的基因叫—。假基因与正常基因从序列上看是同源的，但是在进化过程中发生突变丧失了功能活性。） （2）基因簇或超基因：同一基因家族中，一些结构和功能更为相似的基因彼此靠近成串地排列在一起，形成一个基因簇。如人类类α珠蛋白基因族、类β珠蛋白基因族。 在人类基因组中，有中等重复序列构成的大的基因群，包含有几百个功能相关的基因，紧密成簇状排列，称为超基因。如人类组织相容性抗原复合体HLA，及免疫球蛋白的重链和轻链基因。
遗传学概论考试完整试题及答案
名词： 1.性状：生物体或其组成部分所表现的形态特征和生理特征称为性状 2.相对性状：不同生物个体在单位性状上存在不同的表现，这种同一单位性状的相对差 异称为相对性状 3.遗传学：遗传学是生命科学领域中一门新兴的学科，主要是研究遗传与变异的规律和 机制的一门科学。 4.遗传病携带者： 5.基因组:一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中 的全部基因为一个基因组。 6.产前诊断:产前诊断是在遗传咨询的基础上，主要通过遗传学检测和影像学检查，对 高风险胎儿进行明确诊断，通过对患胎的选择性流产达到胎儿选择的目的，从而降低出生缺陷率，提高优生质量和人口素质。 7.完全连锁控制不同性状的非等位基因位于一对同源染色体的不同位置上，子一代杂合 体在产生配子时，连锁基因连在一起不分离，随配子共同传递后代，从而导致不同性状之间表现出完全连锁 8.基因工程:也称遗传操作，从广义上讲指把一种生物的遗传物质转移到另一种生物的细 胞中去，并使这种遗传物质所携带的遗传信息在受体细胞中表达。它包括细胞水平、染色体水平、分子水平等几个方面的遗传操作。即细胞工程、染色体工程、细胞器工程、基因工程等。狭义的就是指基因工程。 9.遗传病:是指由于遗传物质结构或功能改变所导致的疾病。 1.免疫:是机体防御细菌、病毒或异体大分子等抗原性异物侵害的一种保护性生理应， 其作用是识别并排除抗原性微生物及其产物、体衰老和病变细胞及突变细胞等，以维持体内环境的衡和稳定。免疫包括特异性免疫和非特异性免疫两类. 2.先天畸形 3.杂种优势 4.复等位基因：复等位基因是指位于同一基因座位中，一组等位基因的数目在两个以上， 作用类似，都影响同一器官的形状和性质，在遗传上称复等位基因，如A→a1，a2，a3，…就构成一个复等位基因系列。对这一复等位基因系列来讲，每一个体只可能有其中的两个基因。 5.基因型：指生物个体基因组合，表示生物个体的遗传组成，又称遗传型； 6.纯合体：具有一对相同基因的基因型称为纯合基因型如CC和cc；这类生物个体称为纯 合体杂合体：具有一对不同基因的基因型称为杂合基因型如Cc； 7.分离定律定义：一对基因在杂合状态中保持相对的独立性，而在配子形成时，又按原 样分离到不同配子中去的现象。. 解释:生物性状是由遗传因子决定，且每对相对性状由一对遗传因子控制； 2. 显性性状受显性因子(dominant ~)控制，而隐性性状由隐性因子(recessive ~) 控制；只要成对遗传因子中有一个显性因子，生物个体就表现显性性状； 3. 遗传因子在体细胞内成对存在，而在配子中成单存在。体细胞中成对遗传因子分 别来自父本和母本。4. 遗传因子在世代间的传递遵循分离规律(the law of segregation)： 5. (性母细胞中)成对的遗传因子在形成配子时彼此分离、分配到配子中，配子只含 有成对因子中的一个。 而杂种体细胞中，分别来自父母本的成对遗传因子也各自独立，互不混杂；在形成配子时彼此分离、互不影响。 6. 杂种产生含两种不同因子(分别来自父母本)的配子，并且数目相等；各种雌雄配 子受精结合是随机的，即两种遗传因子是随机结合到子代中。 意义：孟德尔的分离规律和自由组合规律是遗传学中最基本、最重要的规律，后来发现的许多遗传学规律都是在它们的基础上产生并建立起来的，它犹如一盏明灯，照亮了近代遗传学发展的前途。自由组合定律一、不同对的等位基因——非等位基因的遗传行为杂合
(整理)人类基因组计划.
人类基因组计划 HGP(Human Genome Projects) 1、HGP简介 ?人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出、于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。 ?诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco于1986年发表短文 《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》（Science, 231: 1055－1056）。 ?文中指出：如果我们想更多地了解肿瘤，我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力？如果我们想理解人类肿瘤，那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对DNA 的详细知识而得到巨大推动。” 什么是基因组(Genome) ?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成 ?人类基因组有两层意义： ——遗传信息 ——遗传物质 ?从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。 人类染色体 HGP的诞生 ?1984年12月Utah州的Alta,White R受美国能源部的委托，主持召开了一个小型会议，讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组的DNA序列的意义。 ?1985年6月，在美国加州举行了一次会议，美国能源部提出了“人类基因组计划”的初步草案。?1986年6月，在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。随后美国能源部宣布实施这一草案。?1987年初，美国能源部与国家医学研究院（NIH）为“人类基因组计划”下拨了启动经费约550万美元，1987年总额近1.66亿美元。同时，美国开始筹建人类基因组计划实验室。 ?1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖金获得者J.Waston出任第一任主任。?1990年，历经5年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组计划”于10月1日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是：拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的分析。 HGP诞生过程中的质疑 ?计划的必要性问题 ?计划的现实性问题 ?科学研究领域的选择问题 ?为什么不选择基因组小的或有经济意义的生物 ?认为?°制图?±是在沙漠里建公路，?°测序?±是把?°垃圾?±分类，选择?°模式动物?±是拼凑?°诺亚方舟?±。
人类基因组计划的重要意义
人类基因组计划的重要意义人类基因组计划(human genome project,HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。 人类基因组计划耗资巨大，该计划的原因如下：人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。 测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，找出它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。 在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。 HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。
我们知道所有生物的遗传物质是DNA，它的总和就是基因组，就人类基因组而言，指合成有功能的人体各类细胞中蛋白质及或多肽链和RNA所必须的全部DNA顺序和结构，人体遗传物质综合就是人类基因组，由大约30亿碱基对组成，分布在细胞核的23对染色体中。人类基因组计划是测定人类基因组的全部DNA序列，从而解读所有遗传密码，揭示生命的所有奥秘。 诺贝尔奖获得者杜伯克于1986年在《科学(Science)》杂志上发表的一篇短文中率先提全面解剖人类基因组的计划。1988年，该计划正式获得美国国会批准，并于1990年10月1日正式启动。其总体规划是：拟在15年内至少投资30亿美元，进行对人类基因组的分析。不久，该计划发展成一个由多国政府支持的国际项目，先后有美、英、日、德、法及中国等6个国家参加。HGP其最初的目标是，用15年时间（1990-2005），构建详细的人类基因组遗传图和物理图，确定人类DNA的全部核苷酸序列，定位全部基因，并对其他生物进行类似研究。1993年，又增加了人类基因的鉴定和分离的内容。其终极目标即：阐明人类基因组全部DNA序列；识别基因；建立储存这些信息的数据库；开发数据分析工具；研究HGP实施所带来的伦理、法律和社会问题。1998年,人类基因组计划增加了基因组多样性研究的内容,强化了功能基因组研究技术平台体系。
原核生物基因组和真核生物基因组比较区别
、真核生物基因组指一个物种地单倍体染色体组()所含有地一整套基因.还包括叶绿体、线粒体地基因组. 原核生物一般只有一个环状地分子，其上所含有地基因为一个基因组. 、原核生物地染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序（），仅有少量地重复顺序和基因.个人收集整理勿做商业用途 真核生物基因组存在大量地非编码序列.包括：.内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复序列.真核生物地基因组地重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系.个人收集整理勿做商业用途 、原核生物地细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子.质粒常为双链环状，可独立复制，有地既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上.转座因子一般都是整合在基因组中.个人收集整理勿做商业用途 真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器，如线粒体和叶绿体地，为双链环状，可自主复制.有地真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物.个人收集整理勿做商业用途 、原核生物地位于细胞地中央，称为类核（）. 真核生物有细胞核，序列压缩为染色体存在于细胞核中. 、真核基因组都是由序列组成，原核基因组还有可能由组成，如病毒. 原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别 由真核细胞构成地生物.包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界.真核细胞与原核细胞地主要区别是： 【从细胞结构】 .真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成地细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正地细胞核，仅有由核酸集中组成地拟核个人收集整理勿做商业用途 .真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有. 真核细胞有发达地微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否. .真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成地微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用.个人收集整理勿做商业用途 真核细胞地核糖体为型，原核生物地为型，两者在化学组成和形态结构上都有明显地区别. .原核细胞功能上与线粒体相当地结构是质膜和由质膜内褶形成地结构，但后者既没有自己特有地基因组，也没有自己特有地合成系统真核生物地植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有地基因组和合成系统.与光合磷酸化相关地电子传递系统位于由叶绿体地内膜内褶形成地片层上.原核生物中地蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用地膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体.个人收集整理勿做商业用途 【从基因组结构】 .真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）地细胞以外，染色体上都有种或种组蛋白与结合，形成核小体；而在原核生物则无.个人收集整理勿做商业用途 .真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）地细胞以外，染色体上都有种或种组蛋白与结合，形成核小体；而在原核生物则无.个人收集整理勿做商业用途 .真核细胞含有地线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有地基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关地电子传递链个人收集整理勿做商业用途 【从遗传过程】 .真核细胞地转录在细胞核中进行，蛋白质地合成在细胞质中进行，而原核细胞地转录与蛋
2017人类基因组研究.doc
(一)阅读《人类基因组研究》，完成习题。 有关人士认为，“人类基因组草图”的测绘成功仅仅预示着一个新的开端，真正的研究工作还只刚刚起步。例如“草图”中留下了许多空白需要填补，不少可能包含着重要医学信息的空白又顽固地拒绝“泄露各自的秘密”。除了最先完成的22号染色体长臂中有3％被证明无法解读外，从那时以来完成的4号染色体也留有很多空白。此外，大约有10％的基因组由于其重复性而根本不可能测序。 据国外有关杂志报道，即使到2003年“人类基因组计划”完成了终图，漏洞依然会存在——某些基因将被忽略不计。而蛋白质作为生命分子三联体的最后一位“成员”，又是迄今为止的研究中最难攻克的堡垒。 全人类只有一个共同的基因组，但是由于各种内外因素的作用，世界上每个人都有差别，这种差别被称为单核苷酸多态性。目前，生物学家己能利用单个DNA中的变体来跟踪人体基因的变异，并藉此评估人类各种生物学现象的奥秘，如健康状况、对疾病的易感性、寿命的长短、人类的起源等等。 人类的大部分DNA都是“垃圾”，几乎不起什么作用或者至少是没有明显的用途。剩下的则是渊源于植物、动物甚至细菌这一最原始生命形式的基因的“大杂烩”。事实上，大量在维系细胞基本功能，如修补和解读DNA方面所必需的基因，与促使细菌保持原状的基因没有什么两样。 我们在回溯生物进化史的过程中又会发现，人类曾与植物、动物以及软体虫和有翅昆虫共同分享无数的基因。例如一种古怪的取名为“声波刺猬”的基因，它对昆虫在成熟中的翅膀生长和发育起着重要作用。这一相同的基因，在人的胚胎中则起着协调手臂生长和发育的作用。所以，人类的基因与某些哺乳动物更为接近也就不足为怪了。例如鼠的基因与人极为相似，它的基因组一直被描述为探明人类基因组的“罗塞塔石碑”(即为解读古埃及象形文字提供线索的石碑)。此外，猩猩的DNA也与人只相差1．5％，因而分析这一看似微不足道的差异，自然有助于揭示人之所以为人的奥秘。 看来，不同物种似乎是通过长期复制、改良和组合现存基因而获得进化的。正是这种逐渐从多细胞有机物中汲取新鲜养分的“复制”过程，才使人类不断进化以至于成为超越低级生命形式的高级动物。所以，有专家将基因比作砖块，“用它既能修车库，也可盖摩天大楼，关键是看你如何运用”。 1．下列对人类基因组研究的描述，最准确的一项是( ) A．据国外有关杂志报道，即使到2003年“人类基因组计划”完成了终图，漏洞依然会存在——很多基因无法解读。 B．“人类基因组草图”的测绘成功仅仅预示着一个新的开端，真正的研究工作还只刚刚起步。 C．人类基因组草图只能描绘90％的基因组，因为大约有10％的基因组由于其重复性而根本不可能测序。 D．迄今为止的研究中，只有作为生命分子三联体的最后一位“成员”——蛋白质尚未攻克。 2．下列对“不同物种似乎是通过长期复制、改良和组合现存基因而获得进化的”这句话的理解，错误的一项是( ) A．我们在回溯生物进化史的过程中又会发现，人类曾与植物、动物以及软体虫和有翅昆虫共同分享无数的基因。 B．人与老鼠的基因极为相似，猩猩的DNA也与人只相差1．5％，人之所以为人的奥秘就在于通过长期复制、改良和组合现存基因而获得进化的。 C．这种逐渐从多细胞有机物中汲取新鲜养分的“复制”过程，才使人类不断进化以至于
人类基因组计划论文
人类基因组计划的重要性 “以破解人类遗传和生老病死之谜，解决人类健康问题为目的的人类基因组计划，对人类自身的生存和发展具有重要的意义。其旨在通过测定人类基因组DNA约3×109对核苷酸的序列，探寻所有人类基因并确定它们在染色体上的位置，明确所有基因的结构和功能，解读人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面认识自我。” 基因作为掌控人类自身性状、特征和遗传的根本因子，以其简单的双螺旋结构、复杂的排列方式，使全世界范围内的每一个人类都有着相同的本质和不同的特质。基因的轰动范围极为广泛，我们身上的每一处体态特征几乎都由基因所决定，大到一个人的身高、外貌，小到一颗牙形的状，甚至是一根头发的直径都与基因有着密不可分的联系。众所周知，基因由五种碱基对以庞大的数量按一定顺序排列组合而成，其本质是核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。在一个活跃的细胞内，特定的基因通过解旋、转录、翻译等一系列过程，来实现RN A、蛋白质等相应物质的合成，这些数以万计的不同形态不同功能的RN A、蛋白质在细胞内外发挥出他们自身的作用，从而达到控制人类机体、完善结构功能、协调组织器官运作的神奇效果。 由以上的事实我们可以看出，要想解开人类自身的秘密，就要从破解基因的密码做起。 人类基因组计划便应运而生了。该计划是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波1罗计划并称为三大科学计划。 “HDP（人类基因组计划）的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。”
植物功能基因组学概述
植物功能基因组学概述 XXX* (XXXXX) 摘要：植物功能基因组学是从整体水平研究基因的功能及表达规律的科学。对植物功能基因组学的研究将助于我们对基因功能的理解和对植物性状的定性改造和利用。本文简要介绍了植物功能基因组学的概念、研究内容和研究方法。 关键词：植物；功能基因组学；ESTs；SAGE Summarize of Plant Functional Genomics XXX （XXXXX） Abstract：Plant functional genomics studies provide a novel approach to the identification of genome-wide gene expression. It is currently being widely focused on the gene expression by transcript profiling and takes us rapidly forward in our understanding of plant biological traits. In this review, comprehensive of concepts, research contents and methodologies regarding plant functional genomics and transcript profiling are described. Key words: Plant; functional genomics; ESTs; SAGE 1 植物功能基因组学 基因组学(Genomics)是20世纪最后10年研究最活跃的领域之一。基因组学是指对所有基因的结构和功能进行分析的一门学科, 1986年由美国科学家Thomas Roderick提出, 兴起于20世纪90年代[1]。基因组学研究分为结构基因组学( structural genomics) 和功能基因组学( functional genomics)。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段, 以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主, 以研究基因序列为目标。功能基因组学(Functional genomics)的研究又被称为后基因组学(Post genomics)研究，它是利用结构基因组学提供的信息和产物，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向对多个基因或蛋白质同时进行系统研究。 植物功能基因组学是植物后基因时代研究的核心内容,它强调发展和应用整体的(基因 组水平或系统水平)实验方法分析基因组序列信息、阐明基因功能,其特点是采用高通量的实验方法结合大规模的数据统计计算方法进行研究。基本策略是从研究单一基因或蛋白质上升到从系统角度研究所有基因或蛋白质。在植物功能基因组学的研究中，拟南芥和水稻是两种最常用的模式植物。目前, 功能基因组学在水稻、拟南芥等模式植物中取得了较快进展, 主要原因在于这两种植物已完成全基因组测序工作[2], 获得了结构基因组数据, 且遗传背景清楚, 易于开展分子生物学研究, 已率先步入后基因组时代。 2 植物功能基因组学研究内容 2、1基因组多样性研究[1] *联系人Tel：XXXXX；E-mail：XXXXX