第二十五章基因结构分析的基本策略讲解材料
基因结构与表达分析.ppt
基线：扩增曲线中的水平部分，为空白或 背景信号。
阈值（临界点）:
扩增信号进入指数增长期的最下限， 即由基线期进入指数增长期的拐点。
值:
从基线到指数增长的拐点所对应的循环次数。
值与[]0的关系
标准曲线：值对[]0作图
3. 反向（ ）
对已知片段两侧的未知序列进行扩 增和研究。
用限制性内切酶A消化 用T4连接酶环化
自动测序步骤
4种带有不同荧光染料标记的终止物
测序反应
反应产物毛细管电泳分离
激光激发不同大小片段上的荧光分子， 发射出四种不同波长的荧光
三、化学降解法
将待测片段3′或5′端进行同位素标记，标记 的片段分成四个反应，分别用不同的化学试剂 处理，造成碱基特异性切割，使片段分别于某 一种碱基处断裂。
化学降解G反应模式图
实时应用：用于基因拷贝数和表达定 量分析。
荧光标记方法 ①荧光染料
I 作用机理
每形成一个双链，就有一定数量的染料
②
寡核苷酸探针的5′端标记一个荧光报 告基团（ ），3′端标记一个荧光淬灭基团 （ ）。
③
探针具有发夹结构，5′端标记荧光 报告基团，3′端标记淬灭基团。
终点量是经过扩增的量，存在 部分失真，起点定量重现性好，终 点定量误差大。
硫酸二甲酯
哌啶
第三节 聚合酶链式反应
()
一、技术原理 二、耐热聚合酶 三、引物设计原则 四、条件的优化
一、技术原理
5
模板 引物 聚合酶 2+
5
5
Cycle 1
1 52
5 5
5 5
Cycle 2
5 5
5 5
Cycle 3
5
5
基因功能分析的基本策略
基因功能分析的重要性
基因功能分析是理解生物学过程和疾病机制的关键，有助于发现新的治疗靶点和发展个性化医疗策略。
通过基因功能分析，可以深入了解基因与表型之间的关系，为遗传性疾病和复杂性疾病的预防、诊断 和治疗提供科学依据。
详细描述：基因变异与药物反应关联分析旨在了解不同基因变异对药物 疗效和副作用的影响。这种分析有助于实现个性化用药，提高治疗效果
并减少副作用。
通过以上三种策略，基因功能分析有助于深入了解基因与疾病的关系， 为疾病的预防、诊断和治疗提供有力支持。
基因功能研究的挑战与展望
基因功能研究的挑 战
技术限制
目前的技术手段在研究基因功能时仍存在局限性，例如难以对所有 基因进行全面研究，难以精确分析基因间的相互作用。
04
数据处理与分析
对收集到的数据进行处理、统计分析 和可视化，挖掘基因功能相关的模式 和规律。
基因表达分析
基因表达的检测方法
基因芯片技术
通过微阵列芯片检测基因 表达谱，可同时检测大量 基因的表达水平。
测序技术
利用高通量测序技术，对 特定组织或细胞中的基因 表达进行全面检测。
荧光定量PCR
通过荧光染料或探针，实 时监测PCR扩增过程中荧 光信号的变化，从而确定 基因表达量。
跨学科合作 基因功能研究需要多学科的交叉合作，包括生物 学、医学、化学、物理学等，以更全面地理解基 因的功能。
个性化医疗 随着基因功能研究的深入，将有助于实现基于个 体基因信息的个性化医疗，提高疾病预防和治疗 效果。
未来研究方向
深入研究基因间的相互作用
未来研究将更深入地探索基因间的相互作用， 以更准确地理解基因的功能。
第二十五章基因结构分析的基本策略共80页PPT
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼
高中生物教案：了解基因的结构和功能
高中生物教案：了解基因的结构和功能一、基因的结构与功能的定义与概述基因作为生物体遗传信息的基本单位，对生物的结构和功能起着决定性的作用。
了解基因的结构与功能，是理解生命本质、遗传规律以及进化过程的重要一环。
本文将围绕基因的结构和功能展开，分为三个主要部分进行讲解。
二、基因的结构基因是由DNA分子组成的，包含了决定生物个体性状的信息。
DNA由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、鳗状核嘧啶）组成，通过不同顺序排列而形成了不同的基因。
基因的结构主要由编码区、非编码区和调控区组成。
1. 编码区：基因中的编码区域决定了蛋白质的氨基酸序列。
人类基因组中只有大约2%的DNA编码蛋白质，这部分编码区域也被称为外显子。
外显子编码的氨基酸序列决定了蛋白质的结构和功能。
2. 非编码区：基因中的非编码区域占据了大部分的DNA序列。
这些非编码区域被称为内含子，对蛋白质的合成没有直接作用。
然而，最新研究表明，非编码区域在后转录调控中具有重要的功能，参与表观遗传调控以及多种非编码RNA的合成。
3. 调控区：基因中的调控区域起着控制基因表达的重要作用。
这些区域包括启动子、增强子、转录因子结合位点等。
调控区域的作用是通过与转录因子结合，调控基因的表达水平。
基因的结构与功能密切相关，不同区域的相互作用决定了基因的表达模式和调控水平。
三、基因的功能基因的功能主要表现在蛋白质的合成和遗传信息的传递中。
1. 蛋白质的合成：基因在指导蛋白质的合成中起到重要作用。
基因编码的信息通过转录和翻译过程转化为蛋白质的氨基酸序列。
蛋白质是生物体内重要的功能分子，承担着多种生理功能，如酶的催化作用、结构蛋白的构建等。
2. 遗传信息的传递：基因作为遗传信息的携带者，通过传代遗传来传递个体特性。
基因通过传代的方式将个体的性状传递给后代，决定了后代的遗传特征。
基因通过遗传方式影响个体形态、生理和行为特征，形成个体间的遗传差异。
四、基因在进化中的作用基因的结构和功能在进化过程中起着重要作用。
基因功能分析的基本策略
•微卫星序列 •诱导表 达启动子
•外源基因
•微卫星序列
基因功能分析的基本策略
基因功能分析的基本策略
2) 胚胎干细胞法
z 胚胎干细胞(embryo stem cells, ES 细胞)： y 可人工培养增殖的小鼠胚泡发育期胚胎细 胞，当把这种胚胎细胞重新导入另一胚泡 期的胚胎之后，它仍然保持着分化成其他 类型细胞的能力。
z 基因敲除ES细胞注射入胚泡 z 胚泡植入假孕小鼠的子宫 z 嵌合体的杂交育种：同源重组只发生在一
条染色体上，因而同源重组后只能得到嵌 合体，将嵌合体杂交，即可得到纯合子。
•×
基因功能分析的基本策略
基因功能分析的基本策略
基因敲除和 RNA 干扰
z 基因敲除是在基因水平将某个基因定点去除， 动物整体水平。
•neo
r
•G418正筛选，细胞存活
基因功能分析的基本策略
打靶载体的负筛选
• tk1 HB1 neor HB2 tk2
•染色体
•染色体
•非特异性整合
•GCV负筛选，细胞死亡
基因功能分析的基本策略
PCR 鉴定
z 在打靶载体的 HB1 和 HB2 之间，加上一个 载体和鼠的基因组中都没有的独特DNA 序 列（US）。
1. 上游—基因改造和载体构建
▪ 外源基因: 完整的转录单位, 由顺式作用元件、结构
基因和转录终止信号组成。
▪ 报告基因 (reporter gene) : 在表达载体中引入易于
检测的提示重组体存在的基因。GFP、 LacZ、AP、 LUC。
▪ 融合基因 (fusion gene): 将特定的目的基因与报告
z ES 细胞具有与胚胎细胞相似的形态特征和分 化特性。
第二十五章基因结构分析的基本策略
•BLAST：
是检索相关的序列，结构，和参考
文献的能力
是一个NCBI开发的序列相似搜索程序，还可作
为鉴别基因和遗传特点的手段
•NCBI 提 供 的 附 加 软 件 工 具 有 ： 开 放 阅 读 框 寻 觅 器 （ORF Finder），电子PCR，和序列提交工具， Sequin和BankIt
目录
1. cDNA克隆测序
mRNA
CCCCC
cDNA第一链
cDNA第二链
nGGGG
nCCCC cDNA第一链
mRNA
AAAAAn AAAAAn AAAAAn
目录
(2) Genome
•即基因组数据库，提供了多种基因组、完全染 色体、重叠序列图谱以及一体化基因物理图谱
(3) Structures
•即结构数据库或称分子模型数据库(MMDB)， 包含来自X线晶体学和三维结构的实验数据
•NCBI 已 经 将 结 构 数 据 交 叉 链 接 到 书 目 信 息 、 序 列 数 据 库 和 NCBI的Taxonomy中运用NCBI的3D结构浏览器和Cn3D，可 以很容易地从Entrez获得分子的分子结构间相互作用的图像
•输入关键词，选择合适的程序
目录
•向下拉寻找符合目标的条目
目录
•点击此条打开连接
目录
•向下拉寻找关注的内容
目录
•可以直接拷贝保存相关内容
•凡是连接的地方都可以点击查看
目录
3. NCBI数据库搜索工具
•En息的
搜寻和检索工具 •Entrez的一个强大和独特的特点
目录
点击核酸序列blast，在框内输入序列：
目录
选择搜索条件：
目录
基因分析的基本策略
基因分析的基本策略引言基因分析是生物领域中一项重要的研究工具，通过对基因的分析可以揭示生物的遗传信息、功能以及与疾病相关的遗传变异。
基因分析的基本策略是一系列针对基因组的实验和计算方法，旨在深入理解基因的结构、功能和作用机制。
本文将介绍基因分析的基本策略和常用的分析方法。
1. 基因组测序基因组测序是基因分析的第一步，通过测序技术可以获取基因组的完整序列。
现代基因组测序技术包括传统的链终止法（Sanger测序），以及高通量测序技术，如 Illumina HiSeq、Pacific Biosciences 和Oxford Nanopore Technologies 等。
基因组测序的产出是一系列的DNA片段，通过生物信息学工具进行序列拼接和组装，可以得到完整的基因组序列。
2. 基因注释基因注释是对基因组进行功能和结构的标注，将序列信息翻译成有意义的生物学信息。
基因注释可以分为结构注释和功能注释两个层次。
结构注释结构注释主要用于预测基因的结构和组织结构。
常见的结构注释方法包括基因预测、剪接位点预测和重复序列识别等。
基因预测是确定基因的位置和转录本的起始和终止位点的过程。
剪接位点预测用于确定基因的剪接方式，即基因转录本的选择性剪接。
重复序列识别可以帮助鉴定基因组中的重复序列，例如转座子等。
功能注释功能注释主要通过比对基因组序列和已知功能基因库，将未知基因序列进行功能注释。
常见的功能注释方法包括BLAST、GO富集分析和KEGG通路分析等。
BLAST是一种比对算法，可以通过比对基因组序列和已知序列库，找到相似的序列并推断基因的功能。
GO富集分析是根据基因的注释信息，统计出某一功能术语在基因集中的富集程度，从而推断基因集的功能。
KEGG通路分析则是通过比对基因组序列和KEGG数据库，分析基因在代谢通路中的功能。
3. 基因表达分析基因表达分析是研究基因在不同条件下的表达水平和变化趋势。
通过基因表达分析可以了解基因在发育和疾病等生物过程中的功能和调控机制。
基因结构与表达分析的基本策略课件
DNA序列分析—DNA测序，1977 聚合酶链式反应—DNA扩增，1985 DNA重组技术—基因克隆，1973
基因结构与表达分析的基本策略课件
1
主要内容
一、DNA序列分析
二、核酸分子杂交 三、聚合酶链式反应 四、基因芯片和微阵列
五、 Western免疫印迹
基因结构与表达分析的基本策略课件
这一技术类似于用吸墨纸吸收纸张上的 墨迹，因此称之为“blotting”, 译为印迹 技术。
基因结构与表达分析的基本策略课件
32
探针技术
用放射性核素、生物素或荧光染料标 记其末端或全链的已知序列的多聚核苷酸 链被称为“探针”。
探针可以与固定在NC膜上的核苷酸结 合，判断是否有同源的核酸分子存在。
基因结构与表达分析的基本策略课件
The Nobel Prize in Chemistry 1993
基因结构与表达分析的基本策略课件
51
The replication of DNA
基因结构与表达分析的基本策略课件
52
原理：PCR是模拟天然DNA复制过 程，利用DNA 聚合酶催化一对引物 间特异DNA片段合成的体外扩增技 术。 其主要热循环过程为：变性、 退火、延伸三个步骤。
（一）PCR技术原理 （二）耐热DNA聚合酶 （三）PCR引物及设计原则 （四）PCR条件的优化 （五）PCR改进技术
（六）其它PCR技术 基因结构与表达分析的基本策略课件
50
（一）PCR技术原理
聚合酶链式反应(PCR) :
Mullis K. 1985年
发明的一种模拟天然
DNA复制过程的核酸
体外扩增技术。
基因结构与表达分析的基本策略课件
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•而FASTA Report格式仅包括检出序列的简要特征描述。
目录
例如：人EPO基因序列检索
•输入关键词，选择合适的程序
目录
•向下拉寻找符合目标的条目
目录
•点击此条打开连接
目录
•向下拉寻找关注的内容
目录
•可以直接拷贝保存相关内容
•凡是连接的地方都可以点击查看
目录
3. NCBI数据库搜索工具
目录
目录
1. 各种数据库的介绍
(1) Nucleotide
•该数据库由国际核苷酸序列数据库成员美国 国立卫生研究院GenBank、日本DNA数据库 (DDBJ)和英国Hinxton Hall的欧洲分子生物学 实验室数据库(EMBL）三部分数据组成 •三个组织每天交换各自数据库中的新增序列 实现数据共享
目录
(2) Genome
•即基因组数据库，提供了多种基因组、完全染 色体、重叠序列图谱以及一体化基因物理图谱
(3) Structures
•即结构数据库或称分子模型数据库(MMDB)， 包含来自X线晶体学和三维结构的实验数据
•NCBI 已 经 将 结 构 数 据 交 叉 链 接 到 书 目 信 息 、 序 列 数 据 库 和 NCBI的Taxonomy中运用NCBI的3D结构像
目录
点击核酸序列blast，在框内输入序列：
目录
选择搜索条件：
目录
选择特殊程序：
目录
比较两个序列之间的相似性：
目录
以上仅简介了NCBI相关数据库及工具软 件关于其他数据库及软件工具等信息见书中 第二十五章表1-5。
目录
第二节 基因转录起始点的鉴定
目录
主要内容： 一、基因转录起始点的序列特征 二、基因转录起始点的序列分析
目录
•Entrez:
目录
•BLAST:
目录
•BLAST程序
程序 Blastp Blastn Blastx Tblastn Tblastx
数据库 蛋白质
查询 蛋白质
核苷酸 核苷酸
核苷酸 （翻译）
蛋白质
核苷酸 （翻译）
蛋白质
核苷酸 （翻译）
核苷酸 （翻译）
内容 使用取代矩阵寻找较远的关系： 可以进行SEG过滤 寻找较高分值的匹配，对较远关系 不太适用 对于新的DNA序列和ESTs的分析极 为有用 对于寻找数据库中没有标注的编码 区极为有用 对于分析EST极为有用
检索和比对分析
目录
•基因或DNA序列比对
•就是在数据库中对基因序列或DNA序列进行
比对分析，以其能够推测出其结构、功能及在
进化上的联系.
直接的数量关系
•比对方法： 1. 双重比对 2. 多序列比对
序列比对目的：
•判断两个或多个序列间是 否具有足够的相似性
从而判断二者之间是否具 有同源性
进化上曾具有共同祖先
•其他：书目，杂志，文章引用匹配等
目录
2. NCBI数据库检索
•在检索框中输入检索词，检索词间默认逻辑关 系为AND，检索规则基本同PubMed
•可 以 通 过 下 拉 菜 单 选 择 记 录 的 显 示 格 式 ， 通 常 选 择 GenBank Report格式或FASTA Report格式。
目录
目录
•NCBI数据库
NCBI首先创建GenBank数据库
•于 1991 年 开 发 了 Entrez 数 据 库 检 索 系 统 ， 该 系 统 整 合 了 GenBank、EMBL、PIR和SWISS-PROT等数据库的序列信息 以及MEDLINE有关序列的文献信息，并通过相关链接，将他 们有机地结合在一起
第二十五章
基因结构分析的基本 策略
Basic strategy for analyzing gene structure
目录
主要内容： 第一节 基因序列结构的生物信息学检索和比对
分析 第二节 基因转录起始点的鉴定 第三节 启动子的结构及功能分析 第四节 编码序列结构分析
目录
第一节 基因序列结构的生物信息学
•当选择GenBank Report格式后，屏幕显示较完整的基因记录，包 括 ： 基 因 位 点 (Locus ） 、 基 因 定 义 (Definition ） 、 基 因 存 取 号 (Accession）、 核酸编号(NID ）、关键词(Keywords）、 来源 (Source）、组织分类(Organism)、参考文献(Reference)、 著者 (Author ） 、 题 目 (Title ） 、 期 刊 (Journal ） 、 Medline 存 取 号 (Medline）、序列特征(Features）、基因(Gene）、CDS（cDNA）、 等位基因(Allele） 对等的肽(Mat-Peptide ）、计算碱基数(Base Count）、原序列(Origin）。
目录
(4) Taxonomy
•即生物学门类数据库，可以按生物学门类进行检 索或浏览其核苷酸序列、蛋白质序列、结构等
(5) PopSet
•包含研究一个人群、一个种系发生或描述人群 变化的一组组联合序列 •PopSet既包含了核酸序列数据又包含了蛋白质 序列数据
目录
(7) 文献数据库
•PubMed：生物医药科学的检索系统 •OMIM：孟德尔遗传学数据库是人类基因和基 因疾病的目录数据库 •该数据库包括原文信息、图片和参考信息， 同 时 还 可 以 链 接 到 Entrez 系 统 MEDLINE 数 据库中相关文献和序列信息
•Entrez：
是一个用以整合NCBI数据库中信息的
搜寻和检索工具 •Entrez的一个强大和独特的特点
•BLAST：
是检索相关的序列，结构，和参考
文献的能力
➢
是一个NCBI开发的序列相似搜索程序，还可作
为鉴别基因和遗传特点的手段 ➢
•NCBI 提 供 的 附 加 软 件 工 具 有 ： 开 放 阅 读 框 寻 觅 器 （ORF Finder），电子PCR，和序列提交工具， Sequin和BankIt