基因组学
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A
….G A A T T C ….G A A T T C G G A A T T ….G C T T A A G… C T T A A G C C T T A A GC
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什么是基因组和基因组结构？
基因组（genome，1922）：即基数染色体组。 近年来，基因组（genome）更多定义为整套染 色体中所包含的全部基因。 基因组结构：特定单位DNA在染色体上的排列方 式。具体来讲，各种基因和一些特殊序列的DNA 片段在染色体上的排列方式。
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基因组大小
生物 人 拟南芥 水稻 小麦 基因组大小/Mb 3000 100 565 17000
50
51
分子标记 限制酶的命名： 前3个字母代表首次发现该酶的生物属或 种，随后的字母和数字代表该生物的小种和该 酶的次序 EcoRⅡ是Escherichia coli de 的小种R245 中发现的第二个限制性酶。
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分子标记 由于DNA分子巨大，可供限制性酶识别的位 点是很多的，所以1个DNA分子可以被限制性 内切酶切成很多大小不一的片段，而且这些 片段是特异的（因为对1个个体来讲，DNA分 子上碱基顺序是特异的），它可以作为某一 DNA（或含这种DNA的生物）特有的“指 纹” 。
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水稻部分形态标记及标记基因
标记性状
紫色外稃 紫色果皮 褐色果皮 半矮秆 不透明胚乳 糯性胚乳 酚着色 甜性胚乳 舌状叶
标记基因
pr（4） prp-a（1） rc（1） sd1（1） du-1（10） wx（6） Ph（4） sug（8） lg（4）
标记性状
雄性不育 巨大胚 大粒 披叶 窄叶 脆秆 多柱头 抗稻瘟 抗白叶枯
常识和问题： 1、DNA位于染色体上。 2、基因是一段DNA片段。 3、基因位于染色体上。
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4、基因有哪些？基因是怎么排列的（基因 组结构）？ 5、位于染色体上的DNA除组成基因外，是 否还有非基因成分？如何排列？
结构基因、调控基因、tRNA基因、 rRNA基因、合成组蛋白的基因、 转座基因、细胞器基因、假基因
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分子标记 由于生物的DNA含量很高，而它们长期处于这 样一种导致碱基改变的环境中，所以理论上 讲是没有2个个体DNA的碱基顺序是完全相同 的，这种不同我们也称为DNA的多态性。
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那么我们有无办法通过一些方法检测出 DNA的多态性（它们之间的不同）呢？答 案是有的。
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分子标记 其中方法之一是对DNA分子进行測序，检查它 们碱基的排列顺序，然后进行比较，如： A： AUAAGGTTCCUG B： AUAAGGATCCUG
启动子 结构基因
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操纵子
大肠杆菌基因组中，绝大多数基因都以 操纵子（operon）方式组合成表达单 位。操纵子含有一组彼此相邻的结构基 因，基因间隔可以只有1-2bp。大肠杆菌 总共有600个操纵子，每个含2个或更多 的基因。
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乳糖
半乳糖
葡萄糖
乳糖操纵子（lactose operon）
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基因组结构的特征
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分子标记 不同DNA分子（来自不同生物种甚至个 体）经过限制酶酶切产生DNA片段大小 是不同的，这就是所谓限制性片段长度 的多态性RFLP（restriction fragment length polymorphism）。
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分子标记 RFLP：
即限制性片段长度多态性，不同样品DNA经 限制性酶酶解所产生片段大小的差异。
SINE
小卫星 DNA
LINE
DNA 转座子
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第二节
DNA分子标记及其应用
一、遗传标记 二、DNA分子标记
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分子标记 一、遗传标记 1. 定义 遗传标记（genetic marker），即基因标 记，常指突变型。包括： ●形态学标记 ●细胞学标记 ●分子标记 同工酶标记和DNA分子标记
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分子标记 2. 类型 ●形态学标记：即用某种基因表达所 形成的某种特定稳定外形作为该基因的 标记。如wx是控制糯性性状的基因，那 么可以用糯性来作为wx基因的标记。
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但是由于生物体DNA十分巨大，所以这项 工作的工作量十分大，要花很长时间才 能完成，如果对所有研究对象进行测 序，实施起来不大可能。
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分子标记 方法之二是用一类特殊的酶，即限制性 内切酶，它们是微生物产生的核酸酶。 这些酶能识别DNA上的由特定碱基顺序组 成的识别位点（限制性位点）。
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基因组结构的特征
2. 真核生物DNA顺序可分为非重复序列（单 一序列）、轻度重复序列、中度重复序列和重复序列：一个基因组中只有一个拷贝。 ●轻度重复序列：一个基因组中有2-10个拷贝， 组成串联重复基因。如组蛋白基因等。 ●中度重复序列：一个基因组中有10-几百个拷 贝。如tRNA和rRNA 基因。 ●高度重复序列：一个基因组中有几百到几万 个，如卫星DNA。
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基因组结构的特征
外显子 内含子 外显子 内含子 3. 真核基因具有不连续性。绝大多数真核生 外显子 基因
物的基因都是不连续基因。
mRNA 不连续基因是指基因的编码序列在DNA分子
×
×
上是连续的，为不编码的序列所隔开。不连续基 因是通过mRNA与DNA杂交试验而发现的。 就为蛋白质编码的DNA序列而言，那些在成 熟mRNA中不存在的序列称为内含子（intron）， 而指导在成熟mRNA中存在的序列外显子。
如果DNA上存在这种碱基顺序，它们就 会在识别位点切开DNA，把DNA切断。
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如
EcoRⅠ
….G A A T T C C G… T T A A
…G C TTAA + AATT G… C
分子标记
粘性未端
HindⅢ
….A A G C T T T T C G A A….
AGCT +
T A….
…..A T TCGA
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染色体的结构特征
果蝇唾腺细胞多线染色体带纹
染色体分带显示的带纹
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●分子标记：分同工酶标记和DNA分子标 记 〇同工酶标记：用某个基因表达所产生某 种特定稳定的同工酶酶带作为该基因的标记。 〇DNA分子标记：以特定的DNA片段 作为某基因的遗传标记，
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这种标记可能包含基因 本身，也可能是与该基 因紧密连锁的附近DNA片段。
编码DNA （90 Mb）
非编码DNA （810 Mb）
重复DNA （420 Mb）
单一和低拷贝DNA （1680 Mb）
假基因
基因断片
内含子 前导序列 随尾序列
串联重复 DNA
分散重复 DNA
人类基因组的序列组成 （资料来源：Brown T.A., 1999）
微卫星 DNA
卫星 DNA
LTR 因子
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前体
成熟mRNA
基因组结构的特征
DNA 转录 mRNA 片段 mRNA 转录
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基因组结构的特征
4.有许多来源相同、结构相似、功能相关 的基因组成为单一基因簇或基因家簇，如血红 蛋白基因家簇。
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基因组结构的特征 5. 细胞器基因 真核生物除具有核基因外，还有细 胞器基因，细胞器基因主要存在于线粒 体和叶绿体中。动物没有叶绿体，所以 动物细胞器基因只存在于线粒体中。
16 16 17 19 26 75 160 367 570 2500 120 136 156 195
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6. 转座因子
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操纵子
原核生物基因组 结构基因
真核生 物基因 组 ：内含子 ：轻度重复序列 ：基因家族
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：高度重复序列
人类基因组（3000 Mb）
基因及基因相关序列 （900 Mb）
基因外DNA （2100 Mb）
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分子标记 1个基因由几百个~数千个核苷酸组成，所以1 个基因实际上包含核苷酸对数/3个密码子， 由这些密码子编码的氨基酸共同组成（合 成）某种蛋白质，从而实现基因功能的表达.
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如果碱基发生改变，那么密码子的功能 就会发生改变，导致基因的功能也随之 发生变化。
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分子标记 在基因突变那一章节中，我们已讲了许多因 素都会导致碱基的改变，从而使基因发生突 变。这些因素有自然因素（温度、射线，自然 串粉杂交等）。
2
1953年，DNA双螺旋结构发现后，使基 因组的研究从染色体水平进入了分子水 平，有力地推动了基因组研究的发展; 1986年，美国的H. Roderick提出了基因 组学genomics一词，从此基因组学正式 成为一门科学。
3
The Century of the Gene
4
5
1990年，启动人类基因组计划； 1995年，完成第一个原核生物（细菌）基因 组的测序； 1996年，完成第一个真核生物（酵母）基因 组的测序； 1998年，完成第一个多细胞生物（线虫）基 因组的序列；
3. 蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在。 一般而言，为蛋白编码的核苷酸顺序是连续 的，中间不被非编码顺序所打断。 4. 编码tRNA和rRNA的基因通常是多拷贝 的。
：编码tRNA的基因
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5. 转座因子
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基因组结构的特征 二、真核生物基因组结构的特征 1. 真核生物具有复杂的染色体结 构，染色体在细胞间期为染色质，染色 质是DNA、组蛋白、非组蛋白以及RNA组 成的，基本结构物质是DNA和组蛋白。
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遗传图谱构建—克隆基因
DNA分子标记 结构基因
怎么获得特定基因的DNA分子标记？
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二、DNA分子标记 （一）RFLP分子标记 1. 什么是RFLP？
分子标记
组成染色体的成分30-40%是DNA，DNA是 一个很大的分子，它是数以万计的脱氧核苷酸 对组成的，每个核苷酸上都有特定的碱基，3个 碱基组成一个密码子，每个密码子编码一种氨 基酸。
基因组学概念
基因组学概念
基因组学（Genomics）是一门研究基因组结构和功能的学科，它涵盖了生命科学、生物信息学、计算机科学等多个领域。
基因组学通过研究基因组的结构、组成、表达和调控，深入理解生命的本质、生物多样性和疾病发生机制，为新药研发、医学诊断和治疗提供基础支持和解决方案。
基因组学的主要研究对象是基因组，即生物体内部所有基因的集合体。
基因组由DNA序列组成，其中包括编码蛋白质和调节基因表达的基因，以及非编码DNA序列和重复DNA序列等。
基因组学的研究内容包括以下几个方面：
1. 基因组测序：通过高通量测序技术，对基因组进行大规模的测序分析，以获取基因组的详细序列和变异信息。
2. 基因组组装：通过对测序数据进行组装和分析，构建基因组的物理图谱和遗传图谱，以确定基因组的结构和组成。
3. 基因组注释：通过对基因组序列进行注释和分析，确定基因的编码区、调控序列和重复序列等信息，以揭示基因的功能和表达模式。
4. 基因组变异分析：通过分析基因组序列中的变异，包括单核苷酸变异（SNV）、插入和缺失（INDEL）、结构变异（SV）等，揭示基因组的遗传多样性和疾病发生机制。
5. 基因组学应用：将基因组学应用于医学、农业、环境科学等领域，包括新药研发、疾病诊断和治疗、生物多样性保护等。
基因组学的发展得益于现代科技的不断进步和创新，如高通量测序技术、生物信息学方法和计算机科学算法等。
随着技术的不断革新和完善，基因组学将在生命科学、医学和农业等领域发挥越来越重要的作用，为人类提供更加全面、深入和精准的知识和解决方案。
1.基因组学简介
母亲体内只有一小部分线粒体DNA分子会遗传给下一代
Mitochondrial threshold effect（线粒体阈值效应）
大多数情况下，遗传缺陷的表型表现只有当超过阈值水平时才会发生
Haplotype（单体型）
一组相互关联的单核苷酸多态性基因(SNP)位点，往往一起出现
Mitochondrial genome
37genes (No introns) 高突变率 Maternal inheritance 母系遗传——extranuclear inheritance
Mitochondrial genome Heteroplasmy（异质性）
一个个体/细胞可以同时存在多种类型的线粒体DNA
同病同治→同病异治
Right patients Right drugs Right dosage(剂量) Right time
药物研发过程
1.计算机辅助药物设计CADD（3-5年） 2.Ⅰ期临床：安全性、耐受性、药代动力学（1年） 3.Ⅱ期临床：安全性、疗效、剂量（安慰剂/已上市药物 for 对照）（单盲2年） 4.Ⅲ期临床：安全性、疗效的确证阶段（足够样本量的随机双盲对照试验）（双盲3年） 5.Ⅳ期及Ⅴ期为非必要
Haplogroup（单倍群）
一组相似的单体型，源自一个SNP突变的祖先 #Y染色体单倍群
最常被研究的单倍群是Y染色体单群和线粒体DNA单倍群
4P医学
Predictive medicine（预测医学） Preventative medicine（预防医学） Personalized medicine（个体化、精准医学） Participatory （公众参与性）
基因组学
名词解释：第一章基因组遗传图（连锁图）：指基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离。
单位是厘摩cM （基因或DNA片段在染色体交换过程中分离的频率）。
物理图：以已知核苷酸序列的DNA片段（序列标签位点，sequence-tagged site, STS）为“路标”，以碱基对作为基本测量单位（图距）的基因组图。
转录图：以EST（expressed sequence tag ，表达序列标签）为标记，根据转录顺序的位置和距离绘制的图谱。
EST：通过从cDNA文库中随机挑选的克隆进行测序所获得的部分cDNA的5'或3'端序列称为表达序列标签（EST），一般长300-500 bp左右。
序列图（分子水平的物理图）：序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。
既包括可转录序列，也包括非转录序列，是转录序列、调节序列和功能未知序列的总和。
基因：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA序列，即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。
基因组（genome）：生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的总和。
基因组学（genomics）：涉及基因组作图、测序和整个基因组功能分析的一门学科。
C值：单倍体基因组的DNA总量，一个特定种属具有特征C值C值矛盾（C value paradox）：指一个有机体的C值和其编码能力缺乏相关性。
单一序列：基因组中单拷贝的DNA序列。
重复序列：基因组中多拷贝的DNA序列。
复杂性（complexity）：基因组中不同序列的DNA总长。
高度重复序列（highly repetitive sequence）：重复片段的长度单位在几个到几百个碱基对（base pair，bp）之间（一般不超过200 bp），串联重复频率很高（可达106以上），高度重复后形成的这类重复顺序称为高度重复顺序。
中度重复序列（intermediate repetitive sequence ）：重复长度300～7000 bp不等，重复次数在102～105左右。
基因组学：基因与基因组的研究
基因编辑技术的伦理与法律问题
基因编辑技术如CRISPR-Cas9等为人类提供了重新编程生命的能力，具有巨大的潜力。然而，这种技 术的伦理和法律问题也引起了广泛的关注和讨论。例如，是否可以对人类胚胎进行基因编辑、是否可 以使用基因编辑技术创造“设计婴儿”等。
在伦理方面，人们担心基因编辑可能会破坏自然的生命过程，导致不公平的遗传优势，甚至可能引发 新的社会不平等问题。因此，需要建立严格的伦理准则和法律监管框架，以确保基因编辑技术的合理 和安全使用。
基因组学在医学领域的应用广泛，如疾病诊断、药物研发和 个性化医疗等方面，有助于提高疾病的预防、诊断和治疗水 平。
生物产业发展
基因组学的研究对于推动生物产业的发展也具有重要意义， 如基因治疗、生物制药和基因编辑等领域。
基因组学的研究历史与发展
研究历史
基因组学的研究可以追溯到20世纪初，随着DNA双螺旋结构的发现和分子遗传学的发展，基因 组学逐渐成为一门独立的学科。
04
基因组学在生物医学中的应 用
疾病诊断与预防
疾病诊断
基因组学技术可以帮助医生通过检测 基因变异来确定疾病的原因，为疾病 的早期诊断提供依据。
预防策略
基因组学研究有助于发现与疾病易感 性相关的基因变异，为制定针对性的 预防策略提供科学依据。
药物研发与治疗
药物靶点
基因组学有助于发现新的药物靶点， 提高药物研发的效率和成功率。
研究现状
目前，全球已经完成了多个人类和模式生物的基因组测序，基因组学的研究重点已经从基因组的 测序转向了基因的表达、调控和进化等领域。
发展趋势
未来，基因组学将继续朝着高通量、高精度和智能化等方向发展，同时与其他学科的交叉融合也 将更加紧密，如生物信息学、合成生物学和系统生物学等。
生物学中的基因组学
生物学中的基因组学随着科技的不断发展，我们对生命的认知也在不断加深。
基因组学作为一个科学领域，已经成为生物学中不可忽视的一个分支。
本文将介绍什么是基因组学以及它在生物学中的应用。
一、基因组学是什么？基因组学是研究生物个体的遗传基础——基因组的组成和结构、功能以及相互作用的学科。
它是基于DNA的结构、序列及其功能的研究，并将它们应用于研究基因、遗传物质和遗传组成的特性。
遗传信息可以被存储在DNA序列中，这些序列可以用来研究生命的基本单位——细胞和组织的遗传信息。
基因组学研究的对象一般都是非常大量的DNA，这些DNA包含了各种各样的基因、外显子、内含子、反义RNA、微小RNA等不同种类的DNA序列。
精确的DNA测序技术在基因组学的研究过程中起到至关重要的作用，并可以有效地帮助生物学家解析复杂的DNA序列。
二、基因组学对生物学的意义1. 为研究生命提供基础数据基因组学的研究让我们更好地了解细胞、组织和生物个体的遗传信息。
这为研究生命提供了基础数据，并能够详细地解释生命的各种属性及其特性。
2. 促进生物学研究和新技术的诞生基因组学研究对生物学的各个领域都有着重要的影响，包括病理生理学、表观遗传学、进化和分类学等。
基因组学的研究也为新技术、新材料和新产品的诞生提供了技术基础。
3. 开发新的治疗方法和药物基因组学研究也可以深入研究某些疾病及其特点，从而开发出新的治疗方法和药物。
比如，基因组学技术已经被广泛应用于肿瘤治疗领域，并对其他遗传性疾病的治疗提供了有益的工具。
三、基因组测序技术基因组术是基因组学的核心技术之一。
通过测定DNA分子的完整序列，可以揭示有关生物个体遗传学、表观遗传学、生化和结构生物学的重要信息。
现在，我们具有大量不同的基因组测序技术，这些技术为我们揭示DNA分子的结构和功能提供了有效的途径。
1. 全基因测序（WGS）全基因测序指对一个个体的完整基因组进行序列测定。
这是一种完整而深入的测序方法，在研究人类遗传学、疾病诊断和基因组结构与功能变异方面具有显著的价值。
基因组学——精选推荐
基因组学1.基因组学包括那些研究内容？（1）结构基因组学：通过基因组作图、核苷酸序列分析，研究基因组结构，确定基因组成、基因定位的科学基因组测序：⾸先将整个基因组的DNA分解为⼀些⼩⽚段，然后将这些分散的⼩⽚段逐个测序，最后将测序的⼩⽚段按序列组装基因组作图：在长链DNA分⼦的不同位置寻找特征性的分⼦标记，绘制基因组图。
根据分⼦标记可以准确⽆误地将已测序的DNA⼩⽚段锚定到染⾊体的位置上。
（2）功能基因组学：利⽤结构基因组学提供的信息和产物，在基因组系统⽔平上全⾯分析基因功能的科学。
功能基因组学的研究内容：(1)进⼀步识别基因以及基因转录调控信息。
(2)弄清所有基因产物的功能，这是⽬前基因组功能分析的主要层次。
(3)研究基因的表达调控机制，分析基因产物之间的相互作⽤关系，绘制基因调控⽹络图。
（3）⽐较基因组学：研究不同物种之间在基因组结构和功能⽅⾯的亲源关系及其内在联系的学科。
⽐较基因组学的研究内容:：（1）绘制系统进化树，显⽰进化过程中最主要的变化所发⽣的时间及特点。
据此可以追踪物种的起源和分⽀路径。
(2)了解同源基因的功能。
(3)对序列差异性的研究有助于认识产⽣⼤⾃然⽣物多样性的基础。
2.基因组学的历史变⾰与发展趋势？（⼀）1900年代以前:前遗传学时代（1）物种进化的⾃然选择学说——达尔⽂进化论。
（2）1865年G.Mendel发表豌⾖杂交实验结果，提出了遗传学的两⼤遗传规律—分离规律和独⽴分配规律，并认为是⽣物体内的遗传因⼦或遗传颗粒控制⽣物性状（⼆）1900—1950年代:经典遗传学时代标志：1900年,孟德尔遗传规律再发现标志着遗传学的诞⽣）⼈们开始把控制⽣物遗传性状的遗传单称为基因。
⽣命科学的研究基本都是围绕着基因来进⾏。
（三）1950—1990年代:分⼦⽣物学时代（前基因组学时代）标志：Watson & Crick 的DNA 双螺旋结构的发现[《Nature》1953.4.25]，标志着分⼦⽣物学时代的开始 F.Crick根据DNA 的X射线衍射图谱，提出了DNA双螺旋结构模型，解释基因复制的机制，从⽽真正开始从分⼦⽔平上研究⽣命活动。
基因组学与蛋白质组学
基因组学与蛋白质组学在科学研究领域中，基因组学和蛋白质组学是两个重要且密切相关的学科。
基因组学研究基因组中的所有基因，而蛋白质组学则研究细胞或生物体内所有蛋白质的组成和功能。
本文将从基因组学和蛋白质组学的原理和技术入手，分别介绍它们的研究对象和方法，并探讨二者之间的关系与应用。
一、基因组学基因组学是研究基因组的学科，基因组是指一个生物体内的所有基因的总和。
基因是遗传信息的基本单位，负责编码蛋白质和调控生物体的生理功能。
通过基因组学的研究，我们可以了解到一个生物体的基因组组成、结构和功能等信息。
1.1 基因组的分类基因组可以分为原核生物基因组和真核生物基因组。
原核生物基因组比较简单，一般只有一个染色体，如细菌和古细菌。
真核生物基因组相对复杂，由多个染色体组成，如人类和动物。
此外，还有一个概念是人类基因组。
人类基因组是指人类体内的所有基因的总和，它是真核生物基因组的一种。
1.2 基因组研究的方法基因组学的研究方法主要包括基因测序和基因表达分析。
基因测序是确定一个生物体基因组DNA序列的过程。
早期的基因测序技术采用Sanger测序法，但随着高通量测序技术的发展，如第二代测序技术（NGS），基因测序的速度和效率大大提高。
基因表达分析是研究基因在特定条件下的表达水平和模式。
常用的方法有微阵列芯片和RNA测序。
1.3 基因组学的应用基因组学的研究对于理解生命的发展和信号传递、疾病的诊断和治疗等方面具有重要意义。
在生命科学领域，通过对基因组的研究，可以了解基因之间的相互作用和调控关系，从而深入了解生命的本质。
此外，基因组学也可以帮助研究人类进化和种群遗传学问题。
在医学方面，基因组学为疾病的诊断和治疗提供了新的思路和方法。
通过比较基因组，可以快速准确地诊断某些遗传性疾病，并开发个性化治疗方案。
二、蛋白质组学蛋白质组学是研究蛋白质组的学科，蛋白质组是指细胞或生物体内所有蛋白质的总和。
蛋白质是细胞内的重要功能分子，不仅可以作为酶催化化学反应，还可以作为结构蛋白和信号传递分子等。
第十三章 基因组学
四、基因组学研究内容
（三）蛋白质组学(proteomics) 研究细胞内蛋白质组成及其活动规律。旨 在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能 模式,内容包括鉴定蛋白质表达、存在方式、 结构、功能和相互作用方式等。 基因是遗传信息的携带者,而全部生物功能 的执行者却是蛋白质, 仅仅从基因的角度来研 究是远远不够的。
（一） 人类基因组
1. 人类基因组计划 与曼哈顿原子 计划、阿波罗登月计划并称的人类科学 史上的重大工程。于1990年首先在美国启 动，后有德、 日、英、法、中等国的科学家先后正式加入。
人类基因组计划
▲ 1990年，美国国会批准美国的“人类基因组计划” 在10月1日正式启动。其总体规 划是准备在15年内 （1990－2005）至少投入30亿美元，分析人类的基因 组30 亿个碱基对。 ▲ 2003年，6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成 功，HGP的所有目标全部实现。覆盖人类基因组所含 基因区域的99%，精确率达到99.99%，比原计划提前 两年多，耗资27亿美元。
SSR （simple sequence repeats） 或微卫星（microsatellite )
☆重复序列 ◆串联重复序列（tandem repeated sequence），其重复单位首尾相连，成串排列 （Flavell 1986）。 ◆散布重复序列（interspersed repeated sequence），其重复单位与其它无关序列或单 拷贝序列相间排列。
AFLP反应过程示意图
EST （expressed sequence tags）
☆遗传信息由DNA →mRNA →蛋白质。 ☆一个典型的真核生物mRNA分子：5′- U TR ( 5′端 转录非翻译区) , ORF (开放阅读框架) ,3′- U TR ( 3′端 转录非翻译区) ，polyA
基因组学
我国水稻基因组计划 • 我国超级杂交稻（籼稻）基因组计划2001年7月启动， 2002年4月5日《Science》。
☆材料：籼稻“9311”。
☆完成单位：华大基因研究中心、中科院遗传与发育生物 学研究所等12个单位。 ☆水平：水稻基因组的总基因数约为46022～55615个，工 作框架图序列已覆盖水稻整个基因组92％以上的基因。
大肠杆菌基因组是双链环状DNA ， 全长4.6 ×106bp，含有4230个基因， 编码蛋白的序列占基因组的87.7%， 非编码的重复序列占0.7%，剩下 的11.6%可能起调控作用。
二、细菌和病毒基因组特点
4. 功能相关的几个基因排列在一起形成操纵子
如，乳糖操纵子结构
5. 存在重叠基因 如，ΦΧ174基因组为5386bp，
▲ 1986年3月，杜伯克在美国《科学》杂志上发 表了一篇题为《癌症研究的转折点：测序人类 基因组》的文章，这篇短文后来被称为人类基 因组计划的“标书”。
（一）人类基因组计划
• 1990年，美国国会批准美国的“人类基因组计划”在10月1日 正式启动。其总体规 划是准备在15年内（1990－2005）至少 投入30亿美元，分析人类的基因组30亿个碱基对。 • 1996，完成标记密度为0.6cM的人类基因组遗传图谱，100kb 的物理图谱 • 2000，完成草图
四、基因组学的发展
（一）人类基因组计划
与曼哈顿原子 计划、阿波罗登月计划并称的人类科学 史上的重大工程。于1990年首先在美国启 动，后有德、 日、英、法、中等国的科学家先后正式加入。
（一）人类基因组计划
▲美国从70年代起启动了 “肿瘤计划”，但是， 不惜血本的投入换来的是令人失望的结果。人 们渐渐认识到，包括癌症在内的各种人类疾病 都与基因直接或间接相关。测出基因的碱基序 列，Fra bibliotek是基因研究的基础。
基因组学基本知识
.
.
比较基因组学
1988年，发现番茄和马铃薯的遗传图谱很相似。 基于结构基因组学，对基因和基因组进行比较，以了解基
因的表达、功能和进化。 对同一物种不同个体以及不同物种的基因组进行比较，分
❖ 借助这些标记利用比较作图可以将遗传图和物 理图整合起来
.
（三）基因组测序
利用现有DNA测序方法，每个测序反应通常 只能得到800个核苷酸的序列。
小基因组物种常用鸟枪法。
.
鸟枪射击法
.
大基因组测序存在两个问题： 片段数庞大，片段间连接和装配非常复杂 基因组中相同或相似的重复序列在连接和装 配时容易出错
.
（3）研究目的 找出所有人类基因，破译出人类全部遗传信息， 使得人类在分子水平上全面认识自我 将基因用于改善人类的生活质量 解决人类疾病、健康的问题
.
（4）研究意义
➢ 确定人类基因的序列、物理位置、产物及功能 ➢ 理解基因转录与转录后调节 ➢ 研究空间结构对基因调节的作用 ➢ 发现与DNA复制、重组等有关的序列 ➢ 研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分
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五、基因组学的研究方法
（一）遗传图谱的构建 （二）物理图谱的构建 （三）基因组测序 （四）基因鉴定 （五）基因功能研究
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（二）物理图谱的构建
为什么要构建基因组图谱？ ➢ 基因组计划的主要任务是获得全基因组序列 ➢ 但是，现在的测序方法每次只能测800～1000bp ➢ 大量的测序片段要拼接 ➢ 要知道序列在染色体上的位置才能正确拼接 ➢ 基因组计划的第一个环节：构建基因组图谱