基因组测序-课程中心-山东大学
山东大学2015-2016学年第一学期研究生公共课程表
上课时间 一 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 1-2 3-4 二 三 四 五 六 日
上课教室 理综楼605 理综楼605 理综楼603 理综楼603 理综楼605 理综楼605 理综楼605 理综楼605 理综楼603 理综楼603 理综楼605 理综楼605 理综楼603 理综楼603 理综楼603 理综楼603 公教楼209 公教楼209 数学北楼201 数学北楼201 公教楼104 公教楼104 理综楼419 理综楼419 理综楼319 理综楼319 文史楼339 文史楼339 文史楼337 文史楼337 文史楼242 文史楼242 生命142 糖14 文学院92 生命142 糖14 文学院92
张士海4邱琳3周向军2 王效良2、高奇3
1-4
公教楼210 文史楼101 公教楼210
125 黄广友5田芳4 孙庆霞5 1-4 150 陈家付5王彬4 马佰莲5 1-4 135 孙庆霞5张路园4 田芳5 135 赵蕾4冯胜花5 范杰敏5 90 90 100
彭益军4吴磊5 范杰敏5 陈家付5冯胜花4 田芳5
陈家付5张路园4 孙庆霞5
1-4 1-4 1-4 1-4 1-4 1-4
知新楼C座701 知新楼C座202 知新楼C座402 公教楼210 公教楼111 公教楼210
100 张士海4吴磊5 马佰莲5
课程号 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891033 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001 MP0891001
生物技术：基因测序与基因组编辑技术讲解培训ppt
VS
详细描述
这些技术各有特点，适用于不同的基因组 编辑需求。例如，基于人工核酸酶的基因 组编辑技术包括人工核酸酶和DNA修复 酶的组合应用，可以实现更加精确和高效 的基因组编辑。基于DNA同源重组的基 因组编辑技术则适用于对精确度要求较高 的基因组编辑实验，如基因敲入等。
05
CATALOGUE
基因测序与基因组编辑技术的 应用案例
详细描述
TALENs由多个氨基酸模块组成，每个模块能够识别一个DNA碱基，从而实现特异性的 DNA序列识别。TALENs技术已经广泛应用于基因敲除、基因敲入和基因激活等基因组
编辑实验。
CRISPR-Cas9系统
总结词
一种基于细菌免疫系统的基因组编辑技术， 通过RNA指导的Cas9蛋白识别并切割DNA 序列。
生物技术：基因测序与基 因组编辑技术讲解培训
汇报人：可编辑
2023-12-23
CATALOGUE
目 录
• 基因测序技术概述 • 基因测序技术分类 • 基因组编辑技术概述 • 基因组编辑技术分类 • 基因测序与基因组编辑技术的应用
案例 • 基因测序与基因组编辑技术的挑战
与前景
01
CATALOGUE
基因测序技术可以用于生物进化研究 中，通过对不同物种的基因序列进行 比较，揭示生物的进化历程和演化机 制。
药物研发
基因测序技术可以用于药物研发过程 中，通过对药物作用靶点的基因序列 进行分析，提高药物的研发效率和针 对性。
基因测序技术的发展历程
1970年代
基因测序技术的雏形出现，主 要是通过化学降解法测定DNA
基因组编辑技术的原理
基因组编辑技术主要基于CRISPR-Cas9系统，通过向导RNA的引导，Cas9核酸酶能够精准地切割目 标DNA序列，从而实现基因组的编辑。
2024年八年级生物上册4.4.5《人类优生与基因组计划》教案2(新版)济南版
核心素养目标
本节课的核心素养目标包括：
1.生命观念：通过学习人类优生与基因组计划，使学生建立生命观念，理解生命的价值，认识到保护基因的重要性。
教学资源拓展
1.拓展资源：
-视频资源：纪录片《基因革命：人类优生的未来》、《生命的秘密：基因篇》等，通过影像资料帮助学生更直观地理解基因的概念和应用。
-学术文章：推荐阅读《自然》、《科学》等期刊上关于基因组计划的研究论文，以及相关专家学者的观点文章，帮助学生了解基因组计划的最新研究进展和学术讨论。
-在线课程：推荐Coursera、edX等在线教育平台上与基因、生物技术相关的课程，供有兴趣深入学习的同学参考。
当堂检测：
1.选择题：
(1)人类优生的目的是什么？
A.提高人口素质
B.增加人口数量
C.改善生活质量
D.促进经济发展
答案：A
(2)基因组计划的主要目的是什么？
A.解析人类基因组的全部序列
B.找出人类所有的遗传病基因
C.研究人类进化历史
D.开发新的药物和治疗方法
答案：A
2.简答题：
(1)请简述基因组计划的意义和应用。
5.教学工具：准备投影仪、计算机、音响等教学工具，以便在课堂上进行多媒体资源的展示和讲解。同时，确保教学工具的正常运行，以避免教学过程中的技术问题。
6.网络资源：提前准备好可能需要的网络资源，如在线视频、学术文章等，以便在课堂上进行拓展学习和参考。
7.教学指导资料：准备教学指导资料，包括教学计划、教学大纲、教学PPT等，以便教师能够清晰地掌握教学内容和进度。
生物的基因组测序
生物的基因组测序在现代生物学领域，基因组测序被广泛应用于研究和解读生物的遗传信息。
基因组测序是指对生物体细胞内的DNA进行逐个碱基的测定，以获得生物的全基因组序列。
随着测序技术的不断发展和突破，基因组测序在各个领域中发挥着重要作用，对生物学、医学、农业等方面起到了革命性的影响。
一、基因组测序的概述基因组测序是对生物体DNA序列的确定和测定过程。
通过测序可以了解到基因的位置、DNA的序列以及基因之间的关系。
基因组测序可以分为两种方法：Sanger测序和高通量测序。
1. Sanger测序Sanger测序是一种经典的测序方法，它通过合成可能的碱基链来确定DNA序列。
具体步骤包括DNA模板的分离、引物的连接、聚合酶链反应、聚合酶链终止反应、电泳分离以及序列分析等。
尽管Sanger测序准确可靠，但它耗时费力，且适用于小规模的测序项目。
2. 高通量测序高通量测序技术，也被称为下一代测序技术，是近年来迅速发展的测序方法。
主要包括Illumina测序、Ion Torrent测序、SOLiD测序等。
这些技术都基于并行测序的原理，可以同时对数百万个DNA片段进行测序，大大提高了测序效率和吞吐量。
二、基因组测序的应用基因组测序技术的发展为生物学研究提供了强大工具。
它在以下领域中发挥着重要作用：1. 遗传学研究基因组测序可以揭示生物的遗传信息，包括基因组中的突变、易感基因以及遗传多样性等。
通过对不同个体的基因组测序，可以了解不同物种的遗传变异及其对特定性状的影响，为遗传学研究提供了宝贵的数据。
2. 进化生物学研究通过测序不同物种的基因组，可以追踪和比较它们之间的遗传关系，揭示物种之间的进化历史和亲缘关系。
基因组测序还可以研究物种的适应性进化、基因家族的扩张和收缩等现象，为进化生物学研究提供了重要的依据。
3. 疾病研究和诊断基因组测序在疾病研究和诊断中起着关键作用。
通过测序病人的基因组，可以发现与遗传性疾病相关的突变，并推断它们对疾病的影响。
山东大学授课讲稿-山东大学课程中心
山东大学授课讲稿第十讲第九章轴测图第一节轴测图的基本概念在机械图样中，除用视图表达机件（或机器）的结构形状外，有时还用轴测投影图（简称轴测图）表达机件、部件的结构和工作原理。
轴测图具有较好的立体感，故常被教科书和科技资料所采用，如本书中的立体图，大部分都是轴测图。
轴测图是由平行光线投射而形成的，如图9-1所示。
光线垂直于投影面投射所得的轴测图叫正轴测图；光线倾斜于投影面投射所得的轴测图叫斜轴测图。
光线、物体及投影面的相对位置变化无穷，所产生的轴测图也多种多样。
为了作图方便起见，制图标准GB/T14692-93推荐了正等测、正二测及斜二测三种轴测图如图9-2所示。
前两种是正轴测图，后者是斜轴测图。
图9-1轴测投影的形成图9-2 常用的三种轴测投影图（a）正等测（b）正二测（c）斜二测第二节正轴测投影图一．正等测图的形成现以正立方体为例来说明正等测图的形成过程，如图9-3所示：1．把正立方体放置在水平面上，并使正立方体的前面平行于正面（轴测投影面）。
当投影光线垂直正面投射时，正立方体的投影是个正方形（图9一3a）。
它只能反映正立方体一个面的形状，因而没有立体感。
2．如果将正立方体从图9一3a所示的位置，按箭头所指的方向绕一铅垂轴旋转45°后，再进行投影，所得正立方体的投影是两个相连的长方形（图9一3b）。
因为它只反映了正立方体两个面的形状，所以立体感也不强。
3．如果再把正立方体从图9一3b所示的位置绕一侧垂轴向前旋转，使它的对角线OA 垂直于正面（图9一3c），则正立方体的前面、侧面和顶面都与轴测投影面倾斜相同的角度。
此时，正立方体在轴测投影面上的投影就呈现三个相连的菱形。
因为在一个投影面中同时反映出正立方体互相垂直的三个面的形状，所以投影就具有较好的立体感，这就是正立方体的正等测图。
图9-3 正等测图的形成图9-4 正等测的轴测轴和轴间角为了更清楚地说明正等测图的形成和特点，我们把正立方体上的0点作为直角坐标系的原点（图9一4），并假设过0点的三个棱边为X、Y、Z三个坐标轴。
山东大学课程中心
附件2山东大学通识教育核心课程建设立项申请表课程名称：人与自然课程负责人：刘忠国联系电话：88392824开课单位：控制科学与工程学院填表日期：2013年11月山东大学教务处二O一三年五月一．课程基本情况课程名称（中）人与自然课程名称（英）Human and Nature课程中心网站/G2S/Template/View.aspx?action=view&courseType=0&courseId=2225学时36 学分 2 是否作为全校文化素质教育通选课开设过是计划开课时间2014年9月是否全英文授课是授课对象要求全日制本科生课程类别□国学修养□创新创业□艺术审美□人文学科□社会科学□自然科学■工程技术课程负责人情况姓名刘忠国性别男职称副教授研究方向生物医学工程学历/学位博士出生年月1966年2月E-mail liuzhg@近两年上课情况课程名称学时上课人数上课学年、学期学生评价生物医学信号处理58 30 2012年春季学期100分DSP原理与程序设计36 30 2011年秋季学期100分生物医学信号处理58 30 2013年春季学期100分DSP原理与程序设计36 30 2012年秋季学期100分课程组成员情况姓名职称学位所在单位项目中承担的任务签名刘园园讲师硕士控制学院教材建设，课堂教学王新沛讲师博士控制学院课程建设，课堂教学杨立才教授博士控制学院课程建设，课堂教学刘伯强教授博士控制学院网站建设，课堂教学刘常春教授学士控制学院教材建设，课堂教学课程组成员近两年开设的相关课程及学生的评价：开设了《生物医学电子学》、《定量生理学》、《生物医学工程导论》、《数字图像处理》、《Matlab程序设计与应用》等课程。
多数课程获得了学生的肯定与好评。
其中《定量生理学》等课程获得了学生评价100分的成绩。
二．课程建设基础（本门课程或相近课程的历史沿革、教学条件）《人与自然》是从生物医学工程的角度出发，对自然界和人体中的一些现象进行解读。
山东大学20xx20xx学年第二学期研究生公共课程表
国际学术交流英语A 15 54
国际学术交流英语A 16 54 在线英语阅读与写作B-
Level
3 2015 38 3 2015 39
杜新宇 韩刚 崔校平
1-3
公教楼504
经济研究中心56 管理81 外院22
1-3
文史楼242
网络+面授
MP0891033 1 MP0891033 2 MP0891033 3 MP0891033 4
Lynn
1-2
理综楼605 理综楼605
经济95 哲社65
MP0891033 7 英语B-Level 视听说 7 36 2 2015 32 Cristal
3-4
理综楼603
MP0891033 8 英语B-Level 视听说 8 36 2 2015 33 Cristal
1-2
MP0891033 9 英语B-Level 视听说 9 36 2 2015 26 Dorothy
CP1206001 1 CP1231001 1 CP1231002 1 CP1239001 1 CP1260001 1
CP0809099 1
研究生学习规划
18 2 全校 27 张晏瑲
管理4.0：进展与方法 创业管理专题 工程伦理素养
生物医学研究伦理学
18 18 32 16
3 3 4 2
全校 全校 全校 全校
国际学术交流英语A 1 54 3 2015 34 王怀贞 1-3
国际学术交流英语A 2 54 3 2015 35
尹辉 1-3
国际学术交流英语A 3 54 3 2015 32
韩刚 1-3
国际学术交流英语A 4 54 3 2015 35
姜丽 1-3
三代基因组测序技术原理简介
图1：测序技术的发展历程生命体遗传信息的快速获得对于生命科学的研究有着十分重要的意义。
以上（图1）所描述的是自沃森和克里克在1953年建立DNA双螺旋结构以来，整个测序技术的发展历程。
第一代测序技术第一代DNA测序技术用的是1975年由桑格（Sanger）和考尔森（Coulson）开创的链终止法或者是1976-1977年由马克西姆（Maxam）和吉尔伯特（Gilbert）发明的化学法（链降解）. 并在1977年，桑格测定了第一个基因组序列，是噬菌体X174的，全长5375个碱基1。
自此，人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力，并以此为开端步入基因组学时代。
研究人员在Sanger法的多年实践之中不断对其进行改进。
在2001年，完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的Sanger法为其测序基础，Sanger法核心原理是：由于ddNTP的2’和3’都不含羟基，其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键，因此可以用来中断DNA合成反应，在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP（分为：ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP），通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列（图2）。
这个网址为sanger测序法制作了一个小短片，形象而生动。
值得注意的是，就在测序技术起步发展的这一时期中，除了Sanger法之外还出现了一些其他的测序技术，如焦磷酸测序法、链接酶法等。
其中，焦磷酸测序法是后来Roche公司454技术所使用的测序方法2–4，而连接酶测序法是后来ABI公司SOLID技术使用的测序方法2,4，但他们的共同核心手段都是利用了Sanger1中的可中断DNA合成反应的dNTP。
图2：Sanger法测序原理第二代测序技术总的说来，第一代测序技术的主要特点是测序读长可达1000bp，准确性高达99.999%，但其测序成本高，通量低等方面的缺点，严重影响了其真正大规模的应用。
系统发育树的构建方法-山东大学课程中心
有学者相信，杂交是物种进化的有力驱动。来自伦敦大学的生物进 化学家詹姆斯·马里特说：“杂交是非常普遍的现象，有1／10的动物都 是杂交的。”2008年，美国得克萨斯大学的科学家在包括家鼠、野鼠和 非洲爪蛙在内的8种动物的基因组合中发现了一种奇特的DNA。这是鸡、 大象和人类所没有的DNA，这说明它是一些动物通过异种交配形成的基 因组。几年前，科学家也曾在牛体内发现蛇的DNA，鱼类、昆虫和植物 中也都曾发现水平基因转移现象。这些新发现意味着，用达尔文的进化 枝条来连接物种过于简单了。
图形化、集成的进化分析工具
/
商业软件，集成的进化分析工具。收费
/
最快的ML建树工具
http://www.atgc-montpellier.fr/phyml/
基于贝叶斯方法的建树工具
/
基因平移与网状树
系统发生树
系统发生树有什么用？
对于一个未知的蛋白质或基因序列，确定其亲缘关系最近的物种。 例如：你得到了一个新发现的细菌的核糖体RNA，你可以把它与所有 已知的核糖体RNA一起构建一棵系统发生树。这样就可以从树上推测 这个新细菌跟谁关系最近。
分子生物学研究中的基因组测序技巧教程
分子生物学研究中的基因组测序技巧教程基因组测序技术是现代分子生物学研究中的一个重要工具，它可以帮助科学家们了解生物体内基因的组成和结构，从而进一步研究基因的功能与调控网络。
随着技术的不断发展，基因组测序技术越来越快速、准确和高通量。
本文将介绍基因组测序技术的基本原理，并重点讨论两种常用的测序方法：Sanger测序和新一代测序技术。
1. 基因组测序技术的基本原理基因组测序是指将生物体内DNA或RNA的核酸序列确定下来的过程。
基本的测序原理是通过反复复制目标DNA分子，利用加入不一样的荧光标记物或放射性同位素来停止DNA的合成，并根据停止的位置确定目标DNA的序列。
2. Sanger测序技术Sanger测序是早期广泛应用的基因组测序技术，也被称为链终止法。
其基本原理是通过DNA聚合酶依序合成新链，加入了由荧光标记的二氧核苷酸，该二氧核苷酸会在DNA合成过程中停止进一步的延伸。
通过检测已经停止延伸的碱基，可以逐一测序整个DNA链。
3. 新一代测序技术新一代测序技术是指相对于Sanger测序而言，更先进、高通量的测序技术。
其中最常用的是Illumina测序，其基本原理是将DNA分子通过PCR方法扩增成成百上千个复制品，然后将其固定在测序芯片上的特定位置。
随后，通过加入荧光标记的碱基分子，逐个碱基进行延伸并记录荧光信号，完成整个DNA链的测序。
4. 基因组测序技术的应用基因组测序技术的应用广泛，可以用于研究人类遗传疾病、进化生物学、农业育种等领域。
例如，在人类遗传疾病研究中，通过对大样本人群进行基因组测序，可以揭示与疾病相关的遗传变异；在农业育种中，基因组测序可以帮助选育出更具抗病性和产量的农作物品种。
5. 基因组测序技术的局限性与挑战尽管基因组测序技术带来了革命性的突破，但仍存在一些局限性和挑战。
首先，基因组测序的费用仍然相对较高，限制了其在大规模应用中的广泛使用。
其次，基因组测序后产生的数据量庞大，对数据存储和分析能力提出了更高的要求。
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• Database • Secondary/3D structure prediction • Docking • Molecular dynamics simulations • Molecular design • Drug design • Proteomics
• Metabolic network • System modeling • Bioimaging
• 1999年， Celera公司在无政府资助下，赶超了多国合作小组；
• 1999年，中国加入多国合作小组，负责测定基因组全部序列的1％； • 2000年，在美国总统克林顿的协调下， Celera公司与多国合作小组合作， 宣布完成了人类基因组草图的90％； • 2001年，完成了人类基因组草图的99％， Celera公司与多国合作小组合 作几乎同时分别在Science和Nature上独立发表自己的草图； • 2003年，人类基因组序列图绘制成功，彻底完成。
生物信息学的研究对象
Bioinformatics
Nucleic acid
Protein
Others
• Sequencing • Database • Transcriptional regulation prediction • Gene prediction • Molecular evolution • RNA secondary structure prediction • Genomics
生物信息学
什么是生物信息学
魏天迪
2017.2.21
考试情况
83 84.5 88 89 89 90 90 93 95 95 99 99 100 100 100 100
2011级上机考试
考试情况
77 80 83 84 84 88 90 92 94 95 97 97 100 100
2012级上机考试
考试情况
基因组测序
基因组测序
测序仪：2000年，荧光自动测序仪（第一代）；当前，高通量测序仪（第二代）
基因组测序
基因组测序
2012年2月英国牛津纳米孔公司发布公告称，两年内将推出U盘测序仪产品 MinION，个人基因组的测序将在15分钟内完成。2014年初兑现承诺，目前产 品正在试用期，价格为1000美金左右。2014年6月美国罗氏公司以3.5亿美金 收购了纳米孔公司。
Watson
Crick
Wilkins
Franklin
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1954年，Crick提出了中心法则“DNA -> RNA -> 蛋白质”；
生物信息学的产生和发展
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1966年，美国人Nirenberg和Khorana破译了全部遗传密码字典的64个 密码子。
山东大学生院魏天迪：Байду номын сангаас物信息学是用计算机解决生物问题。
生物信息学的发展方向
一、算法、软件和数据库的开发
背景：数学、物理、计算机科学 例如：重复序列蛋白质模板拼接建模算法 EnsemLoc蛋白质亚细胞定位软件 TollML和LRRML数据库 二、算法、软件和数据库的应用 背景：生物、医学、化学 例如：Toll样受体及相关蛋白质的结构、功能 与进化学的研究
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1953年，英国人Watson和Crick在Nature杂志上发表了DNA的双螺旋 结构模型；
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1962年， Watson，Crick和Wilkins因发现了DNA的双螺旋三维结构共 同获得了诺贝尔生理学医学奖。
66 72 72 80 89 90 91 92 94 96 99 100 100 100 100
2013级上机考试
课程中心
什么是生物信息学
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1866年，奥地利人孟德尔根据实验结果提出了基因是以实物存在的假说；
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1871年，瑞士人Miescher从白细胞细胞核中分离出脱氧核糖核酸 （DNA）；
生物信息学的产生和发展
生物信息学的萌生： • 1956年，美国田纳西州的盖特林堡召开了“生物学中信息理论研讨 会”； • 1979年，美国洛斯阿拉莫斯实验室建立了GenBank数据库； • 1982年，欧洲分子生物学实验室（EMBL）建立了核酸序列数据库；
• 1984年，日本建立了核酸序列数据库DDBJ；
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1944年，美国人阿弗莱、麦克李沃和麦克卡三人通过实验证明DNA是 生物的遗传物质；
生物信息学的产生和发展
生物信息学产生的背景： • 1944年，美国人Chargaff发现DNA中鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）数量 相等，腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）数量相等；
生物信息学的定义
美国国家基因研究中心：生物信息学是一个代表生物学、数学和计算机 科学的综合力量的新兴学科。 美国乔治亚理工大学：生物信息学是采用数学、统计学和计算机等方法 分析生物学、生物化学和生物物理学数据的一门综合性学科。 美国密苏里大学：生物信息学是获知、管理和处理生物信息的科学与技 术。 美国加州大学洛杉矶分校：生物信息学是对生物信息和生物学系统内在 结构的研究，它将大量系统的生物学数据与数学和计算机科学的分析理 论及使用工具联系起来。 中国军事医学科学院欧阳曙光：生物信息学是研究生物信息的采集、处 理、储存、传布、分析和揭示的科学，它通过综合数学、计算机科学与 工程学、生物学的工具和技术，揭示大量而复杂的的生物数据所赋有的 生物学奥秘。
• 90年代初，三大核酸数据库开始资源共享，联合成立了国际核苷酸序 列数据库； • 1987年，美国学者林华安首创了“bioinformatics”一词，“compbio” > “bioinformatique” -> “bio-informatics”；
生物信息学的产生和发展
人类基因组计划： • 1990年，国际人类基因组计划启动，预算30亿美元，被誉为生命科学 “阿波罗登月计划”，参与国：美、英、日、德、法； • 1997年，在耗费了巨额资金和一半预定时间之后，仅完成了3%的工作； • 1998年，Craig Venter创立Celera公司；