人类基因组计划(Human Genome Project)
人类基因组计划
遗传图谱举例： 重组频率用于X染色体上基因的连锁和定位
Xg（血型基因）
17 cM
11 cM
ich （普通鱼鳞病）
OA (眼白化症)
遗传图谱的意义：
1996年以来，已建立6000个STR为主体的遗传图 谱，分辨率以达0.7 cM。
基因图谱的意义
1、能为估计人类基因的数目提供可靠的依据。 2、提供不同组织、不同时期基因表达的信息（数目、种
类及结构功能）。 3、提供结构基因的标记，可以作为筛选基因的探针，有
直接的经济价值。 4、基因组序列分析效益最高、收获最快的方案
（四）序列图谱
最终目标：30亿bp的全序列图。 起始材料：跨叠克隆群（contig） 全序列测定的基本路线： 1、将所有染色体DNA片段一次性克隆进入YAC或BAC 人工染色体，建立相连片段群。 2、先用流式细胞仪将24条染色体逐一分开，然后将其分 别克隆，建立染色体特异的相连片段群。 3、利用STS或EST将各克隆排序、定位，并作进一步的 分析。
重复STR） 3、第三代遗传标记 1996年，SNP（single nucleotide
polymorphism），共300万个
遗传图谱的建立方法
遗传学距离：在减数分裂事件中，两个位点之间进行交换重 组的百分率，1 %重组率称为1 cM。 规律：1、重组百分率是遗传距离的量度
2、重组百分率不超过50% 3、物理距离和遗传距离的关系是不恒定的，
4、第四代酵母人工染色体（yeast artificial chromosome, YAC）：1-2Mb
细菌人工染色体（Bacterial artificial chromosome, BAC）， BAC可克隆80~300 kb的DNA片段。
人类基因组计划的意义和目标
人类基因组计划的意义和目标随着科学技术的不断发展，人类社会的进步也在不断加快。
人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）作为世界上最大规模的生物学计划之一，旨在揭示人类基因组的所在和组成，它的意义和目标对于未来的生命科学、医学和社会进步意义深远。
一、人类基因组计划的意义1. 推动生命科学进步人类基因组的解码在很大程度上推动了生命科学的发展。
基因是细胞内控制遗传信息的基本单位，人类基因组计划的推广，使我们能够更好地理解基因及其相互作用，进一步探索人类遗传疾病的成因等生命科学领域中关键问题，同时，人类基因组计划的成功也给相关领域的研究者提供了基础资料，使得科学家们更加深入的研究基因组。
这些进一步的研究极可能会延伸到关于人类的各方面知识，如人类病理生理学，疾病治疗，以及心理问题等等。
2. 促进医学科技进步人类基因组计划的推出，向生命科学和医学学科提供了信息、技术以及应用展望。
通过越来越多的关于人类基因组的研究，人类对生命的相关问题有了更深入的了解，其中会包括人类健康特征的复杂性、健康和疾病发生的多样性、要探明的药物作用、药物剂量及药物间的交互影响等等。
同时，人类基因组计划提供的数据也有助于研究出有关疾病的新药物以及制定治疗规划，对应人类健康发展和人类社会的福祉都是极为有益的。
3. 推进社会进步人类基因组计划的成功，首先意味着科学技术水平的进步。
在计算机网络等技术的配合下，人类基因组计划得以在世界范围内进行信息共享和数据资料交流，促进了全球科学技术水平的提高，同时也使不同国家之间的信息交流变得更加容易。
此外，对于偏远地区和发展中国家来说，人类基因组计划的技术渗透和应用意义，也将直接和间接改善。
二、人类基因组计划的目标1. 完整得解析人类基因组序列人类基因组计划的第一目标是解码人类基因组序列，这可以使—遗传代码的整个“拼图”被揭示出来。
首先，基因组研究者必须确定：每个基因的位置；每个基因的大小；基因如何通过传递基因信息来调节自身活动，并控制生物的生长和发育等等。
人类基因组计划
6 男性的基因突变率是女性的两倍 。 7 人类基因组中大约有200多个基因是来自于插入人类祖 先基因组的细菌基因。
8 发现了大约一百四十万个单核苷酸多态性，并进行了 精确的定位，初步确定了30多种致病基因。
9 人类基因组编码的全套蛋白质（蛋白质组）比无脊椎 动物编码的蛋白质组更复杂
HG P意 义
通过不同方法，可建立多种物理图谱。
分辨率由低到高： 1 2 3 染色体图谱 长片段限制性酶切图谱 DNA克隆片段重叠群图谱
4 基于STS的物理图谱
EST( Expressed Sequence Tag)表达序列标签 从一个随机选择的cDNA 克隆获得的短的cDNA 部分 序列,代表一个完整基因的一小部分, 平均长度为360 ±120bp 。
即：一个EST对应于某种mRNA的cDNA的一段序列 STS（Sequence Tagged Sites）序列标志位点 对特定引物进行PCR扩增的一类分子标记的统称。 特定引物一般来源于EST
含STS的重叠克隆群(contig):
为搞清某段DNA 的序列而建立起来的一组克隆。被 克隆的DNA小片段有相互邻接并部分重叠的关系，从 而完全覆盖该段DNA。
在文中，杜尔贝科说： “这一计划可以与征服宇宙的计划相媲美，我们也应 该以征服宇宙的气魄来进行这一工作。”
杜尔贝科（1914～ Renato Dulbecco
)
美国病毒学家 伦敦帝国癌症研究基金实验室
前HGP时期工作
对人类基因组的研究在70年代已具有一定的雏形， 在80年代在许多国家已形成一定规模。
完整的物理图谱包括：不同mRNA的重叠克隆群 、大片 段限制性内切酶切点图 、STS的路标图、基因中广泛存在 的特征性序列标记图等。
人类基因组项目的意义与贡献
人类基因组项目的意义与贡献在21世纪初，人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）被成功完成，这一成果被视为是人类生物学的重大突破和重要的研究贡献。
本文将从以下几个方面，来探析人类基因组计划的意义和贡献。
一、人类基因组计划是什么？人类基因组计划是一项旨在解码人类所有基因组DNA序列的计划。
该计划由美国国家卫生研究院和美国能源部于1990年启动，致力于解析人类身体中所有基因的DNA序列，包括每个基因的位置、顺序和性质等信息。
完成该计划需要耗费10年时间和超过30亿美元的研究经费。
随着科技水平的不断提高，人类基因组计划于2003年底成功地将全部3亿个基对的人类基因组DNA序列完成了测序工作。
二、人类基因组计划的意义1. 推动了生物学的发展人类基因组计划的完成，不仅为生命科学和医学领域的研究提供了更为深入和全面的数据支持，更为生物学的探索和发展注入了新的驱动力。
通过对人类基因组的研究，科学家们可以更深入地研究人类的遗传学、发育生物学、人类进化、疾病发生机制等生物学问题，也为新药研发及治疗疾病提供了更为可靠的基础。
2. 揭示了人类之间的遗传差异人类基因组计划不仅揭示了人类身体内所有基因的DNA序列，更重要的是，它揭示了不同人之间的遗传差异。
这在新药研发、治疗和基因治疗方面具有重要的指导意义。
人类身体内的基因存在着各种各样的变异，有的人就因为身体内的基因变异而患上了某种疾病，而有的人则因为基因变异而不会感染某些病毒。
对不同人群体内基因的遗传差异进行比较，有望为解释和预测疾病的发生机制提供指导，为不同人群体内的治疗和防治工作提供方向。
3. 促进了基因组学和生物技术的发展人类基因组计划的完成，同时也为基因组学和生物技术的发展注入了新的活力，向科学家和技术开发者们提供了一份强有力的数据资料。
随着科技的不断发展，人们对于基因级别的精细管理和控制，正逐渐成为一种现实可能。
人类基因组计划的完成，向我们展示了人体基因组的全貌，同时也为人类生命科学的发展提供了新的起点。
人类基因组计划 ppt课件
类已经了解的性状非常少、（人类大
约了解的性状有几百个）这些性状的 19 ppt课件
多态性又少，而且每一个性状都是由许多基 因控制的，因此，性状作为遗传标记来进行 人类的基因组计划显然是不行的 第一代遗传标记：为蛋白质、同工酶或免疫学的标 记，如A,B,O血型位点、HLA位点、MN血型位 点、Rh血型位点等。但是，已知道多态的蛋 白质很少，等位基因的数目少，在2米长的 “路上”路标太少，不易找到人们要找的目
在于待研究的基因组中的DNA序列.一
个STS必须是序列已知、在染色体上 有唯一位置 ppt课件
25
一个1000bp的DNA分子,用酶A、酶B、酶C切割，得到
如下片段（厦门大学考研试题） 酶A切割、 酶B切割、 酶C 切割、 酶A＋ B切割、 酶B＋C切割、 1000bp 100bp、 300bp、600bp 200bp、 800bp 50bp、 75bp、 100bp、300bp、550bp 100bp、125bp、225bp、475bp
又有于军刘斯奇王建等把技术带回国内又呼吁又推波助澜浙江温州乐清市市长陆光中资助800万元北京顺义区免费提供实验基地人基因组测序战略第五次会议杨焕明5分钟发言1998年中科院院士陈竺在上海挂帅成立中国南方基因组中心1998年杨焕明余军在中科院成立中国科学院遗传研究所专门从事人类基因组研究1999年中科院院士强佰勤挂帅成立中国北方基因组中心主任1999年陈竺院士成为国际基因组委员会委员三人类基因组计划的任务和内涵1人类基因组计划的任务1人类基因组的基因图构建与序列分析遗传图谱物理图谱序列图谱基因图谱2人类基因的鉴定3基因组研究技术的建立4人类基因组研究的模式生物细菌酵母菌线虫果蝇小鼠拟南介的基因组5信息系统的建立6有关的伦理法律和社会问题研究2后人类基因组计划1绘制基因组遗传整合图单体型图寻找不同人群之间不同人之间的差异建立个人医学美国31英国24本25加拿大10中国10
人类基因组计划
物理图谱 物理图谱（physical map）指DNA序列上 两点之间的实际距离。其目标是在基因组中每 100kb设一个标志点（即‚路标‛），目前最满 意的是以已定位的DNA序列STS（sequencing tagged site，序列标记位点）作为‚路标‛，以 DNA的实际长度（bp，kb，Mb）为‚图距‛绘 制物理图谱。物理图谱是进行DNA序列分析和基 因组织结构研究的基础。
5. 相关课题的研究
人类基因组作图
遗传图谱
遗传图谱（genetic map）又称连锁图谱 （linkage map），是表示基因或DNA标志在染色 体上的相对位置与遗传距离的基因组图，反映染 色体上两点之间的连锁关系。遗传图谱是以细胞 减数分裂时同源染色体发生交换的DNA区段为标 记。遗传距离通常以基因或DNA片段在染色体交 换过程中的重组频率cM来表示。
HGP的研究目标及内容
• 总体目标：15年内投入30亿美元，完成人类24条
染色体的3×109 bp核苷酸序列分析
• 1993年马里兰会议上进行修订，内容包括：
1. 基因组制图（遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基
因图谱）
2. 基因的定位与分析
3. 基因组研究技术的建立、改进
4. 模式生物基因组的图谱绘制及测序
基因组序列分析 人类基因组计划最终要测定出由3×109 bp核苷酸组成的人基因组DNA的全部序列。随着 全新测序技术与策略的参与，这项工作的进度大 大加快，已远远超越了原定计划的时间表。
人类基因组计划的研究价值
• 医学领域：将人类感知生命的里程提高到分子 水平阶段，大大加速人们对疾病基因的鉴定 • 生命科学领域：阐明基因的结构与功能关系， 细胞的发育、生长、分化的分子机理，疾病发 生的机理等，有利于理解生物是如何进化的
hgp名词解释
hgp名词解释
HGP，即人类基因组计划（Human Genome Project），是一个国
际性的生物医学研究计划，旨在解读和研究人类基因组的性质和功能。
该计划于1990年启动，最终在2003年完成。
HGP的目标是测定人类所有基因的序列，并识别出大约3亿对DNA碱基的排列。
人类基因组计划的目的是为了解明人类基因组的组成、结构和功能，以促进生物医学的发展和进步。
通过对基因组的研究，可以更好
地认识人类的遗传性疾病的发生机制，提高疾病的诊断、治疗和预防
水平。
在HGP的推动下，基因组研究的技术和方法得到了巨大的发展，
如高通量测序技术的出现使基因组测序速度大幅提升，降低了成本。
此外，人类基因组计划还推动了国际间的合作与共享，帮助全球科学
家共同研究人类基因组，并将基因组数据公开以供科学研究社区使用。
通过HGP的成果，科学家们在基因组的结构和功能上取得了一系
列重要的发现，为认识人类生物学、疾病发生的机理，以及开发新的
治疗和预防方法提供了重要的基础。
HGP的完成被认为是人类生物学领域的一项重大里程碑，对推动人类健康和医学研究产生了深远影响。
hgp名词解释
hgp名词解释
HGP（Human Genome Project）是指人类基因组计划，是一项旨在确定人类基因组的完整DNA序列和基因组结构的国际性科学计划，该计划于1990年启动，历时13年，在2003年成功地完成了人类基因组的测序工作。
HGP的主要目标是通过确定人类基因组的完整DNA序列和基因组结构，来深入了解人类基因组的遗传学基础和人类疾病的发病机制，并为疾病的治疗和预防提供基础数据。
HGP的成功实施，对于人类健康和疾病的研究和治疗具有重大意义。
通过确定人类基因组的完整序列和结构，科学家们可以更好地了解人类基因组的复杂性和多样性，揭示人类疾病的发病机制，开发新的疾病治疗方法，为人类健康和疾病预防提供科学依据。
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1 人类基因组计划 （Human Genome Project,HGP） 1．什么是人类基因组计划： 人类基因组计划是由美国能源部和NIH联合做出的，自1990年开始，争取在15年内完成的目标。 即： 鉴定人体DNA估计约8万个基因，测序构成人DNA的30亿个碱基，贮存这些信息于databases(数据库)并发展data analysis的工具。 （1） 实际包括两部分工作，一是 mapping，一是sequencing，故先前叫做“Mapping and Sequencing the human genome”.而Mapping又分为遗传连锁图谱和物理图谱。 （2） HGP是第一个庞大的科学事业，会引起一些由此计划暴发出来的伦理、法律、社会学上的诸多争论。（DOE熟悉大科学模式；生物学家习惯小科学模式，应完美结合。该计划会引发出许多商业和法律，社会学和论理学方面的问题。） （3） 为了有助于这些目标的实现，还要研究一些非人生物体的遗传图谱。（包括E.coli、酵母、秀丽隐杆线虫、果蝇、实验用小鼠等模式生物。） （4） 在植物方面，美国农业部集中研究玉米和南芥菜（Arabidopsis）基因组，我国科学家提出了水稻基因组计划。 2．背景： 早在1984年Utah州Alta城的专业会议（DOE环境与健康研究办公室，OHER和国际环境诱变剂和致癌物防护委员会，ICPEMC协办）。开始讨论HG DNA全序列测定的前景。 1985年5月由Sinsheimer组织专门会议提出测定HG全序的动议。 DOE为何操办：（1）DOE承担低水平辐射和其它环境因素引起的遗传性损伤的监测，即需要在108bp的DNA中检测出一个碱基的改变，此项任务与HG全序列测定有关并且 2
任务同等艰巨；（2）DOE已在两个国家实验室对复杂基因开展了工作，即1988年的国家基因文库计划（NG Library Project），在Laurence Livermore国家实验室（LLNL）中纯化单种染色体并构建单个染色体文库。另一个基础性工作是1983年在Los Alamos National Laboratory(LANL)建立DNA顺序信息库Gene Bank。DOE特别在信息科学上具有经验和优势，还是大科学模式计划上的内行。 NIH 的参与又是必不可少的。（习惯于资助对特定科学进行检验的小型项目。还未主持过大科学模式的Project）。 终于1988年10月DOE与NIH在HGP的实施管理上达成协议（Science 241,1596 1988）。这样，同年二月由国家科学委员会（NRC）的专家组拟定的“人类基因组的图谱和测序”的专题报告才得以走向实现。 在1984-1989年间，在HGP从动议到实施这一漫长岁月里，许多有关技术上的进步和成就也是促成此事的重要因素。 1990年10月正式启动。 3．何谓基因组： Genome is all the DNA in an organism, including its genes. Gene: 携带制造为生物体所需要蛋白质的信息。 Because all the organisms are related through similarities in DNA sequences , insight gained from nonhuman genome often lead to new knowledge about human biology. 4．弄懂DNA有什麽实际的 benefits? （1） 关于不同个体间DNA变异后果的知识将引导我们得到解决诊断、治疗以及某一天能够预防上千种危害我们的疾病的革命性的新手段、新途径和新方法。 （2） 除提供了解人类生物学的思路之外，探知非人生物体的DNA sequences能够导致了解它们的天然潜在能力（natural capabilities ）,看其中能够用来解决人类保健，能源和环境净化上的挑战性课题。（Francis S Collins, head of HGP ,or National center for 3
HG Research） 5．中国： 重点是研究我们特有的致病基因的图谱和定序。现阶段是Hunting of Hereditary Disease Gene以及与白血病细胞分化有关的基因研究。后来有又加上重要功能基因。向外表述为：“Identification of disease genes and genes with important biological function is one of the major targets of the HGP in China.” 上述工作分别在南北两中心分担，即国家人类基因组南方研究中心（陈竺），和北方研究中心（强伯勤）。 进入1999年事情起了变化：杨焕明博士回国后，主张力争中国要参加实质性工作。1999年9月1日，在国际基因组计划第5次战略会议（伦敦）上，争取到第3号染色体短臂上3000万bp的测序任务。首先条件之一：中国要遵守“百慕大原则”，即HGP的精神，所有合格的数据都应在24小时内上网。至此占世界人口20%的中国负责测定HG中的1%序列，成为第6个参加HGP实质性工作的国家。在30亿bp的测序上，美国承担54%。英国33%，日本7%，法国2.8%，德国2.2%。中国要在仅有的8个月内完成相当于德国的一半，法国的三分之一的工作量。设立的HGP中国实验室对外称呼：“华大基因研究中心”。 结果，仅用半年时间，于2000年4月底超额完成了3000万bp的“工作框架图“。 中国还有自己的水稻基因组计划。（2001年10月12日完成“工作框架图”） 我们的原则是：“有所为、有所不为”。 6．提前完成计划： 2000年6月26日，参与HGP的美国、日本、英国、法国、德国和中国等6国科学家向全世界公布了人类基因组的工作草图，完成了人类科学史上里程碑式的创举。工作图覆盖了97%的基因组，85%的基因组序列已经被组装起来。 同日，美国总统Clinton和英国首相Blair代表美、英、法、德、日本和中国等六国 4
发表声明：国际HGP和Celera基因公司完成的HG工作及相关成果属于全人类共享的资源和财富。 7．最新进展： ▲2001年HGP “中国卷”率先完成，完成图的覆盖率从90%提高到100%；准确率从99%提高到99.99%。 ▲2001年10月12日，中科院、国家计委、科技部在北京联合宣布：我国首次独立完成水稻基因组“工作框架图”和数据库（测出22亿bp序列，覆盖率达95%以上，准确率99%），并将公布数据供全球共享。2002年4月5日《Science》以长达14页篇幅发表华大基因中心Dr于军《水稻基因组序列》的论文，前一天杂志还在中国举行新闻发布会。 ▲ 2001，已有60多种生物（包括几种致病微生物）的基因组已被测序。 ▲2002年1月，据《Science》栽：由中国、日本、美国、德国和韩国等合作项目“智能基因的探索”，构建了人与黑猩猩对比的基因组（包括6.4万个DNA片段）物理图谱。对比过程中发现：两者碱基排列98.77%完全相同，差异只占1.23%。这只有1.23%的基因，却藏着人的智慧和能力的秘密，使人与猩猩如此不同。黑猩猩基因研究，因其基因组和人是一样庞大，工作量不亚于HGP，因此上需一定时日才能完成。黑猩猩与人类最近，在500多万年前才分道扬镳，各自分化衍变。此项研究可揭示哪些基因在造就人的“先进性”上起关键作用。 ▲2002年3月，在佛罗里达洲奥兰多举行的2002年玉米基因大会上，美国密苏里大学研究人员向400多名科学家公布了经4年研究绘制出玉米基因图的成果。 ▲2001年国际HGP科学家小组得出结论：人类基因数不是原先权威估计的10万个；而是只有3万多，只比一种十字花科的野草（拟南芥）多几千个；只是1mm大小的美丽小杆线虫的两倍。但有些科学家拒绝承认3-4万是最后数字，仍猜测为10—15万。一切争论的胜负想必到2003年HG全部的“详图”完成之日才能见分晓。 ▲2002年4月14日——4月17日，中国上海举行“2002年国际人类基因组大会”中 5
外学者1100多名齐聚上海国际会议中心对HGP前沿问题进行学术交流。回顾过去一年全球工作情况，对尚未解决的问题进行深入探讨，讨论人类基因与疾病和健康的关系，人类基因研究与社会伦理道德、法律等问题的关系；还应从基因研究探讨人类进化史和人类起源的问题。 应该提到：中外伦理学家与科学家会上达成了三点共识：1.HGP是在维护人类尊严上伦理学中的重要角色，而不应看成“紧箍咒”。2.尊重各国、各地区生命理论立场。3.赞成科学无禁区，但对“克隆人”实验行为应有禁区。 ▲人类基因组序列“全书”完成：2003年4月15日科技部、中科院、国家自然科学基金委联合发布：50年前今天，人类发现了DNA双螺旋结构；50年后的今天，美（54％）、英（33）、日（7％）、法（2.8％）、德（2.2％）和中国（1％）科学家，经13年的努力，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重要一步。中国总理温家宝与美、英、日、法、德等政府首脑共同发表联合声明，向这一科学成就表示祝贺，并对这项计划所有参加人员的创造性和奉献精神致以敬意。 6
蛋白组（后基因组计划） 一、 基因组：是指细胞内全部完整的遗传信息，包括细胞发挥功能所需的“程序”，被认为是所有遗传物质。是包括细胞管理与繁殖所要求的综合程序的储备。 二、 蛋白组（proteome）：代表基因组编码的蛋白质的全部组合，也即基因组的综合的功能谱。 三、 表型组（phemome）：生物所显示的所有特征的总和的描绘。是蛋白组与周围环境相互作用产生的。 四、 功能基因组学（functunal genomics）：基因组图序计划和cDNA序列工作（此与基因组序是一致的）的成功，序列信息数量大大增加，新基因序列功能虽可通过与已克隆的其产物的功能已了解的基因来比较而推知（假定）。但很多新基因，与已知的无任何关系，需要“功能从头分析”，这可通过观察表达模式，突变效果，与其它细胞元件的相互作用，在个体基础上进行。为有效利用基因测序的大量数据对单个基因深入功能信息分析，必需被“基因组（全）范围的功能分析”所取代和补充，此即功能基因组学。这包括蛋白组中表达，突变与相互作用的系统分析。 最近，对基因组中所有基因表达的同时分析，提供细胞类别特异的基因表达谱及