基因组学基本知识ppt课件
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代谢组学关注的是各种代谢路径底物和产物的小分子代谢 物，反映细胞或组织在外界刺激或是遗传修饰下代谢应答 的变化，包括糖、脂质、氨基酸、维生素等。
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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
基因组学基本知识
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一、基因组学概述 二、人类基因组计划 三、基因组学的研究内容 四、基因组学的应用 五、基因组学的研究方法
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一、基因组学概述
基因组学（Genomics）：1986年提出，指对生物体 所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因 定位和基因功能分析的一门科学。
与病原基因组中的直接或间接作用的结果。 “全基因组”信息记录着一个人有关生、老、
病、死的重要信息，如能否秃顶、发胖等。
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（2）主要内容： 构建基因组的遗传图谱； 构建基因组的物理图谱； 测定基因组DNA的全部序列； 绘制基因组的转录本图谱； 分析基因组的功能。
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功能基因组学就是对基因组序列进行诠释。
功能基因组学的衍生学科 转录组学、蛋白质组学、代谢组学 比较基因组学
糖组学、药物基因组学、疾病基因组学、环境基因组 学、营养基因组学、表基因组学
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转录组学 比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病
状态，以及体外培养的细胞中等基因表达模式的 差异, 通过如RT-PCR、EST、SAGE、DNA芯片 等分析方法，描绘特定细胞或组织在特定状态下 的基因表达的种类和丰度的信息，编制成基因表 达的数据。
基因组（Genome）：生物体配子中所包含的全部 染色体及其基因，包括细胞质基因组，为物种全部 遗传信息的总和。也指某一生物的所有DNA。
物种遗传信息的“总词典”、控制发育的“总程序”、 生物进化历史的“总档案”
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基因组学研究的最终目标
获得生物体全部基因组序列 鉴定所有基因的功能 明确基因之间的相互作用关系 阐明基因组的进化规律
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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
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Fishing in a More Effective Way!
钓鱼
竭泽而渔
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CREDIT: JOE SUTLIFF Science, Vol 291: 1221.
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几个代表物种的基因组大小
物种 T4噬菌体 大肠杆菌 酵母 拟南芥 果蝇 桃 水稻 小白鼠 人类 玉米 普通小麦
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蛋白组学
一个细胞或一个组织基因组所表达的全部蛋白质（在空间 和时间上动态变化着的整体）。
提供各种活性蛋白质的翻译时间、基因产物相对浓度、修 饰作用、细胞定位等信息。
功能蛋白质组学以在特定时间、特定环境条件下的蛋白质 为研究对象（与某一生理现象有关），是个别蛋白的传统 研究和全体蛋白质的蛋白质组研究的中间层次。
（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
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（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
研究各活性蛋白之间的相互作用，蛋白质与DNA、RNA 之间的相互作用等，揭示蛋白质表面相互作用特征的能力， 构建全细胞的蛋白网络。
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代谢组学
代谢组指的是“一个细胞、组织或器官中，所有代谢组分 的集合，尤其指小分子物质”
代谢组学是 “在新陈代谢的动态进程中，系统研究代谢 产物的变化规律，揭示机体生命活动代谢本质”的科学。
基因组大小/bp 2.0×105 4.2×106 1.5×107 1.0×108 1.65×108 3.0×108 300 Mbp 3.89×108 3.0×109 3.3×109 5.4×109 1.6×1010
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二、人类基因组计划
1990年，国际人类基因组计划启动 （1）提出背景
族群间的通婚增多，人类基因资源需要保护。 “基因相关论”：所有的疾病都是人类基因组
子机制 ➢ 确定人类基因组中转座子、逆转座子和病毒残余序列 ➢ 研究染色体和个体之间的多态性
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（5）研究进展 ➢ 1996年，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年，人类基因组框架草图绘制完成 ➢ 2001年2月，人类基因组精细图谱的完成 ➢ 2002年，完成测序工作
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三、基因组学的研究内容
利用EST作为 标记所构建的 分子遗传图谱
结构
基因定位 遗传图谱
基因组学 基因组作图 物理图谱
基因组学
基因组测序 转录本图谱
功能
基因识别/鉴定/克隆
基因组学 基因结构/功能及其相互关系
(后基因组学)
基因表达调控
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功能基因组学：利用结构基因组学提供的信息系统 地研究基因功能，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的研究。
析基因的大小、数量，基因排列顺序，编码序列与非编码 序列的特征等，以揭示物种进化关系，克隆重要性状基因 和进行遗传研究和性状改良。
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四、基因组学的应用
确定物种特有的序列 研究物种的遗传多样性 研究物种的起源及系统进化 进行新基因的克隆（染色体步移） 进行基因功能的预测 获得功能分子标记
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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
基因组学基本知识
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一、基因组学概述 二、人类基因组计划 三、基因组学的研究内容 四、基因组学的应用 五、基因组学的研究方法
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一、基因组学概述
基因组学（Genomics）：1986年提出，指对生物体 所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因 定位和基因功能分析的一门科学。
与病原基因组中的直接或间接作用的结果。 “全基因组”信息记录着一个人有关生、老、
病、死的重要信息，如能否秃顶、发胖等。
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（2）主要内容： 构建基因组的遗传图谱； 构建基因组的物理图谱； 测定基因组DNA的全部序列； 绘制基因组的转录本图谱； 分析基因组的功能。
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功能基因组学就是对基因组序列进行诠释。
功能基因组学的衍生学科 转录组学、蛋白质组学、代谢组学 比较基因组学
糖组学、药物基因组学、疾病基因组学、环境基因组 学、营养基因组学、表基因组学
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转录组学 比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病
状态，以及体外培养的细胞中等基因表达模式的 差异, 通过如RT-PCR、EST、SAGE、DNA芯片 等分析方法，描绘特定细胞或组织在特定状态下 的基因表达的种类和丰度的信息，编制成基因表 达的数据。
基因组（Genome）：生物体配子中所包含的全部 染色体及其基因，包括细胞质基因组，为物种全部 遗传信息的总和。也指某一生物的所有DNA。
物种遗传信息的“总词典”、控制发育的“总程序”、 生物进化历史的“总档案”
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基因组学研究的最终目标
获得生物体全部基因组序列 鉴定所有基因的功能 明确基因之间的相互作用关系 阐明基因组的进化规律
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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
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Fishing in a More Effective Way!
钓鱼
竭泽而渔
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CREDIT: JOE SUTLIFF Science, Vol 291: 1221.
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几个代表物种的基因组大小
物种 T4噬菌体 大肠杆菌 酵母 拟南芥 果蝇 桃 水稻 小白鼠 人类 玉米 普通小麦
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蛋白组学
一个细胞或一个组织基因组所表达的全部蛋白质（在空间 和时间上动态变化着的整体）。
提供各种活性蛋白质的翻译时间、基因产物相对浓度、修 饰作用、细胞定位等信息。
功能蛋白质组学以在特定时间、特定环境条件下的蛋白质 为研究对象（与某一生理现象有关），是个别蛋白的传统 研究和全体蛋白质的蛋白质组研究的中间层次。
（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
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（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
研究各活性蛋白之间的相互作用，蛋白质与DNA、RNA 之间的相互作用等，揭示蛋白质表面相互作用特征的能力， 构建全细胞的蛋白网络。
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代谢组学
代谢组指的是“一个细胞、组织或器官中，所有代谢组分 的集合，尤其指小分子物质”
代谢组学是 “在新陈代谢的动态进程中，系统研究代谢 产物的变化规律，揭示机体生命活动代谢本质”的科学。
基因组大小/bp 2.0×105 4.2×106 1.5×107 1.0×108 1.65×108 3.0×108 300 Mbp 3.89×108 3.0×109 3.3×109 5.4×109 1.6×1010
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二、人类基因组计划
1990年，国际人类基因组计划启动 （1）提出背景
族群间的通婚增多，人类基因资源需要保护。 “基因相关论”：所有的疾病都是人类基因组
子机制 ➢ 确定人类基因组中转座子、逆转座子和病毒残余序列 ➢ 研究染色体和个体之间的多态性
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（5）研究进展 ➢ 1996年，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年，人类基因组框架草图绘制完成 ➢ 2001年2月，人类基因组精细图谱的完成 ➢ 2002年，完成测序工作
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三、基因组学的研究内容
利用EST作为 标记所构建的 分子遗传图谱
结构
基因定位 遗传图谱
基因组学 基因组作图 物理图谱
基因组学
基因组测序 转录本图谱
功能
基因识别/鉴定/克隆
基因组学 基因结构/功能及其相互关系
(后基因组学)
基因表达调控
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功能基因组学：利用结构基因组学提供的信息系统 地研究基因功能，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的研究。
析基因的大小、数量，基因排列顺序，编码序列与非编码 序列的特征等，以揭示物种进化关系，克隆重要性状基因 和进行遗传研究和性状改良。
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四、基因组学的应用
确定物种特有的序列 研究物种的遗传多样性 研究物种的起源及系统进化 进行新基因的克隆（染色体步移） 进行基因功能的预测 获得功能分子标记