北京大学医学部：《细胞信息传递》课程教学课件（PPT讲稿）第十七讲 基因组学与医学

第十七章 基因组学与医学 GENOMICS AND MEDICINE 刘新文 北京大学医学部生化与分子生物学系

刘新文 北京大学医学部生化与分子生物学系 第十七章 GENOMICS AND MEDICINE

刘新文。基因组哟与医学 第一节基因组学概念及研究范畴 (The Concept and research Categories of Genomics 基因组 基因组学 人类基因组计划

刘新文，基因组学与医学 第一节 基因组学概念及研究范畴 （The Concept and Research Categories of Genomics） Ø基因组 Ø基因组学 Ø人类基因组计划

刘新文。基因组哟与医学 基因组学概念 基因组( genome):泛指一个细胞或一个生物体 的全部遗传信息。在真核生物,基因组是指一套 (单倍体)染色体DNA C基因组学( genomIcs):从基因组水平(分子整 体水平)研究遗传的学科。主要是发展和应用 DNA制图、测序新技术及计算机程序,分析生命 体全部基因组的结构及功能

刘新文，基因组学与医学 一、基因组学概念 1基因组(genome)：泛指一个细胞或一个生物体 的全部遗传信息。在真核生物，基因组是指一套 （单倍体）染色体DNA。 1基因组学(genomics)：从基因组水平（分子整 体水平）研究遗传的学科。主要是发展和应用 DNA制图、测序新技术及计算机程序，分析生命 体全部基因组的结构及功能

刘新文。基因组哟与医学 C人类基因组计划( human genome project, HGP):一项多国合作的国际研究计划,旨在 阐明人类基因组DNA3×109bp的序列,发掘所 有人类基因,确定其在染色体上的位置,从而 破译人类的全部遗传信息。HGP还对包括大肠 杆菌、酵母、线虫、果蝇、拟南芥和小鼠等在 内的一系列模式生物体基因组的测序

刘新文，基因组学与医学 1人类基因组计划（human genome project, HGP）：一项多国合作的国际研究计划，旨在 阐明人类基因组DNA 3×109bp的序列，发掘所 有人类基因，确定其在染色体上的位置，从而 破译人类的全部遗传信息。HGP还对包括大肠 杆菌、酵母、线虫、果蝇、拟南芥和小鼠等在 内的一系列模式生物体基因组的测序

刘新文。基因组哟与医学 二、基因组学的主要研究内容 ☆结构基因组学( structural genomics):通 过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基 因定位的科学。 功能基因组学( unctional genomics):利 用结构基因组学提供的信息,进行基因和非基因 序列功能的研究。 ☆比较基因组学( comparative genomics) 比较不同生物间基因和基因组结构的差异,以增 进对基因功能的了解、阐明物种进化关系

刘新文，基因组学与医学 v结构基因组学（structural genomics）：通 过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基 因定位的科学。 v功能基因组学（functional genomics）：利 用结构基因组学提供的信息，进行基因和非基因 序列功能的研究。 v比较基因组学（comparative genomics）： 比较不同生物间基因和基因组结构的差异，以增 进对基因功能的了解、阐明物种进化关系。 二、基因组学的主要研究内容

刘新文。基因组哟与医学 、基因组学主要研究技术 ◆生物信息学( bioinformatics) 用数理和信息科学的观点、理论和方法研究生命现 象,组织和分析现今呈指数增长的生物学数据的 门科学。该技术主要由数据库、计算机网络和应用 软件组成。 令生物芯片(DNA芯片、蛋白质或肽芯片等 令二维蛋白质凝胶电泳(2DGE) ◆飞行质谱

刘新文，基因组学与医学 三、基因组学主要研究技术 v生物信息学（bioinformatics） v生物芯片（DNA芯片、蛋白质或肽芯片等 v二维蛋白质凝胶电泳（ 2-DGE） v飞行质谱 用数理和信息科学的观点、理论和方法研究生命现 象，组织和分析现今呈指数增长的生物学数据的一 门科学。该技术主要由数据库、计算机网络和应用 软件组成

刘新文。基因组哟与医学 第二节结构基因组学 Structural Genomics) 物理制图 遗传制图 基因组DNA序列测定 创建计算机分析管理系统

刘新文，基因组学与医学 第二节 结构基因组学 （Structural Genomics） Ø物理制图 Ø遗传制图 Ø基因组DNA序列测定 Ø创建计算机分析管理系统

刘新文。基因组哟与医学 人类基因组作图 遗传图( genetic mapping/连锁图( linkage map) ◇通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率, 确定连锁标志在染色体上的线性排列顺序及其 相对遗传距离 ◇距离单位:厘摩(cM),1cM表示每次减数分裂的 重组频率为1%

刘新文，基因组学与医学 一、人类基因组作图 1、遗传图(genetic mapping)/连锁图(linkage map) ²距离单位：厘摩(cM)，1cM表示每次减数分裂的 重组频率为1％ ²通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率， 确定连锁标志在染色体上的线性排列顺序及其 相对遗传距离

刘新文。基因组哟与医学 ◆第一代DNA多态性标志: 限制性片段长度多态性( RFLPs)、随机引物扩增多态性 RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP) ◆第二代DNA标志: 可变数目串联重复序列( VNTRS;又称小卫星)、短串联 重复序列(STRs;又称微卫星,Ms) 令第三代DNA标志:单核苷酸多态性SNP)

刘新文，基因组学与医学 v第一代DNA多态性标志： 限制性片段长度多态性（RFLPs）、随机引物扩增多态性 (RAPD) 、扩增片段长度多态性(AFLP) v第二代DNA标志： 可变数目串联重复序列（VNTRs；又称小卫星）、短串联 重复序列（STRs；又称微卫星, MS） v第三代DNA标志：单核苷酸多态性(SNP)

刘新文。基因组哟与医学 2、物理作图( physical mapping) 令确定遗传标志间的物理距离,一般用bp/kb/Mb表示。 令1cM的遗传距离大致上相当于Mb的物理距离。 (1)荧光原位杂交图( FISH map) (2)限制性酶切图( restriction map) 选用合适的限制性核酸内切酶对基因组DNA或部分基因组DNA进 行酶切,获得以酶切位点为标记的物理图。 (3)辐射杂交细胞图( RH map) (4)连续克隆系( clone contig)图:是最重要的一种。 >序列标签位点( sequence tagged sites,STSs):在染色体上定位 明确,而且可用PCR扩增的单拷贝序列,通常为200-500bp

刘新文，基因组学与医学 2、物理作图（physical mapping）： v确定遗传标志间的物理距离，一般用bp/kb/Mb表示。 v1cM的遗传距离大致上相当于1Mb的物理距离。 （1）荧光原位杂交图（FISH map） （2）限制性酶切图（restriction map） ： Ø 选用合适的限制性核酸内切酶对基因组DNA或部分基因组DNA进 行酶切，获得以酶切位点为标记的物理图。 （3）辐射杂交细胞图（RH map） （4）连续克隆系（clone contig）图：是最重要的一种。 Ø 序列标签位点(sequence tagged sites, STSs): 在染色体上定位 明确，而且可用PCR扩增的单拷贝序列，通常为200-500bp