北京大学：《生物化学》课程教学资源（课件讲稿）第十七章 基因组学与医学 GENOMICS AND MEDICINE

第十七章 b 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 基因组学与医学 第十七章 GENOMICS AND MEDICINE

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

刘新文，基因组学与医学 一、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。 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 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。 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，蒸因组学与医学 白人类基因组计划(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DNA3×10bp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 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，基因组学与医学 二、基因组学的主要研究内容 冬结构基因组学(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。 冬功能基因组学(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。 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 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（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。 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，蒸因组学与医学 三、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。 生物芯片(DNA芯片、蛋白质或肽芯片等 二维蛋白质凝胶电泳（2-DGE) 冬飞行质谱

刘新文，基因组学与医学 三、基因组学主要研究技术 生物信息学（bioinformatics） 生物芯片（DNA芯片、蛋白质或肽芯片等 二维蛋白质凝胶电泳（ 2-DGE） 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，基因组学与医学 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） 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，蒸因组学与医学 一、人类基因组作图 1、遗传图(genetic mapping)/连锁图((linkage map) ◇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) 距离单位：厘摩(cM)，1cM表示每次减数分裂的 重组频率为1％ 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，基因组学与医学 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) 冬第二代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) 第三代DNA标志：单核苷酸多态性(SNP)

刘新文，基因组学与医学 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） 第三代DNA标志：单核苷酸多态性(SNP)

刘新文，蒸因组学与医学 2、 物理作图(physical mapping): 冬确定遗传标志间的物理距离，一般用bp/kbMb表示。 1cM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) >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）： 确定遗传标志间的物理距离，一般用bp/kb/Mb表示。 1cM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） ：  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