第五章第三节基因组课件.ppt

1、2）、不同生物基因组蕴含的遗传信息量有）、不同生物基因组蕴含的遗传信息量有着巨大的差别着巨大的差别3）、不同生物基因组的结构与组织形式也）、不同生物基因组的结构与组织形式也明显不同明显不同4）、不同的生物体，其基因组的大小和复）、不同的生物体，其基因组的大小和复杂程度各不相同，进化程度越高的生物其杂程度各不相同，进化程度越高的生物其基因组越复杂。基因组越复杂。三、基因组的染色体倍数性和数目三、基因组的染色体倍数性和数目基因的剂量指一个细胞中某基因的拷贝数细胞的倍数性指细胞中整套染色体的拷贝数，真核细胞就是指染色体的数目，如2倍体细胞，4倍体细胞等真核生物的单倍体数目代表基因组基因组一份拷贝的染

2、色体数目，就是一套染色体的数目；配子细胞是单倍体，大多数真核生物的体细胞是2倍体，生殖细胞是单倍体；C值值是指单倍体基因组中是指单倍体基因组中DNA的含量，的含量，可以用碱基对或分子量来表示。有时染可以用碱基对或分子量来表示。有时染色体的倍数也可以用色体的倍数也可以用C值表示值表示。一般来说，随着是生物复杂程度的提高，物种的C值也越来越高，但是物种的C值高低与物种的高等或低等无直接关系。2）个人基因图谱承载着个人的全部生命秘密，）个人基因图谱承载着个人的全部生命秘密，个个 体今后的兴趣、爱好，体能，饮食习惯、体今后的兴趣、爱好，体能，饮食习惯、性格及各种潜在的遗传病等都清楚地写在个人性格及各种

3、潜在的遗传病等都清楚地写在个人的基因图谱上。的基因图谱上。3）个人基因图谱最成功的应用应该是预测）个人基因图谱最成功的应用应该是预测遗传疾病遗传疾病。5）绘制个人基因图谱不仅仅对有遗传家族史）绘制个人基因图谱不仅仅对有遗传家族史的人以及癌症患者有益，对于我们平时所认为的人以及癌症患者有益，对于我们平时所认为的健康人群同样具有十分重要的意义。的健康人群同样具有十分重要的意义。6）人类基因组图谱人类基因组图谱被誉为被誉为“人体的第二张解剖人体的第二张解剖图图”，通过分析人体，通过分析人体24条染色体的碱基序列，条染色体的碱基序列，获得获得个人基因组个人基因组，有助于预防，有助于预防遗传疾病遗传疾病

4、，为新，为新药物研制以及新医疗方法提供依据药物研制以及新医疗方法提供依据。物理图谱构建的方法物理图谱构建的方法：辐射杂种和克隆作图：辐射杂种和克隆作图人类基因组人类基因组细胞核基因组细胞核基因组3000 Mb线粒体基因组线粒体基因组16.6Mb基因外基因外DNA 80基因和基因基因和基因有关序列有关序列 20编码编码DNA 90%假基因假基因 内含子等内含子等2个个rRNA基因基因22个个tRNA基因基因13个蛋白个蛋白质基因质基因单一或低单一或低拷贝拷贝DNA 7080中等或高等重复序中等或高等重复序列列2030串连重复串连重复 60散在重复散在重复 40生命的奥秘蕴藏于生命的奥秘蕴藏于“四

5、字天书四字天书”之中之中GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCATCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCTCCACCATGCCGCCACCACGCCACCATGCTTCTTCCTCATCTCGCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCtTCTCT（一）（一）三、人类基因组计划三、人类基因组计划（二）世界的行动（二）世界的行动 1、1984年在科罗拉多州举行的一个科学会议上，年在科罗拉多州举行的一个科学会议上，美能源部科学家建议发动全国的科技力量来做人类基因美能源部科学家建议发动

6、全国的科技力量来做人类基因组图谱的分析工作，结果支持者寥寥。因为以当时的技组图谱的分析工作，结果支持者寥寥。因为以当时的技术水平，每分析一个碱基对需要术水平，每分析一个碱基对需要3-5美元，美元，搞清搞清 30亿个亿个碱基对的排序需要碱基对的排序需要150亿美元的巨资。亿美元的巨资。1986年年3月月7日，日，Dulbecco.R在在Science（Science,231:10551056）上发表了一篇名为）上发表了一篇名为癌症癌症研究的转折点研究的转折点-人类基因组全序列分析人类基因组全序列分析的有关开展的有关开展人类人类基因组基因组计划的短文，引起了全世界的强烈反响。计划的短文，引起了全世

7、界的强烈反响。不仅推动了美国，也推动了全世界的人类不仅推动了美国，也推动了全世界的人类基因组基因组计划的计划的发展；发展；1987年初，美国能源部和国家健康研究院为年初，美国能源部和国家健康研究院为“人人类类基因组基因组计划计划”下拨了启动经费下拨了启动经费550万美元，全年万美元，全年1.66亿美元。亿美元。1988年年2月，国家科学研究委员会的专家成立了月，国家科学研究委员会的专家成立了国国家人类家人类基因组基因组研究中心研究中心，由沃森任第一任主任。但是，由沃森任第一任主任。但是，美国国会正式批准的美国国会正式批准的“人类人类基因组基因组计划计划”到到1990年年10月月1日才正式启动，

8、其规模在世界上是最大的，计划在日才正式启动，其规模在世界上是最大的，计划在15年内投入年内投入30亿亿美元以上的资金进行人类美元以上的资金进行人类基因组基因组的分的分析。析。至此，被誉为生命科学至此，被誉为生命科学“阿波罗登月计划阿波罗登月计划”的国的国际人类基因组计划开始启动。际人类基因组计划开始启动。在在Dulbecco短文的影响下，整个欧洲都行动起来短文的影响下，整个欧洲都行动起来了，并且各具特色。了，并且各具特色。2、1987年，意大利国家的年，意大利国家的HGP启动，其特色是启动，其特色是技术多样（技术多样（YAC、杂交细胞、杂交细胞、cDNA等）、区域集中等）、区域集中（X染色体的

9、染色体的q24qter区域）。区域）。3、1989年年2月，英国国家的月，英国国家的HGP启动；其特色是启动；其特色是资源集中、全国协调（资金、技术资源集中、全国协调（资金、技术Sanger测序）。测序）。4、1990年年6月，法国国家的月，法国国家的HGP启动，其特色是启动，其特色是注重整体基因组、注重整体基因组、cDNA和自动化，而且法国为世界和自动化，而且法国为世界HGP的研究做出了不可磨灭的功献。法国不仅建立了的研究做出了不可磨灭的功献。法国不仅建立了多态性中心、全基因组的多态性中心、全基因组的YAC重叠群和微卫星标记技重叠群和微卫星标记技术，而且法国民众进行了捐资，还有驰名中外的用作

10、术，而且法国民众进行了捐资，还有驰名中外的用作基因组研究的经典材料基因组研究的经典材料CEPH家系（家系（3代代80多个家系）。多个家系）。5、1990年年6月，欧共体通过月，欧共体通过欧洲人类欧洲人类基因组基因组计划计划。主要资助。主要资助23个实验室重点用于个实验室重点用于“资源中心资源中心”的建的建立和运转。立和运转。6、1995年，德国国家的年，德国国家的HGP启动，其特色是先启动，其特色是先后建立了资源中心和基因扫描定为中心，并开始了对后建立了资源中心和基因扫描定为中心，并开始了对21号染色体进行大规模的测序工作。号染色体进行大规模的测序工作。7、中国的、中国的HGP始于始于1994

11、年，是在吴旻，强伯勤，年，是在吴旻，强伯勤，陈竺，杨焕明等人的倡导下启动的。最初由国家自然陈竺，杨焕明等人的倡导下启动的。最初由国家自然科学基金委员会和科学基金委员会和“863”高科技计划的支持下，先后高科技计划的支持下，先后启动了启动了“中华民族中华民族基因组基因组中若干位点基因结构的研究中若干位点基因结构的研究”和和“重大基因相关基因的定位、克隆、结构与功能研重大基因相关基因的定位、克隆、结构与功能研究究”。1998年年3月由陈竺院士挂帅成立上海中心，月由陈竺院士挂帅成立上海中心，10月月改名为中国南方基因中心。同时，决定成立由国家卫改名为中国南方基因中心。同时，决定成立由国家卫生部牵头的

12、若干中国人类遗传资源保护中心。生部牵头的若干中国人类遗传资源保护中心。1999年年由强伯勤院士挑头在北京先后成立了中国科学院北京由强伯勤院士挑头在北京先后成立了中国科学院北京人类人类基因组基因组中心和北方人类中心和北方人类基因组基因组中心。中心。1999年年7月我月我国在国际人类基因组国在国际人类基因组HGSI注册，注册，9月中国获准加入人月中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%，也就是也就是3号染色体上的号染色体上的3000万个碱基对。万个碱基对。中国是继美、英、日、德、法之后第中国是继美、英、日、德、法之后第六个国际人类基因组

13、计划参与国，也是参六个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。与这一计划的唯一发展中国家。在对人类在对人类23对染色体上多达对染色体上多达30亿对碱亿对碱基的测定上，美国人的贡献率最大，承担基的测定上，美国人的贡献率最大，承担了了54%，其次是英国，承担了，其次是英国，承担了33%,日本日本为为7%,法国为法国为2.8%，德国为，德国为2.2%，中国，中国科学家承担了科学家承担了1%的测序任务。的测序任务。我国的人类基因组计划于1994年正式启动，而后，我国先后在上海和北京成立了国家人类基因组南、北两个中心，投入巨额资金进行基因组研究。中国科学家2007年对外宣布，他们已经

14、成功绘制完成第一个完整中国人基因组图谱(又称“炎黄一号”)，这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。此外，丹麦，日本，韩国，俄罗斯和澳大此外，丹麦，日本，韩国，俄罗斯和澳大利亚也加入行动行列，除政府投资利亚也加入行动行列，除政府投资HGP外，世外，世界几乎所有的医药公司都参与人类基因组的研界几乎所有的医药公司都参与人类基因组的研究，与国际人类基因组计划展开竞争。究，与国际人类基因组计划展开竞争。可见，人类基因组计划发展成一个由多国政可见，人类基因组计划发展成一个由多国政府支持的国际项目，先后有美、英、日、德、府支持的国际项目，先后有美、英、日、德、法及中国等国家参加，有法及中国等国家参加，有16个实验室及个实验室及1100名名生物科学家生物科学家、计算机专家计算机专家和和技术人员技术人员参加。参加。(1)基因组作图基因组作图 (2)基因组的序列测定基因组的序列测定 (3)基因识别基因识别(4)模式生物的研究模式生物的研究(5)发展生物信息学和计算生物学发展生物信息学和计算生物学(6)基因组研究对伦理、法律和社会产生的影响。人类科学史上的三大工程人类科学史上的三大工程 人类基因组计划人类基因组计划90年代年代曼哈顿原子弹计划曼哈顿原子弹计划40年代年代阿波罗登月计划阿波罗登月计划60年代年代1961年4月12日，加加林（前苏）升入太空1969年7月16日，阿姆斯特朗（美）登上月球