基因组学的研究内容.docx
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基因组学的研究内容
基因组学的研究内容
结构基因组学：
基因定位；基因组作图；测定核苷酸序列
功能基因组学：
又称后基因组学（postgenomics基因的识别、鉴定、克隆；基因结构、功能及其相互关系；基因表达调控的研究
蛋白质组学：
鉴定蛋白质的产生过程、结构、功能和相互作用方式
遗传图谱
（geneticmap）采用遗传分析的方法将基因或其它dNA序列标定在染色体上构建连锁图。
遗传标记：
有可以识别的标记，才能确定目标的方位及彼此之间的相对位置。
构建遗传图谱
就是寻找基因组不同位置上的特征标记。
包括：
形态标记；
细胞学标记；
生化标记；DNA分子标记
所有的标记都必须具有多态性！
所有多态性都是基因突变的结果！
形态标记：
形态性状：
株高、颜色、白化症等，又称表型标记。
数量少，很多突变是致死的，受环境、生育期等因素的影响
控制性状的其实是基因，所以形态标记实质上就是基因标记。
细胞学标记
明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数量特征
：
染色体的核型、染色体的带型、染色
体的结构变异、染色体的数目变异。
优点：
不受环境影响。
缺点：
数量少、费力、费时、对
生物体的生长发育不利
生化标记
又称蛋白质标记
就是利用蛋白质的多态性作为遗传标记。
如：
同工酶、贮藏蛋白
优点：
数量较多，受环境影响小
缺点：
受发育时间的影响、有组织特异性、只反映基因编码区的信息
DNA
分子标记：
简称分子标记以
DNA
序列的多态性作为遗传标记
优点：
不受时间和环境的限制
遍布整个基因组，数量无限
不影响性状表达
自然存在的变异丰富，多态性好
共显性，能鉴别纯合体和杂合体
限制性片段长度多态性（
restrictionfragmentlengthpolymorphism
，
RFLP
）
DNA
序列能或不能被某一酶酶切，
相当于一对等位基因的差异。
如有两个
DNA
分子
（一对
染色体）
，一个具有某一种酶的酶切位点，而另一个没有这个位点，酶切后形成的
DNA
片段
长度就有差异，即多态性。
可将
RFLP
作为标记，定位在基因组中某一位置上。
微卫星
（
microsatellite
）
标记：
微卫星又称为简单重复序列
（
simplesequencerepeat
，
SSR
）
。
这种重复序列的重复单位很短，常常只有
2
个、
3
个或
4
个核苷酸。
如一条染色体
TCTGAGAGAGACGC
另一染色体
TCTGAGAGAGAGAGAGAGACGC
，就构成了多态性。
遗传图谱的构建方法
理论基础
:
连锁与交换
基本方法
:
两点测验法和三点测验法
植物遗传图谱的构建：
选择研究材料（亲本）
、构建分离群体、遗传标记检测、
标记间的连锁分析
选择亲本
要求亲缘关系远，
遗传差异大。
但又不能相差太大以导致引起子代不育。
对备选材料进行
多态
（
差异
）
性检测，综合测定结果，选择有一定量多态性的一对或几对材料作为遗传作图亲
本。
构建作图群体
遗传标记的染色体定位：
利用遗传学方法或其它方法将少数标记锚定在染色体上，
作为确定
连锁群的参照系。
常用的方法：
单体分析、三体分析、代换系分析、附加系分析
标记间的连锁分析：
利用在两个亲本间有多态性的标记分析分离群体中所有个体的基因型、
根据连锁交换的情况，确定标记之间的连锁关系和遗传距离、有计算机软件可以应用
物理图谱的构建：
用分子生物学方法直接检测
DNA
标记在染色体上的实际位置绘制成的图
谱称为物理图谱。
有遗传图谱为什么还要构建物理图谱？
•
分别率有限
;
人类只能研究少数减数分裂事件，不能获得大量子代个体
;
测序要求每
个标记的间隔小于
100kb,
实际是
599kb
；精确性不够、经典遗传学认为，交换是随
机发生的、基因组中有些区域是重组热点；倒位、重复等染色体结构变异会限制交
换重组
物理作图的方法
1
、限制酶作图
2
、依靠克隆的基因组作图
3
、荧光原位杂交
4
、序列标签位点作图
遗传图与物理图的整合
有些标记既是遗传标记，又是物理标记。
RFLP
标记
SSR
标记
某些基因序列借助这些标
记可以将遗传图和物理图整合起来。
基因组测序策略：
有了高密度的基因组图谱，
就可以开始全基因组测序了。
测序的技术飞速
发展，现在可以全自动化
。
测序的策略有两个：
鸟枪法、克隆重叠群法
鸟枪法的优缺点
优点：
不需要高密度的图谱、速度快、简单、成本低
缺点：
拼接组装困难，尤其在重复序列多的区域；
主要用于重复序列少、相对简单的原核生物基因组
克隆重叠群法（
clonecontig
）
将基因组
DNA
切割长度为
0.1Mb
－
1Mb
的大片段，克隆到
YAC
或
BAC
载体上，然后再进行
亚克隆，分别测定单个亚克隆的序列，再装配、连接成连续的
DNA
分子。
这是一种自上而
下（
uptodown
）的测序策略
clone-by-clonemethod
功能基因组学
完成基因组测序，仅仅是基因组计划的第一步，更重要的工作在于弄清楚：
①基因组序列中所包含的全部遗传信息是什么；
②基因组作为一个整体如何行使功能。
就是对基因组序列进行诠释的过程，也就是功能基因组学的研究内容。
根据序列分析搜寻基因
查找开放阅读框（
openreadingframe,ORF
）
。
开放阅读框都有一个起始密码子，
ATG
，还要
有终止密码子。
从
ATG
开始，然后向下游寻找终止密码子。
起始密码子和终止密码子之间
的碱基数目要能够被
3
整除。
每一条链都有
3
种可能的阅读框，
2
条连共计有
6
种可能的阅
读框
.
计算机可以很快给出结果。
同源查询
利用已经存入数据库的基因序列与待查的基因组序列比对，
从中查找可以与之匹配的碱基序
列及其比例，用于界定基因。
同源查询可以部分弥补
ORF
扫描的不足。
同源查询的依据
有亲缘关系的物种，基因组可能存在某种程度的相似性：
存在某些完全相同的序列；
ORF
的排列相似，如等长的外显子；
ORF
指令的氨基酸序列相
似；
模拟的多肽链的高级结构相似，等。
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