第三章 人类基因组.ppt

第三章;产生背景及概念;概 念;2001年2月中旬，《Nature》与《Science》分别发表了人类基因组工作框架图,报告人类基因组共有30 亿个碱基对, 预测编码基因31,000个,比最初预测的10 万个编码基因数大大减少。 2003年人类基因组计划宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现;第　一　节人类基因组和基因组学; 基因组(genome)是德国遗传学家H. Winkler在1920年将gene（基因）和chromosome(染色体)两个词缩合而创造的一个新词，意思是指染色体上的全部基因。几十年来，随着分子生物学的发展，其含义扩展为在个体水平代表一个个体所有遗传性状的总和，在细胞水平代表一个细胞所有不同染色体（单倍体）的总和，在分子水平代表一个物种所有DNA分子的总和。 ;结构基因组学;第　二　节人类基因组计划;人类基因组计划;人类基因组计划??目标;人类基因组计划的研究概况 1986年;1988年美国能源部和国家卫生研究院率先在美国开展人类基因组计划，并经国会批准由政府给予资助。此后，成立了一个国际间的合作机构——人类基因组织 (Human Genome Organization)，由多个国家筹集资金和科研力量，积极参加这一国际性研究计划。;1989年，美国国立卫生研究院成立了人类染色体研究中心，沃森出任第一任主任。;1990年，美国国会批准了“人类基因组计划”，并于10月1日正式启动，由多国科学家参加、被称为“生命科学阿波罗计划”的人类基因组计划正式启动。预计用15年时间，投资30亿美元，完成 30 亿对碱基的测序，并对所有基因进行绘图和排序。美国承担了全部任务的54%，英国33%，日本7%，法国2.8%，德国2.2%。 中国于1999年9月加入人类基因组计划并承担了 1% 的测序任务。;1998年，生产DNA测序仪的最大厂家Perkin-Elmer(简称PE)公司与文特尔领导的基因研究所合作成立了塞莱拉（Celera）遗传信息公司，并宣布他们将利用最新技术在3年内完成人类基因组的测序工作，这使得该计划处于一种公私竞争的状态，从而加快了人类基因组的研究步伐。;2000年6月26日，美国国家人类基因组研究所所长弗朗西斯·柯林斯、塞莱拉公司的董事长兼首席科学家克莱格·文特尔、美国总统克林顿、英国首相布莱尔联合宣布人类基因组工作草图绘制成功。此后，人类基因组研究进入绘制“完成图”的阶段。与“框架图”相比， “完成图”的覆盖率从90％扩展到100％，准确率从99％上升到99.99％。;2001年2月12日，参加绘制人类基因组图谱的美、英、日、法、德、中6国科学家公布了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱，并指出人类基因总数只有 3 ~ 3.5万个, 编码序列占2%。 2001年7月10日，中国“人类基因组计划”重大项目秘书长杨焕明教授宣布：在人类基因组完成图的绘制工作中，中国已率先超额（1.13%）完成所承担的任务。;（一）遗传图 （二）物理图 （三）序列图 （四）基因图 ;一、 遗传图谱（连锁图谱）; 遗传图是将每条染色体上的基因或遗传标记的相对位置经连锁分析确定下来，构成图谱，因此，需借助相应的遗传标记。 DNA技术的建立为人类提供了大量新的遗传标记。 遗传标记有三代;第一代DNA遗传标记是RFLP（限制性片段长度多态性）。DNA序列上的微小变化，甚至1个核苷酸的变化，也能引起限制性内切酶切点的丢失或产生，导致酶切片段长度的变化。;第二代DNA遗传标记利用了存在于人类基因组中的大量重复序列： 重复单位长度在15-65个核苷酸左右的小卫星DNA； 重复单位长度在2-6个核苷酸之间的微卫星DNA，又称为简短串联重复（STR、STRP或SSLP）。 ;第二代DNA遗传标记 STRP的优点是“多态性”与“高频率”。由于(A)n，(CA)n，(CGG)n等短重复序列在进化上不受选择，在同一位点上可重复单位数量变化很大，配对时又容易产生“错配”，使这样的位点遍布于整个基因组。 已有5264个STRP为主体的遗传标记“连锁图”，平均分辨率已达600kb，其中第17号染色体上平均每495 kb有一个标记，第9号染色体上平均每767 kb有一个标记，整个基因组中只有三处标记间距大于4Mb。;第三代DNA遗传标记，可能也是最好的遗传标记，是分散于基因组中的单个碱基的差异，即单核苷酸的多态性（SNP），包括单个碱基的缺失、插入和替换。 SNP中大多数为转换，即由一种嘧啶碱基替换另一种嘧啶碱基，或由一种嘌呤碱基替换另一种嘌呤碱基，颠换与转换之比为1：2。 SNP有可能在密度上达到人类基因组“多态”位点数目的极限。估计人类基因组中可能有300万个SNP