1、第九章第九章 基因組學和比較基因組學基因組學和比較基因組學 了解基因組計劃實施及意義； 掌握基因組計劃中的關鍵技術，四張圖（物理圖、遺傳圖、轉錄圖、序列圖）的繪制及鳥槍法測序的原理； 理解比較基因組學研究。2020世紀人類科技發展史上的三大創舉世紀人類科技發展史上的三大創舉 9090年代人類基因組計劃年代人類基因組計劃4040年代第一顆原子彈爆炸年代第一顆原子彈爆炸6060年代人類首次登上月球年代人類首次登上月球DNA DNA 雙螺旋結構的發現者之一、美國國雙螺旋結構的發現者之一、美國國家衛生研究院（家衛生研究院（NIHNIH）人類基因組研究）人類基因組研究所第一任所長所第一任所長J.D.Wa

2、tson 1990J.D.Watson 1990年在年在ScienceScience上撰文指出，與人類登月上撰文指出，與人類登月計劃相比，計劃相比，HGPHGP的資金投入少，但它對的資金投入少，但它對人類生活的影響卻可能更深遠。人類生活的影響卻可能更深遠。第一節第一節 基因組學概述基因組學概述 基因組（基因組（GenomeGenome） 19201920年年WinklesWinkles從從GENeGENe和和chromosOMEchromosOME鑄鑄成的，用于描述生物的全部基因和染色成的，用于描述生物的全部基因和染色體組成的概念。體組成的概念。 1986 1986年美國科學家年美國科學家Th

3、omas RoderickThomas Roderick提出提出了基因組學（了基因組學（GenomicsGenomics）概念，）概念， 隨之一隨之一個新的科學雜志個新的科學雜志GenomicsGenomics同時誕生。同時誕生。GenomicsGenomics著眼于研究并解析生物體整個著眼于研究并解析生物體整個基因組的所有遺傳信息?；蚪M的所有遺傳信息?；蚪M（基因組（GenomeGenome）是生物體內遺傳信）是生物體內遺傳信息的集合，是某個特定物種細胞內全部息的集合，是某個特定物種細胞內全部DNADNA分子的總和?；蚪M應該指單倍體分子的總和。基因組應該指單倍體細胞中包括編碼序列和非編碼

4、序列在內細胞中包括編碼序列和非編碼序列在內的全部的全部DNADNA分子。分子。 概念概念物種遺傳信息的物種遺傳信息的“總詞典總詞典”控制發育的控制發育的“總程序總程序”生物進化歷史的生物進化歷史的“總檔案總檔案”核基因組是單倍體細胞核內的全部核基因組是單倍體細胞核內的全部 DNADNA分子；分子；線粒體基因組則是一個線粒體所包含線粒體基因組則是一個線粒體所包含的全部的全部DNADNA分子；分子；葉綠體基因組則是一個葉綠體所包含葉綠體基因組則是一個葉綠體所包含的全部的全部DNADNA分子。分子。 基因組包括基因組包括 基因組學（基因組學（genomicsgenomics）是指研究并）是指研究并解

5、析生物體整個基因組的所有遺傳解析生物體整個基因組的所有遺傳信息的學科。信息的學科。 基因組學的概念基因組學的概念 基因組計劃（基因組計劃（Genome ProjectGenome Project）是）是指對人類以及其它生物體全基因組指對人類以及其它生物體全基因組的測序工作的測序工作(sequencing)(sequencing)。 人類基因組計劃（人類基因組計劃（Human Genome Human Genome ProjectProject，HGPHGP）：）：9090年代提出并已年代提出并已基本完成，是對人類全基因組的測基本完成，是對人類全基因組的測序工作。序工作。獲得生物體全部基因組序列

6、獲得生物體全部基因組序列鑒定所有基因的功能鑒定所有基因的功能明確基因之間的相互作用關系明確基因之間的相互作用關系闡明基因組的進化規律闡明基因組的進化規律 基因組學研究的最終目標基因組學研究的最終目標Fishing in a More Effective Way!CREDIT: JOE SUTLIFF Science, Vol 291: 1221. 基因組學包括基因組學包括3 3個不同的亞領域個不同的亞領域 結構基因組學（結構基因組學（structural genomicsstructural genomics） 功能基因組學（功能基因組學（functional genomicsfunction

7、al genomics） 比較基因組學（比較基因組學（comparative genomicscomparative genomics） 結構基因組學結構基因組學結構基因組學是通過結構基因組學是通過HGPHGP的實施來的實施來完成的。完成的。HGPHGP的內容就是制作高分辨率的人的內容就是制作高分辨率的人類遺傳圖和物理圖，最終完成人類類遺傳圖和物理圖，最終完成人類和其它重要模式生物全部基因組和其它重要模式生物全部基因組DNADNA序列測定，因此序列測定，因此HGPHGP屬于結構基屬于結構基因組學范疇。因組學范疇。 物理制圖物理制圖 遺傳制圖遺傳制圖 基因組基因組DNADNA序列測定序列測定 創

8、建計算機分析管理系統創建計算機分析管理系統 包括以下研究內容包括以下研究內容通過通過HGPHGP獲得的廣泛基因組信息組成了結獲得的廣泛基因組信息組成了結構基因組學的基本內容，是開展功能基構基因組學的基本內容，是開展功能基因組學的研究的基礎；同時為詳盡研究因組學的研究的基礎；同時為詳盡研究每一個單基因遺傳病提供每一個單基因遺傳病提供“平臺平臺”，并，并將成為復雜的多基因遺傳病研究的發端。將成為復雜的多基因遺傳病研究的發端。完成一個生物體全部基因組測序后即進完成一個生物體全部基因組測序后即進入后基因組測序階段入后基因組測序階段- -詳盡分析序列，描詳盡分析序列，描述基因組所有基因的功能，包括研究基

9、述基因組所有基因的功能，包括研究基因的表達及其調控模式，這就是功能基因的表達及其調控模式，這就是功能基因組學。因組學。 功能基因組學功能基因組學 鑒定鑒定DNADNA序列中的基因序列中的基因 同源搜索設計基因功能同源搜索設計基因功能 實驗性設計基因功能實驗性設計基因功能 描述基因表達模式描述基因表達模式 主要具體內容包括以下方面主要具體內容包括以下方面 主要研究策略主要研究策略 比較基因組學比較基因組學(comparative genomics)(comparative genomics)涉及比較不同物種的整個基因組，以涉及比較不同物種的整個基因組，以便深入理解每個基因組的功能和進化便深入理解

10、每個基因組的功能和進化關系。關系。 比較基因組學比較基因組學 18601860至至18701870年年 奧地利科學家孟德爾根據奧地利科學家孟德爾根據豌豆雜交實驗提出遺傳因子概念，并總豌豆雜交實驗提出遺傳因子概念，并總結出孟德爾遺傳定律。結出孟德爾遺傳定律。 19091909年年 丹麥植物學家和遺傳學家約翰遜丹麥植物學家和遺傳學家約翰遜首次提出首次提出“基因基因”這一名詞，用以表達這一名詞，用以表達孟德爾的遺傳因子概念。孟德爾的遺傳因子概念。 基因及基因組研究大事記基因及基因組研究大事記 19441944年年 3 3位美國科學家分離出細菌的位美國科學家分離出細菌的DNADNA（脫氧核糖核酸），并

11、發現（脫氧核糖核酸），并發現DNADNA是攜帶生是攜帶生命遺傳物質的分子。命遺傳物質的分子。 19531953年年 美國人沃森（美國人沃森（WatsonWatson）和英國人）和英國人克里克（克里克（CrickCrick）通過實驗提出了）通過實驗提出了DNADNA分分子的雙螺旋模型。子的雙螺旋模型。 19691969年科學家成功分離了第一個基因。年科學家成功分離了第一個基因。 19901990年年1010月月 被譽為生命科學被譽為生命科學“阿波羅登阿波羅登月計劃月計劃”的國際人類基因組計劃啟動的國際人類基因組計劃啟動（Official start of HGP with 3 Official

12、start of HGP with 3 billion $ and a 15 year horizonbillion $ and a 15 year horizon）。）。 19981998年年 一批科學家在美國羅克威爾一批科學家在美國羅克威爾（RockvilleRockville）組建塞萊拉遺傳公司，）組建塞萊拉遺傳公司，與國際人類基因組計劃展開競爭。與國際人類基因組計劃展開競爭。 19981998年年1212月月 一種小線蟲完整基因組序一種小線蟲完整基因組序列的測定工作宣告完成，這是科學家第列的測定工作宣告完成，這是科學家第一次繪出多細胞動物的基因組圖譜。一次繪出多細胞動物的基因組圖譜。

13、19991999年年9 9月月 中國獲準加入人類基因組計中國獲準加入人類基因組計劃，負責測定人類基因組全部序列的劃，負責測定人類基因組全部序列的1%1%。中國是繼美、英、日、德、法之后第中國是繼美、英、日、德、法之后第6 6個個國際人類基因組計劃參與過，也是參與國際人類基因組計劃參與過，也是參與這一計劃的唯一發展中國家。這一計劃的唯一發展中國家。 19991999年年1212月月1 1日日 國際人類基因組計劃聯合國際人類基因組計劃聯合研究小組宣告，完整破譯出人體第研究小組宣告，完整破譯出人體第2222對染對染色體的遺傳密碼，這是人類首次成功地完色體的遺傳密碼，這是人類首次成功地完成人體染色體完

14、整基因序列的測定。成人體染色體完整基因序列的測定。20002000年年4 4月月6 6日日 美國塞萊拉公司宣布破譯出美國塞萊拉公司宣布破譯出一名實驗者的完整密碼，但遭到不少科學一名實驗者的完整密碼，但遭到不少科學家的質疑。家的質疑。20002000年年4 4月底月底 中國科學家按照國際人類中國科學家按照國際人類基因組計劃的部署，完成了基因組計劃的部署，完成了1%1%人類基因人類基因組的工作框架圖。組的工作框架圖。20002000年年5 5月月8 8日日 德、日等國科學家宣布，德、日等國科學家宣布，已基本完成了人體第已基本完成了人體第2121對染色體的測序對染色體的測序工作。工作。2000200

15、0年年6 6月月2626日日 科學家公布人類基因組科學家公布人類基因組工作草圖，標志著人類在解讀自身工作草圖，標志著人類在解讀自身“生生命之書命之書”的路上邁出了重要一步。的路上邁出了重要一步。20002000年年1212月月1414日日 美英等國科學家宣布繪美英等國科學家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜。這是人類出擬南芥基因組的完整圖譜。這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列。首次全部破譯出一種植物的基因序列。20012001年年2 2月月1212日日 中、美、日、德、法、中、美、日、德、法、英英6 6國科學家和美國塞萊拉公司聯合公國科學家和美國塞萊拉公司聯合公布人類基因組圖譜及初步分析結果

16、。布人類基因組圖譜及初步分析結果。 科學家首次公布人類基因組草圖科學家首次公布人類基因組草圖“基本基本信息信息”。20022002年人類基因組測序工作完成。年人類基因組測序工作完成。人類基因組包括人類基因組包括2323對染對染色體，單倍體細胞中約色體，單倍體細胞中約有有3030億對核苷酸，編碼億對核苷酸，編碼了了56萬萬個基因，人類個基因，人類基因組中攜帶了有關人基因組中攜帶了有關人類個體生長發育、生老類個體生長發育、生老病死的全部遺傳信息。病死的全部遺傳信息。第二節人類基因組計劃第二節人類基因組計劃從整體上看，不同人類個體的基因是相同的，從整體上看，不同人類個體的基因是相同的，因此，人類只有

17、一個基因組，人生來說平等的。因此，人類只有一個基因組，人生來說平等的。當然，不同的人可能擁有不同的等位基因，這當然，不同的人可能擁有不同的等位基因，這一點決定了人與人之間個體上的差異。一點決定了人與人之間個體上的差異。二二000000年六月二十六日克林頓宣布人類基因組年六月二十六日克林頓宣布人類基因組草圖繪制完成草圖繪制完成 由由31.6531.65億億bpbp組成組成 含含3 33.53.5萬基因萬基因 與蛋白質合成有關的基與蛋白質合成有關的基因占因占2%2%人類基因組人類基因組人類蛋白質人類蛋白質 61%61%與果蠅同源與果蠅同源 43%43%與線蟲同源與線蟲同源 46%46%與酵母同源與

18、酵母同源 人類基因組草圖基本信息人類基因組草圖基本信息2000年年6月公共領域測序計劃工作框架圖月公共領域測序計劃工作框架圖2001 2001 年年2 2月月1616日日 人類基因組人類基因組“精細圖精細圖”完成，完成，(99%),(99%),同時發表論文同時發表論文 美國美國 Science, Vol. 291, No. 5507 Science, Vol. 291, No. 5507 英國英國 Nature , Vol.409, p.860Nature , Vol.409, p.86020032003年年4 4月月1414日，人類基因組序列圖亦稱日，人類基因組序列圖亦稱“完完成圖成圖”（9

19、9.99%99.99%），提前繪制成功），提前繪制成功. . 人類基因組計劃的科學意義人類基因組計劃的科學意義 確定人類基因組中約確定人類基因組中約3-43-4萬個編碼基因萬個編碼基因的序列及其在基因組中的物理位置，研的序列及其在基因組中的物理位置，研究基因的產物及其功能。究基因的產物及其功能。 了解轉錄和剪接調控元件的結構與位置，了解轉錄和剪接調控元件的結構與位置，從整個基因組結構的宏觀水平上理解基因從整個基因組結構的宏觀水平上理解基因轉錄與轉錄后調節。轉錄與轉錄后調節。 從整體上了解染色體結從整體上了解染色體結構，了解各種不同序列構，了解各種不同序列中形成染色體結構、中形成染色體結構、DN

20、ADNA復制、基因轉錄及表達復制、基因轉錄及表達調控中的影響與作用。調控中的影響與作用。 研究空間結構對基因調節的作用。研究空間結構對基因調節的作用。 發現與發現與DNADNA復制、重組等有關的序列。復制、重組等有關的序列。 研究研究DNADNA突變、重排和染色體斷裂突變、重排和染色體斷裂等，了解疾病的分子機制，為疾病等，了解疾病的分子機制，為疾病診斷、預防和治療提供理論依據。診斷、預防和治療提供理論依據。 確定人類基因組中轉座子、逆轉座確定人類基因組中轉座子、逆轉座子和病毒殘余序列，研究其周圍序子和病毒殘余序列，研究其周圍序列的性質。列的性質。 研究人類個體之間的多態性（研究人類個體之間的多

21、態性（SNPSNP）情況，用于基因診斷、個體識別、情況，用于基因診斷、個體識別、親子鑒定、組織配型、發育進化等親子鑒定、組織配型、發育進化等許多醫療、司法和人類學的研究。許多醫療、司法和人類學的研究。以人類基因組和擬南芥基因組為例說明你對生物以人類基因組和擬南芥基因組為例說明你對生物基因組全序測定工作的科學意義與社會意義的認基因組全序測定工作的科學意義與社會意義的認識（識（8 8分）分）中國科學院中國科學院20022002年碩士學位研究生入學分子遺傳年碩士學位研究生入學分子遺傳學試題學試題 測序手段測序手段- -基因組基因組DNADNA大片段文庫的構建大片段文庫的構建 YACYAC（yeast

22、 artificial chromosomeyeast artificial chromosome，酵母人工染色體）：含有三種必需成分：酵母人工染色體）：含有三種必需成分：著絲粒、端粒和復制起點。是迄今容量著絲粒、端粒和復制起點。是迄今容量最大的克隆載體，插入片段平均長度為最大的克隆載體，插入片段平均長度為200-1000 Kbp200-1000 Kbp，最大的可以達到，最大的可以達到2 Mbp2 Mbp。存在高比例的嵌合體，即一個存在高比例的嵌合體，即一個YACYAC克隆含克隆含有兩個本來不相連的獨立片段；有兩個本來不相連的獨立片段；部分克隆子不穩定，在轉代培養中可能會部分克隆子不穩定，在轉

23、代培養中可能會發生缺失或重排；發生缺失或重排；難與酵母染色體區分開，因為難與酵母染色體區分開，因為YACYAC與酵母與酵母染色體具有相似的結構。染色體具有相似的結構。操作時容易發生染色體機械切割。操作時容易發生染色體機械切割。YACYAC的主要缺點：的主要缺點： BAC（Bacterial artificial chromosome），用細菌的F質粒及其調控基因構建了細菌染色體克隆載體，其克隆能力在125150 Kbp左右。以BAC為基礎的克隆載體形成嵌合體的頻率較低，轉化效率高，而且以環狀結構存在于細菌體內，易于分辨和分離純化，已被科學界廣泛接受。 BAC的構建：的構建：pBAC108L來自

24、細菌來自細菌的一個小型的一個小型F質粒，質粒，其中其中oriS和和repE控制控制了質粒的復制起始，了質粒的復制起始，parB和和parA控制了拷控制了拷貝數。貝數。易于用電擊法轉化易于用電擊法轉化E.coliE.coli（轉化效率比轉（轉化效率比轉化酵母高化酵母高10-10010-100倍）；倍）；超螺旋環狀載體，易于操作；超螺旋環狀載體，易于操作；FF質粒本身所帶的基因控制了質粒的復制；質粒本身所帶的基因控制了質粒的復制；很少發生體內重排。很少發生體內重排。BACBAC的優點：的優點： 人類基因組計劃的成果是多方面的，人類基因組計劃的成果是多方面的，主要體現在鑒定基因的四張圖上。主要體現在

25、鑒定基因的四張圖上。 遺傳圖（遺傳圖（Genetic MapGenetic Map）又稱連鎖圖（又稱連鎖圖（Linkage MapLinkage Map），），是指基因或是指基因或DNADNA標記在染色體標記在染色體上的相對位置與遺傳距離，通上的相對位置與遺傳距離，通常以基因或常以基因或DNADNA片段中染色體片段中染色體交換過程中的分離頻率厘摩交換過程中的分離頻率厘摩（cMcM）來表示，）來表示，cMcM值越大，兩值越大，兩者之間距離越遠。者之間距離越遠。遺傳圖譜遺傳圖譜 轉錄圖譜轉錄圖譜0.7 cM 或或 kb 序列圖譜序列圖譜物理圖譜物理圖譜產生配子的減數分裂過程中，親代同產生配子的減數

26、分裂過程中，親代同“號號”的父源或母源染色體既能相互配對也可能的父源或母源染色體既能相互配對也可能發生片段互換，而父母源染色體等位基因發生片段互換，而父母源染色體等位基因互換導致子代出現互換導致子代出現DNA“DNA“重組重組”的頻率與這的頻率與這兩個位點之間的距離呈正相關，所以，用兩個位點之間的距離呈正相關，所以，用兩個位點之間的交換或重組頻率來表示其兩個位點之間的交換或重組頻率來表示其“遺傳學距離遺傳學距離”。由于不能對人類進行“選擇性”婚配，而且人類子代個體數量有限、世代壽命較長，呈共顯多態性的蛋白質數量不多，等位基因的數量不多。如果只用已知定位的少數幾個基因作遺傳標記，由于遺傳標記的數

27、目太少，很難繪制完整的連鎖圖。DNA技術的建立為人類提供了大量新的遺傳標記。 DNADNA分子標記分子標記簡稱分子標記，以簡稱分子標記，以DNADNA序列的多態性序列的多態性作為遺傳標記。作為遺傳標記。不受時間和環境的限制不受時間和環境的限制遍布整個基因組，數量無限遍布整個基因組，數量無限不影響性狀表達不影響性狀表達自然存在的變異豐富，多態性好自然存在的變異豐富，多態性好共顯性，能鑒別純合體和雜合體共顯性，能鑒別純合體和雜合體 優點優點 多態性：人的多態性：人的DNADNA序列上平均每幾百序列上平均每幾百個堿基會出現一些變異，并按照孟個堿基會出現一些變異，并按照孟德爾遺傳規律由親代傳給子代，從

28、德爾遺傳規律由親代傳給子代，從而在不同個體間表現出不同，因而而在不同個體間表現出不同，因而被稱為多態性（被稱為多態性（PolymorphismPolymorphism）。）。RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism）DNA序列上的微小變化，甚至序列上的微小變化，甚至1個核苷酸對變個核苷酸對變化，也能引起選擇性內切酶切點的丟失或產生，化，也能引起選擇性內切酶切點的丟失或產生，導致酶切片段長度的變化。導致酶切片段長度的變化。 第一代第一代DNADNA遺傳標記遺傳標記由于核苷酸序列的改變遍及整個基因組，由于核苷酸序列的改變遍及整個基因組，特別是進化中

29、選擇壓力不是很大的非編碼特別是進化中選擇壓力不是很大的非編碼序列之中，序列之中，RFLPRFLP的出現頻率遠遠超過了經的出現頻率遠遠超過了經典的蛋白質多態性。而且，只要選擇得當，典的蛋白質多態性。而且，只要選擇得當，生物體內出現共顯性生物體內出現共顯性RFLPRFLP及及RAPDRAPD分子標記分子標記的頻率較高。的頻率較高。 第二代第二代DNADNA遺傳標記利用率存在于人類基遺傳標記利用率存在于人類基因組中的大量重復序列因組中的大量重復序列重復單位長度在重復單位長度在15-6515-65個核苷酸左右的小個核苷酸左右的小衛星衛星DNADNA，重復單位長度在，重復單位長度在2-62-6個核苷酸之

30、個核苷酸之間的微衛星間的微衛星DNADNA，又稱簡短串聯重復（，又稱簡短串聯重復（STRSTR、STRPSTRP或或SSLPSSLP，short tandem repeat short tandem repeat polymorphismpolymorphism或者或者simple sequence simple sequence length polymorphismlength polymorphism）。）。SSLP markersSSLP markers分子標記分子標記中的顯性和共顯多態性中的顯性和共顯多態性分子機制。圖中第一種分子機制。圖中第一種類型是最常見的顯性多類型是最常見的顯性

31、多態性標記，第態性標記，第2 2，3 3，4 4類都是共顯性標記。類都是共顯性標記。 ：引物：引物 W W：野生型：野生型 M M：突變型：突變型STRPSTRP的優點是的優點是“多態性多態性”與與“高頻率高頻率”。由于（由于（A A）n n，（，（CACA）n n，（，（CGGCGG）n n等短重復等短重復序列在進化上不受選擇，在同一位點上可重序列在進化上不受選擇，在同一位點上可重復單位數量變化很大，配對時又容易產生復單位數量變化很大，配對時又容易產生“錯配錯配”，使這樣的位點遍布于整個基因組。，使這樣的位點遍布于整個基因組。已有已有52645264個個STRPSTRP為主體的遺傳標記為主體

32、的遺傳標記“連鎖連鎖圖圖”，平均分辨率已達，平均分辨率已達600kb600kb，其中第，其中第1717號染色體上平均每號染色體上平均每495 kb495 kb有一個標記，第有一個標記，第9 9號染色體上平均每號染色體上平均每767 kb767 kb有一個標記，有一個標記，整個基因組中只有三處標記間距大于整個基因組中只有三處標記間距大于4Mb4Mb。人類基因組微衛星遺傳標記圖人類基因組微衛星遺傳標記圖真核生物基因組中的真核生物基因組中的DNADNA重復序列主要有哪些類重復序列主要有哪些類型？簡要說明基因組重復序列可能的生物學意義型？簡要說明基因組重復序列可能的生物學意義以及基因組重復序列在分子標

33、記研究中的應用。以及基因組重復序列在分子標記研究中的應用。 （1212分）分）中國科學院中國科學院20022002年碩士學位研究生入學分子遺傳年碩士學位研究生入學分子遺傳學試題學試題 第三代多態性標記：第三代多態性標記： 單核苷酸的多態性（單核苷酸的多態性（single nucleotide single nucleotide polymorphismpolymorphism，SNPSNP）SNPSNP：是由于單個核苷酸改變而導致：是由于單個核苷酸改變而導致的核酸序列多態。的核酸序列多態。人類人類99.999.9的基因密碼是相同的，而差異的基因密碼是相同的，而差異不到不到0.10.1，不同人群

34、僅有，不同人群僅有140140萬個核苷酸萬個核苷酸差異。這些差異是由差異。這些差異是由“單一核苷酸多樣性單一核苷酸多樣性”（SNPSNP）產生的，它構成了不同個體的遺傳）產生的，它構成了不同個體的遺傳基礎。在整個基因組序列中，人與人之間基礎。在整個基因組序列中，人與人之間的變異僅為萬分之一，從而說明人類不同的變異僅為萬分之一，從而說明人類不同“種屬種屬”之間并沒有本質上的區別。之間并沒有本質上的區別。SNPSNP與與RFLPRFLP和和STRSTR標記的主要不同之處在標記的主要不同之處在于，它不再以于，它不再以DNADNA片段的長度變化作為檢片段的長度變化作為檢測手段，而直接以序列變異作為標記

35、。測手段，而直接以序列變異作為標記。 物理圖物理圖以已知核苷酸序列的以已知核苷酸序列的DNADNA片段（序列片段（序列標簽位點，標簽位點，sequence-tagged sitesequence-tagged site，STSSTS）為）為“路標路標”，以堿基對作為基，以堿基對作為基本測量單位（圖距）的基因組圖。本測量單位（圖距）的基因組圖。酵母第三號染色體物酵母第三號染色體物理圖（左）與遺傳圖理圖（左）與遺傳圖（右）比較（右）比較 轉錄圖轉錄圖以以ESTEST（expressed sequence tag expressed sequence tag ，表達序列標簽）為標記，根據轉錄順表達序

36、列標簽）為標記，根據轉錄順序的位置和距離繪制的圖譜。序的位置和距離繪制的圖譜。ESTEST：通過從：通過從cDNAcDNA文庫中隨機挑選文庫中隨機挑選的克隆進行測序所獲得的部分的克隆進行測序所獲得的部分cDNAcDNA的的55或或33端序列稱為表達序列標簽端序列稱為表達序列標簽（ESTEST），一般長），一般長300-500bp300-500bp左右。左右。 序列圖（分子水平的物理圖）序列圖（分子水平的物理圖）序列圖是指整個人類基因組的核苷酸序列圖，序列圖是指整個人類基因組的核苷酸序列圖，也是最詳盡的物理圖。既包括可轉錄序列，也是最詳盡的物理圖。既包括可轉錄序列，也包括非轉錄序列，是轉錄序列、

37、調節序列也包括非轉錄序列，是轉錄序列、調節序列和功能未知序列的總和。和功能未知序列的總和。人類基因組的核苷酸序列圖是分子水平上最人類基因組的核苷酸序列圖是分子水平上最高層次、最詳盡的物理圖。測定總長約高層次、最詳盡的物理圖。測定總長約1 1米、米、由由3030億個核苷酸組成的全序列是人類基因組億個核苷酸組成的全序列是人類基因組計劃的最終目標。計劃的最終目標。不同種族、不同個體的基因差異（基因組的不同種族、不同個體的基因差異（基因組的多樣性）以及多樣性）以及“正常正?！迸c與“疾病疾病”基因的差基因的差異，只是同一位點上等位基因的差異，所以，異，只是同一位點上等位基因的差異，所以，人類基因組全系列

38、來自一個人類基因組全系列來自一個“代表性人類個代表性人類個體體”，不屬于任何供體。，不屬于任何供體。研究發現，人類基因組與其它動物基因組中研究發現，人類基因組與其它動物基因組中染色體水平上有染色體水平上有“共線共線”（即同源）現象。（即同源）現象。人類第人類第2121號染色體號染色體HSA21HSA21位點與小鼠第位點與小鼠第1616號號染色體染色體MMU16MMU16，MMU17MMU17和和MMU10MMU10連鎖圖中存在連鎖圖中存在著廣泛的同源性。著廣泛的同源性。第三節第三節 DNADNA的鳥槍法序列分析技術的鳥槍法序列分析技術 DNADNA的鳥槍法測序原理的鳥槍法測序原理1999199

39、9年年1212月用月用“逐個逐個克隆法克隆法”獲得第一條獲得第一條人類染色體人類染色體-22-22號染號染色體完成序列。色體完成序列。20002000年年3 3月用月用“全全基因組鳥槍法基因組鳥槍法”獲得果蠅全基因獲得果蠅全基因組序列。組序列。 DNADNA的鳥槍法測序的優缺點的鳥槍法測序的優缺點 優點：速度快優點：速度快 缺點：缺點：隨著所測基因組總量增大，所需測序隨著所測基因組總量增大，所需測序的片段大量增加。的片段大量增加。高等真核生物（如人類）基因組中有高等真核生物（如人類）基因組中有大量重復序列，導致判斷失誤。大量重復序列，導致判斷失誤。 對鳥槍法的改進對鳥槍法的改進 Clone contigClone contig法：首先用稀有內切酶把法：首先用稀有內切酶把待測基因組降解為數百待測基因組降解為數百kbkb以上的片段，以上的片段，再分別測序。再分別測序。 靶標鳥槍法（靶標鳥槍法（directed shotgundirected shotgun）：首）：首先根據染色體上已知基因和標記的位置先根據染色體上已知基因和標記的位置來確定部分來確定部分DNADN