基因组学基本知识一、基因组学概述二、人类基因组计划三、基因组学的研究内容四、基因组学的应用五、基因组学的研究方法一、基因组学概述基因组学研究的最终目标CREDIT:JOESUTLIFF几个代表物种的基因组大小1990年，国际人类基因组计划启动（1）提出背景族群间的通婚增多，人类基因资源需要保护。“基因相关论”：所有的疾病都是人类基因组与病原基因组中的直接或间接作用的结果。“全基因组”信息记录着一个人有关生、老、病、死的重要信息，如能否秃顶、发胖等。（2）主要内容：构建基因组的遗传图谱；构建基因组的物理图谱；测定基因组DNA的全部序列；绘制基因组的转录本图谱；分析基因组的功能。（3）研究目的找出所有人类基因，破译出人类全部遗传信息，使得人类在分子水平上全面认识自我将基因用于改善人类的生活质量解决人类疾病、健康的问题（4）研究意义确定人类基因的序列、物理位置、产物及功能理解基因转录与转录后调节研究空间结构对基因调节的作用发现与DNA复制、重组等有关的序列研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制确定人类基因组中转座子、逆转座子和病毒残余序列研究染色体和个体之间的多态性（5）研究进展1996年，完成标记密度为0.6cM的人类基因组遗传图谱，100kb的物理图谱2000年，人类基因组框架草图绘制完成2001年2月，人类基因组精细图谱的完成2002年，完成测序工作三、基因组学的研究内容功能基因组学：利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能，从对单一基因或蛋白质的研究转向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。功能基因组学就是对基因组序列进行诠释。功能基因组学的衍生学科转录组学、蛋白质组学、代谢组学比较基因组学糖组学、药物基因组学、疾病基因组学、环境基因组学、营养基因组学、表基因组学转录组学比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病状态，以及体外培养的细胞中等基因表达模式的差异,通过如RT-PCR、EST、SAGE、DNA芯片等分析方法，描绘特定细胞或组织在特定状态下的基因表达的种类和丰度的信息，编制成基因表达的数据。蛋白组学一个细胞或一个组织基因组所表达的全部蛋白质（在空间和时间上动态变化着的整体）。提供各种活性蛋白质的翻译时间、基因产物相对浓度、修饰作用、细胞定位等信息。功能蛋白质组学以在特定时间、特定环境条件下的蛋白质为研究对象（与某一生理现象有关），是个别蛋白的传统研究和全体蛋白质的蛋白质组研究的中间层次。研究各活性蛋白之间的相互作用，蛋白质与DNA、RNA之间的相互作用等，揭示蛋白质表面相互作用特征的能力，构建全细胞的蛋白网络。代谢组学代谢组指的是“一个细胞、组织或器官中，所有代谢组分的集合，尤其指小分子物质”代谢组学是“在新陈代谢的动态进程中，系统研究代谢产物的变化规律，揭示机体生命活动代谢本质”的科学。代谢组学关注的是各种代谢路径底物和产物的小分子代谢物，反映细胞或组织在外界刺激或是遗传修饰下代谢应答的变化，包括糖、脂质、氨基酸、维生素等。大家好比较基因组学1988年，发现番茄和马铃薯的遗传图谱很相似。基于结构基因组学，对基因和基因组进行比较，以了解基因的表达、功能和进化。对同一物种不同个体以及不同物种的基因组进行比较，分析基因的大小、数量，基因排列顺序，编码序列与非编码序列的特征等，以揭示物种进化关系，克隆重要性状基因和进行遗传研究和性状改良。四、基因组学的应用五、基因组学的研究方法（二）物理图谱的构建物理图谱：DNA标记在染色体上的实际位置。有遗传图谱为什么还要构建物理图谱？遗传图谱分别率有限，测序要求标记间隔小于100kb，遗传图谱的标记间隔远大于100kb精确性不够，经典遗传学认为，交换是随机发生的，但基因组中有些区域是重组热点，而且倒位、重复等染色体结构变异会限制交换重组酵母遗传图与物理图比较人类基因组物理图（1）限制性酶切图谱：使用酶切位点在基因组中出现频率低的内切酶SmaI，每78kb只有1个切点BssHⅡ，每390kb只有1个切点NotI，每10Mb只有一个切点限制酶作图限制酶作图（2）荧光原位杂交：通过荧光标记的探针与DNA分子杂交，杂交信号即探针DNA在染色体上的图谱位点。取处于有丝分裂中期的细胞制片，将染色体变性成单链（染色体拉丝），在将标记的DNA探针变性后杂交到染色体上，保温处理后，显微镜下直接观察。荧光原位杂交原理大家好大家好大家好（3）序列标签位点利用某一已知序列为标签的位点（sequencetaggedsites，STS）作探针，与DNA杂交，绘制物理图谱。STS的要求：已知序列，便于PCR检测基因组中仅一个位点，无重复有些标记既是遗传标记，又是物理标记的分子标记如RFL