中山大學(xué)分子生物學(xué)-online

1、3. 基因組學(xué)（1）結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structural genomics）基因組結(jié)構(gòu)（genome structure） 種類、結(jié)構(gòu)特點、種屬特異性定位基因（gene mapping） 遺傳圖譜（genetic map）與物理圖譜（physical map）：遺傳距離與物理距離測定基因組全序列（whole-genome sequencing） 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究的主要目標(biāo) 人類基因組計劃（the Human Genome Project）之前，只測定過 一些病毒（X174、T4等）的基因組全序列第一頁，共二十一頁。Phage X174: 5375 nt第二頁，共二十一頁。第三頁，共二十一頁。Se

2、quencing timeline第四頁，共二十一頁?；蚪M全序列的測定1995 流感嗜血菌（Haemophilus influenzae） 1,830 kb 枝原體 Mycoplasma genitalium 580,070 bp，預(yù)計有500個基因 1996 古細(xì)菌 Methanococcus jannaschii 1,660 kb 釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae） 12,068 kb，近6,000個潛在 的蛋白質(zhì)編碼基因，近150個rRNA基因，近300個tRNA基因，還有幾十個 核小分子RNA（snRNA）基因和一大批核仁小分子RNA （snoRNA）基因

3、1997 大腸桿菌（Escherichia coli） 4,639 kb （目前已測定數(shù)百種細(xì)菌的全序列） 多細(xì)胞生物 1998 秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans） 97,000 kb 2000 黑腹果蠅（Drosophila melanogaster） 180,000 kb 2000 擬南芥（Arabidopsis thaliana） 120,000 kb 2000（6月） 人類（Homo sapiens） 3,120,000 kb第五頁，共二十一頁。3. 基因組學(xué)（1）結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structural genomics）結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的成就大大促進(jìn)了生物信息學(xué) （

4、bioinformatics）的發(fā)展第六頁，共二十一頁。3. 基因組學(xué)（2）功能基因組學(xué)（functional genomics）大規(guī)模、高通量分析基因組中基因表達(dá)的技術(shù) DNA微陣列（DNA microarray）， DNA芯片（DNA chip）基因功能的分析 基因剔除（gene knockout），RNAi第七頁，共二十一頁。DNA microarray第八頁，共二十一頁。3. 基因組學(xué)（2）功能基因組學(xué)（functional genomics）對基因組中基因本身的認(rèn)識（基因的概念） 編碼蛋白質(zhì)的基因 編碼功能RNA的基因 非編碼的DNA也可以是基因 ？第九頁，共二十一頁。3. 基因組學(xué)

5、（3）進(jìn)化基因組學(xué)（evolutionary genomics）在整體水平上研究基因和基因組的結(jié)構(gòu)、功能的起源與進(jìn)化比較基因組學(xué)（comparative genomics） 進(jìn)化基因組學(xué)的初始階段通過比較，發(fā)現(xiàn)基因組中蛋白質(zhì)和功能RNA基因的密度與生物的復(fù)雜程度有一定的負(fù)相關(guān)第十頁，共二十一頁。不同生物基因組中基因的平均密度生物 基因組中基因的平均密度細(xì)菌 1個基因/ 1 kb酵母 1個基因/ 2 kb線蟲 1個基因/ 5 kb擬南芥 1個基因/ 5 kb果蠅 1個基因/ 13 kb人類 1個基因/ 40 kb 密度的變化與基因組進(jìn)化中調(diào)控元件和“非基因DNA” 的擴(kuò)增有關(guān)第十一頁，共二十一頁

6、。2005BREAKTHROUGH OF THE YEAR:Evolution in Action2005年世界十大科學(xué)進(jìn)展之首進(jìn)化研究的新突破第十二頁，共二十一頁。人與黑猩猩基因組的比較Human and chimpanzee differ by only about 1% in the nucleotide bases that can be aligned between our two species, and the average protein differs by less than two amino acids. But a surprisingly large chunk

7、 of noncoding material is either inserted or deleted in the chimp as compared to the human, bringing the total difference in DNA between our two species to about 4%.Science 2005, 310: 1878 - 1879第十三頁，共二十一頁。3. 基因組學(xué)（3）進(jìn)化基因組學(xué)（evolutionary genomics）基因和基因組如何通過并非很多的基本結(jié)構(gòu)單位（構(gòu)件）的重組而進(jìn)化成新的基因和基因組（構(gòu)件在進(jìn)化中被反復(fù)使用）最原

8、始的基因和基因組的起源，其后的進(jìn)化模式與過程第十四頁，共二十一頁。鏈對稱(strand symmetry)雙鏈DNA：A TG CAA TTAC GTAG CT第十五頁，共二十一頁。鏈對稱(strand symmetry)單鏈DNA：A TG CAA TTAC GTAG CT第十六頁，共二十一頁。二核苷酸在基因組全序列中的鏈對稱性第十七頁，共二十一頁。4. 蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）（1）蛋白質(zhì)組（proteome）“一個基因組所表達(dá)的蛋白質(zhì)”“一種（或一個）細(xì)胞內(nèi)存在的全部蛋白質(zhì) （包括修飾后的各種蛋白質(zhì)）”“一個生物在其生活期間所產(chǎn)生的全部蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 與活性” （2）蛋白質(zhì)組學(xué)研究蛋白質(zhì)組的科學(xué)目前的研究主要是分析蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及功能第十八頁，共二十一頁。4. 蛋白質(zhì)組學(xué)（3）蛋白質(zhì)組學(xué)的研究技術(shù)二維凝膠電泳（蛋白質(zhì)的分離）質(zhì)譜（蛋白質(zhì)的分析）（4）后基因組學(xué)（post-genomics）功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等第十九頁，共二十一頁。5. R