動物基因組學課件

動物基因組學（AnimalGenomics）第十一章動物基因組學第十一章主要內(nèi)容第一節(jié)人類基因組計劃第二節(jié)

比較基因組與功能基因組第三節(jié)生物信息學第四節(jié)表觀遺傳學第五節(jié)分子遺傳標記主要內(nèi)容第一節(jié)人類基因組計劃第一節(jié)人類基因組計劃（HumanGenomeProject）第一節(jié)人類基因組計劃（1）*1990年多國合作小組啟動，2001年在Nature上公布結果；*

CraigVenter博士采用散彈法于Science上發(fā)表結果。*人基因組測序的完成可與人類登月媲美。人類基因組計劃（1）*1990年多國合作小組啟動，2001人類基因組計劃（2）*耗時10載，耗費20余億美圓；*基因組大小30億堿基；*1%為外顯子，99%為內(nèi)含子和重復序列；*表達蛋白質的基因組數(shù)量約為3萬；*約含100萬個SNP標記。人類基因組計劃（2）*耗時10載，耗費20余億美圓；

序列測定方法1全基因組鳥槍法：在一定作圖信息基礎上，繞過大片段連續(xù)克隆系的構建而直接將基因組分解成小片段隨機測序，利用超級計算機進行組裝（美國Celera公司）。

序列測定方法1全基因組鳥槍法：序列測定方法2序列測定方法2人類基因組計劃的意義人類基因組計劃的意義基因組大小的比較（1）基因組大小的比較（1）基因組大小的比較（2）基因組大小的比較（2）基因組（Genome）就是指生物體染色體、細胞器中所含的全套遺傳物質；一種生物全部基因的集合稱為“基因組”。基因組學（Genomics）就是研究基因組結構和功能的科學?；蚪M與基因組學基因組與基因組學基因組學的分類基因組學可以分為結構基因組學和功能基因組學。

對基因組物理結構的作圖和測序的研究稱為結構基因組學；功能基因組學是指應用整體的研究技術闡明這些基因和蛋白的生物學功能.結構基因組學功能基因組學基因組學的分類基因組學可以分為結構基因組學和功能基因組學。后基因組時代(Postgenomeera)*人類基因組計劃完成之后，生物學被重新劃分為前基因組和后基因組兩部分。*科學研究已開始進入“后基因組時代”。主要是開展蛋白質組的研究。*有科學家形象地說道：即使基因測序全部完成，也只好像是一本沒有姓名、只有號碼的電話簿。“后基因組時代”的最終目標，是要把深奧的DNA語言變成一本基因大百科全書。后基因組時代*人類基因組計劃完成之后，生物學被重新劃分為前第二節(jié)比較基因組與功能基因組（ComparativeGenome&FunctionalGenome）第二節(jié)遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有遺傳多態(tài)性（在一個遺傳位點上具有一個以上的等位基因，在群體中的出現(xiàn)頻率皆高于1%）的遺傳標記為“路標”，以遺傳學距離（在減數(shù)分裂事件中兩個位點之間進行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM）為圖距的基因組圖。物理圖譜：物理圖譜是指有關構成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構成基因組的DNA分子進行測定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統(tǒng)地排列出來。遺傳圖譜與物理圖譜遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有動物基因組學課件隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術是一個包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖譜?；驁D譜是在識別基因組所包含的蛋白質編碼序列的基礎上繪制的結合有關基因序列、位置及表達模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%~5%長度的全部基因的位置、結構與功能，最主要的方法是通過基因的表達產(chǎn)物mRNA反追到染色體的位置。序列圖譜與基因圖譜隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DN什么是比較基因組學？利用生物在進化上的親緣關系,來比較它們與人類之間的相似與相異,即比較基因組學。

什么是比較基因組學？利用生物在進化上的親緣關系,來比較它們與動物基因組學課件*蛋白組（Proteome）蛋白質組是指“一種基因組所表達的全套蛋白質”。*蛋白組學（Proteomics）一門在整體水平上研究細胞內(nèi)蛋白質的組成及其活動規(guī)律的新興學科。*蛋白組學與功能基因組學息息相關。

蛋白組學與功能基因組學*蛋白組（Proteome）蛋白組學與功能基因組學1.蛋白質分離和鑒定：

2.翻譯后修飾：翻譯后修飾是蛋白質調(diào)節(jié)功能的重要方式，因此對蛋白質翻譯后修飾的研究對闡明蛋白質的功能具有重要作用。

3.蛋白質功能確定：如分析酶活性和確定酶底物，細胞因子的生物分析/配基-受體結合分析?？梢岳没蚯贸头戳x技術分析基因表達產(chǎn)物-蛋白質的功能。另外對蛋白質表達出來后在細胞內(nèi)的定位研究也在一定程度上有助于蛋白質功能的了解。

4.對人類而言，蛋白質組學的研究最終要服務于人類的健康，主要指促進分子醫(yī)學的發(fā)展。如尋找藥物的靶分子。很多藥物本身就是蛋白質，而很多藥物的靶分子也是蛋白質。藥物也可以干預蛋白質-蛋白質相互作用。蛋白質組學的研究內(nèi)容1.蛋白質分離和鑒定：

2.翻譯后修飾：翻譯后修飾是蛋白質調(diào)生物芯片1生物芯片1生物芯片2生物芯片2第三節(jié)生物信息學（Bioinformatics）第三節(jié)背景知識包括人、雞、水稻等動植物以及大腸桿菌等原核生物的數(shù)十種模式生物的基因組序列的成功獲得；以及更多生物基因組序列的即將獲得。生物信息學是在此背景下發(fā)展起來的綜合運用生物學、數(shù)學、物理學、信息科學以及計算機科學等諸多學科的理論方法的嶄新交叉學科。生物信息學是內(nèi)涵非常豐富的學科，其核心是基因組信息學，包括基因組信息的獲取、處理、存儲、分配和解釋。背景知識包括人、雞、水稻等動植物以及大腸桿菌等原核生物的數(shù)十生物信息學是以生物大分子為研究對象，以計算機為工具，運用數(shù)學和信息科學的觀點、理論和方法去研究生命現(xiàn)象、組織和分析呈指數(shù)級增長的生物信息數(shù)據(jù)的一門科學.什么是生物信息學？生物信息學是以生物大分子為研究對象，以計算機為工具，運用數(shù)學主要研究內(nèi)容11、生物信息的收集、存儲、管理與提供包括建立國際基本生物信息庫和生物信息傳輸?shù)膰H聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；建立生物信息數(shù)據(jù)質量的評估與檢測系統(tǒng)；生物信息的在線服務；生物信息可視化和專家系統(tǒng)。

2、基因組序列信息的提取和分析包括基因的發(fā)現(xiàn)與鑒定；基因組中非編碼區(qū)的信息結構分析，提出理論模型，闡明該區(qū)域的重要生物學功能；進行模式生物完整基因組的信息結構分析和比較研究；利用生物信息研究遺傳密碼起源、基因組結構的演化、基因組空間結構與DNA折疊的關系以及基因組信息與生物進化關系等生物學的重大問題。主要研究內(nèi)容11、生物信息的收集、存儲、管理與提供3、功能基因組相關信息分析包括與大規(guī)?；虮磉_譜分析相關的算法、軟件研究，基因表達調(diào)控網(wǎng)絡的研究；與基因組信息相關的核酸、蛋白質空間結構的預測和模擬，以及蛋白質功能預測的研究。4、生物大分子結構模擬和藥物設計包括RNA(核糖核酸)的結構模擬和反義RNA的分子設計；蛋白質空間結構模擬和分子設計；具有不同功能域的復合蛋白質以及連接肽的設計；生物活性分子的電子結構計算和設計；納米生物材料的模擬與設計；基于酶和功能蛋白質結構、細胞表面受體結構的藥物設計；基于DNA結構的藥物設計等。主要研究內(nèi)容23、功能基因組相關信息分析主要研究內(nèi)容25、生物信息分析的技術與方法研究包括發(fā)展軟件、數(shù)據(jù)庫工具；改進現(xiàn)有的理論分析方法；創(chuàng)建一切適用于基因組信息分析的新方法、新技術。包括引入復雜系統(tǒng)分析技術、信息系統(tǒng)分析技術等；建立嚴格的多序列比較方法；發(fā)展與應用密碼學方法以及其他算法和分析技術；發(fā)展研究基因組完整信息結構和信息網(wǎng)絡的研究方法等；發(fā)展生物大分子空間結構模擬、電子結構模擬和藥物設計的新方法與新技術。6、應用與發(fā)展研究匯集與疾病相關的人類基因信息，發(fā)展患者樣品序列信息檢測技術和基于序列信息選擇表達載體、引物的技術，建立與動植物良種繁育相關的數(shù)據(jù)庫以及與大分子設計和藥物設計相關的數(shù)據(jù)庫。主要研究內(nèi)容35、生物信息分析的技術與方法研究主要研究內(nèi)容3EMBL、GenBank和DDBJ是國際上三大主要核酸序列數(shù)據(jù)庫。

EMBL是由European

Molecular

Biology

Laboratory于1982年創(chuàng)建的，目前由歐洲生物信息學研究所負責管理。數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址是：http://www.ebi.ac.uk/embl/?；蚝突蚪M數(shù)據(jù)庫1EMBL、GenBank和DDBJ是國際上

美國國家健康研究院NIH也于80年代初委托洛斯阿拉莫斯國家實驗室建立GenBank，后移交給國家生物技術信息中心NCBI，隸屬于NIH下設的國家醫(yī)學圖書館。NCBI的網(wǎng)址是：?；蚝突蚪M數(shù)據(jù)庫2美國國家健康研究院NIH也于80年代初委托洛斯阿拉動物基因組學課件DDBJ是DNA

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Japan的簡稱，創(chuàng)建于1986年，由日本國家遺傳學研究所負責管理。DDBJ的網(wǎng)址是：http://www.ddbj.nig.ac.jp/。

1988年，EMBL、GenBank

與DDBJ共同成立了國際核酸序列聯(lián)合數(shù)據(jù)庫中心，建立了合作關系?；蚝突蚪M數(shù)據(jù)庫3DDBJ是DNA

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Jap蛋白質數(shù)據(jù)庫11.PIR和PSDPIR國際蛋白質序列數(shù)據(jù)庫(PSD)是由蛋白質信息資源(PIR)、慕尼黑蛋白質序列信息中心(MIPS)和日本國際蛋白質序列數(shù)據(jù)庫(JIPID)共同維護的國際上最大的公共蛋白質序列數(shù)據(jù)庫。PIR和PSD的網(wǎng)址是：/。2.SWISS-PROTSWISS-PROT是經(jīng)過注釋的蛋白質序列數(shù)據(jù)庫，由歐洲生物信息學研究所(EBI)維護。SWISS-PROT的網(wǎng)址是：http://www.ebi.ac.uk/swissprot/。蛋白質數(shù)據(jù)庫11.PIR和PSD3.PROSITEPROSITE數(shù)據(jù)庫收集了生物學有顯著意義的蛋白質位點和序列模式，并能根據(jù)這些位點和模式快速和可靠地鑒別一個未知功能的蛋白質序列應該屬于哪一個蛋白質家族。PROSITE的網(wǎng)址是：http://www.expasy.ch/prosite/。4.PDB蛋白質數(shù)據(jù)倉庫(PDB)是國際上唯一的生物大分子結構數(shù)據(jù)檔案庫，由美國Brookhaven國家實驗室建立。RCSB的PDB數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址是：/pdb/。蛋白質數(shù)據(jù)庫23.PROSITE蛋白質數(shù)據(jù)庫2功能數(shù)據(jù)庫1.KEGG京都基因和基因組百科全書(KEGG)是系統(tǒng)分析基因功能，聯(lián)系基因組信息和功能信息的知識庫。http://www.genome.ad.jp/kegg/。2.DIP相互作用的蛋白質數(shù)據(jù)庫(DIP)收集了由實驗驗證的蛋白質－蛋白質相互作用。/。功能數(shù)據(jù)庫1.KEGG3.ASDB可變剪接數(shù)據(jù)庫(ASDB)包括蛋白質庫和核酸庫兩部分。ASDB的網(wǎng)址是：/asdb。4.TRRD轉錄調(diào)控區(qū)數(shù)據(jù)庫(TRRD)是在不斷積累的真核生物基因調(diào)控區(qū)結構－功能特性信息基礎上構建的。http://wwwmgs.bionet.nsc.ru/mgs/dbases/trrd4/。5.TRANSFACTRANSFAC數(shù)據(jù)庫是關于轉錄因子、它們在基因組上的結合位點和與DNA結合的profiles的數(shù)據(jù)庫。http://transfac.gbf.de/TRANSFAC/。3.ASDB常用操作舉例基因組序列信息分析序列比對和數(shù)據(jù)庫搜索（BLAST）核酸與蛋白質結構和功能的預測分析蛋白質的三維結構預測分子進化分析（序列進化樹）功能基因組相關信息分析常用操作舉例基因組序列信息分析第四節(jié)表觀遺傳學（Epigenetics）第四節(jié)在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調(diào)控基因的信息，它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過基因修飾，蛋白質與蛋白質、DNA和其它分子的相互作用，而影響和調(diào)節(jié)遺傳的基因的功能和特性，并且通過細胞分裂和增殖周期影響遺傳的一門新興學科。因此表觀遺傳學又稱為實驗遺傳學、化學遺傳學、特異性遺傳學、后遺傳學、表遺傳學和基因外調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它是生命科學中一個普遍而又十分重要的新的研究領域。什么是表觀遺傳學在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調(diào)控基因的信息表觀遺傳學(epigenetics)則是指基于非基因序列改變所致基因表達水平變化,如DNA甲基化和染色質構象變化等。表觀基因組學(epigenomics)則是在基因組水平上對表觀遺傳學改變的研究。

表觀遺傳學與表觀基因組學表觀遺傳學與表觀基因組學表觀遺傳學的分子機制1、DNA甲基化；2、RNA干擾；3、組蛋白修飾；4、染色質改型；表觀遺傳學的分子機制1、DNA甲基化；DNA甲基化：ＤＮＡ的甲基化是生物關閉基因表達的一種有效手段，也是印跡遺傳的主要機制之一；基因的去甲基化可能使得印跡丟失，基因過度表達，甚至引起腫瘤或癌癥的發(fā)生，如促腫瘤生長因子IGF2基因過度表達引發(fā)大腸癌。DNA甲基化DNA甲基化：ＤＮＡ的甲基化是生物關閉基因表達的一種有效手RNA干擾(RNAinterference，RNAi)是正常生物體內(nèi)抑制特定基因表達的一種現(xiàn)象，它是指當細胞中導入與內(nèi)源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA(doublestrandedRNA，dsRNA)時，該mRNA發(fā)生降解而導致基因表達沉默的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生在轉錄后水平，又稱為轉錄后基因沉默。RNA干擾RNA干擾(RNAinterference，RNAi)是正

RNA干擾的作用機制

長片段dsRNA在細胞內(nèi)被Ⅲ型RNA酶Dicer切成長度大約為19-23nt的小片段干擾RNA(smallinterferingRNA，siRNA)，由siRNA參與構成復合物RISC(RNA-inducedsilencecomplex)。siRNA通過與同源mRNA的特異配對，引導RISC特異地降解同源mRNA，導致基因表達的抑制。因此小片段的siRNA也可以誘導高效的基因沉默。RNA干擾的作用機制長片段dsRNA在細胞內(nèi)被Ⅲ型RRNA干擾的應用

1、研究基因功能的新工具；2、病毒性疾病的治療；3、遺傳性疾病的治療；4、腫瘤病的治療RNA干擾的應用1、研究基因功能的新工具；組蛋白的修飾可通過影響組蛋白與DNA雙鏈的親和性，從而改變?nèi)旧|的疏松或凝集狀態(tài)，或通過影響其它轉錄因子與結構基因啟動子的親和性來發(fā)揮基因調(diào)控作用。組蛋白修飾對基因表達的調(diào)控有類似DNA遺傳密碼的調(diào)控作用。組蛋白修飾組蛋白的修飾可通過影響組蛋白與DNA雙鏈的親和性，從而改變?nèi)救旧|改型染色質改型第二節(jié)分子遺傳標記（MolecularGeneticMarker）第二節(jié)什么是遺傳標記？遺傳標記geneticmarker:指可追蹤染色體、染色體某一節(jié)段、某個基因座在家系中傳遞的任何一種遺傳特性。它具有兩個基本特征，即可遺傳性和可識別性；因此生物的任何有差異表型的基因突變型均可作為遺傳標記。什么是遺傳標記？遺傳標記geneticmarker:指可追遺傳標記的類型形態(tài)學標記（morphologicalmarker）細胞學標記(cytologicalmarker)

生化標記(biochemicalmarker)分子標記(molecularmarker)：DNA分子遺傳標記，或DNA標記。遺傳標記的類型形態(tài)學標記（morphologicalmar形態(tài)學標記形態(tài)標記即個體的外部形態(tài)特征。形態(tài)標記簡單直觀、經(jīng)濟方便；但其數(shù)量在多數(shù)有限、多態(tài)性較差，表現(xiàn)易受環(huán)境影響，并且有一些標記與不良性狀連鎖。此外形態(tài)標記的獲得需要通過誘變、分離純合的過程，周期較長。

主要在早期使用。形態(tài)學標記形態(tài)標記即個體的外部形態(tài)特征。細胞遺傳標記細胞學標記即植物細胞染色體的變異。包括染色體核型（染色體數(shù)目、結構、隨體有無、著絲粒位置等）和帶型（C帶、N帶、G帶等）的變化。與形態(tài)標記相比，細胞學標記的優(yōu)點是能進行一些重要基因的染色體或染色體區(qū)域定位。但細胞學標記材料需要花費較大的人力和較長時間來培育，難度很大；同時某些物種對染色體變異反應敏感；還有些變異難以用細胞學方法進行檢測。細胞遺傳標記細胞學標記即植物細胞染色體的變異。生化標記生化標記包括同工酶和等位酶標記。同工酶是指一個以上基因座位編碼的酶的不同形式，而等位酶是指由一個基因座位的不同等位基因編碼的酶的不同分子形式。分析方法是電泳和組織化學染色法將酶的多種形式轉變成肉眼可辯的酶譜帶型。生化標記具兩個方面的優(yōu)點：一是表現(xiàn)近中性，對生物經(jīng)濟性狀一般沒有大的不良影響；二是直接反映了基因產(chǎn)物差異，受環(huán)境影響較小。生化標記的應用有限：一是可用標記數(shù)量少，二是染色方法和電泳技術有一定難度。生化標記生化標記包括同工酶和等位酶標記。同工酶是指一個以上基分子標記分子標記指能反映生物個體或種群間基因組中某種差異特征的DNA片段，它直接反映基因組DNA間的差異。分子標記的優(yōu)越性表現(xiàn)為：（1）直接以DNA的形式表現(xiàn)，在生物體的各個組織、各個發(fā)育階段均可檢測到，不受季節(jié)、環(huán)境限制，不存在表達與否等問題；（2）數(shù)量極多，遍布整個基因組，可檢測座位幾乎無限；（3）多態(tài)性高，自然界存在許多等位變異，無須人為創(chuàng)造；（4）表現(xiàn)為中性，不影響目標性狀的表達；（5）許多標記表現(xiàn)為共顯性的特點，能區(qū)別純合體和雜合體。分子標記分子標記指能反映生物個體或種群間基因組中某種差異特征分子標記的三個階段隨著分子生物學技術發(fā)展和研究水平的深入，分子標記的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，也稱為三代DNA分子標記。第一代分子標記：RFLP；第二代分子標記：微衛(wèi)星（ms）；第三代分子標記：SNP；分子標記的三個階段隨著分子生物學技術發(fā)展和研究水平的深入，分目前的分子標記類型目前的分子標記有三類：第一類是以分子雜交為核心的分子標記技術，包括RFLP、DNA指紋技術（DNAFingerprinting）、原位雜交（insituhybridization）等；第二類是以PCR為核心的分子標記技術，包括RAPD、簡單序列重復標記SSR或簡單序列長度多態(tài)性（Simplesequencelengthpolymorphism,簡稱SSLP標記）、擴展片段長度多態(tài)性標記AFLP、序標位STS、序列特征化擴增區(qū)域SCAR等；第三類是一些新型的分子標記，如：SNP標記、表達序列標簽EST標記等。目前的分子標記類型目前的分子標記有三類：1、RFLP基本原理：特定生物類型的基因組DNA經(jīng)限制性內(nèi)切酶切后，產(chǎn)生分子量不同的同源等位片段，再通過電泳的方法分離和檢測這些片段。1、RFLP基本原理：特定生物類型的基因組DNA經(jīng)限制性內(nèi)切特點：（1）遍布于整個基因組，數(shù)量幾乎是無限的；（2）無表型效應，不受發(fā)育階段及器官特異性限制；（3）共顯性，可區(qū)分純合子和雜合子；（4）結果穩(wěn)定、可靠；（5）DNA需要量大，檢測技術繁雜，難以用于大規(guī)模的育種實踐中。特點：（1）遍布于整個基因組，數(shù)量幾乎是無限的；（2）無表型2、RAPD基本原理：用一個（有時用兩個）隨機引物（一般8-10個堿基）非定點地擴增基因組DNA，然后用凝膠電泳分開擴增片段。RAPD標記的特點有：（1）不需DNA探針，設計引物也無須知道序列信息；（2）顯性遺傳（極少數(shù)共顯性），不能鑒別雜合子和純合子；（3）技術簡便，不涉及分子雜交和放射性自顯影等技術；（4）DNA樣品需要量少，引物價格便宜，成本較低；（5）實驗重復性較差，結果可靠性較低。2、RAPD基本原理：用一個（有時用兩個）隨機引物（一般8-3、AFLP基本原理：AFLP標記是選擇性擴增基因組DNA酶切片段所產(chǎn)生的擴增產(chǎn)物的多態(tài)性，其實質也是顯示限制性內(nèi)切酶酶切片段的長度多態(tài)性，只不過這種多態(tài)性是以擴增片段的長度不同被檢測出來。AFLP標記的特點有：（1）由于AFLP分析可以采用的限制性內(nèi)切酶及選擇性堿基種類、數(shù)目很多，所以該技術所產(chǎn)生的標記數(shù)目是無限多的；（2）典型的AFLP分析，每次反應產(chǎn)物的譜帶在50-100條之間，所以一次分析可以同時檢測到多個座位，且多態(tài)性極高；（3）表現(xiàn)共顯性，呈典型孟德爾式遺傳；（4）分辯率高，結果可靠；（5）目前該技術受專利保護，用于分析的試劑盒昂貴，實驗條件要求較高。。3、AFLP基本原理：AFLP標記是選擇性擴增基因組DNA酶4、微衛(wèi)星標記ms基本原理：ms是一類由幾個（多為1-5個）堿基組成的基序串聯(lián)重復而成的DNA序列，其長度一般較短，廣泛分布于基因組的不同位置，如（CA）n、（AT）n、（GGC）n等重復。不同遺傳材料重復次數(shù)的可變性，導致了SSR長度的高度變異性，這一變異性正是SSR標記產(chǎn)生的基礎。ms標記的特點有：（1）數(shù)量豐富，廣泛分布于整個基因組；（2）具有較多的等位性變異；（3）共顯性標記，可鑒別出雜合子和純合子；（4）實驗重復性好，結果可靠；（5）由于創(chuàng)建新的標記時需知道重復序列兩端的序列信息，因此其開發(fā)有一定困難，費用也較高。4、微衛(wèi)星標記ms基本原理：ms是一類由幾個（多為1-5個）5、序列標簽位點STS基本原理：STS是指基因組中長度為200-500bp，且核苷酸順序已知的單拷貝序列，通過PCR可將其專一擴增出來。其基本原理是，依據(jù)兩端序列，設計合適的引物，進行PCR擴增，電泳顯示擴增產(chǎn)物多態(tài)性。STS標記的主要特點有：（1）標記來源廣，數(shù)量多；（2）共顯性遺傳，可區(qū)分純合子和雜合子；（3）技術簡便，檢測方便；（4）與SSR標記一樣，開發(fā)依賴于序列分析及引物合成，成本較高；（5）多態(tài)性常常低于相應的RFLP標記。5、序列標簽位點STS基本原理：STS是指基因組中長度為206、染色體原位雜交染色體原位雜交技術是DNA探針與染色體上的DNA雜交，并在染色體上直接進行檢測的分子標記技術，現(xiàn)在常用的是熒光原位雜交（FISH）技術。6、染色體原位雜交染色體原位雜交技術是DNA探針與染色體上的分子標記技術的應用

分子遺傳圖譜的構建；2遺傳多樣性與種質鑒定3重要經(jīng)濟性狀相關基因的定位4分子標記輔助選擇5重要經(jīng)濟性狀的圖位克隆分子標記技術的應用分子遺傳圖譜的構建；標記輔助選擇（markerassistedselected，MAS）是指與特定的數(shù)量性狀相關的遺傳標記為工具，以標記信息作為輔助信息，對該數(shù)量性狀進行選擇，以在育種中獲得較大的遺傳進展。圖位克隆(map-basedcloning)：目標基因在染色體遺傳圖譜及物理圖譜中的位置，采用染色體步移法(chromosomalwalking)進行基因克隆，稱為圖位克隆。

基本概念標記輔助選擇（markerassistedselecte動物的標記輔助選擇應用1豬的應激基因檢測；2豬的ESR基因與多仔性狀；3雞的羽速自別雌雄；4矮小基因與矮小雞5肌肉生長抑制素Myostatin基因與肉牛生產(chǎn)動物的標記輔助選擇應用1豬的應激基因檢測；動物基因組學（AnimalGenomics）第十一章動物基因組學第十一章主要內(nèi)容第一節(jié)人類基因組計劃第二節(jié)

比較基因組與功能基因組第三節(jié)生物信息學第四節(jié)表觀遺傳學第五節(jié)分子遺傳標記主要內(nèi)容第一節(jié)人類基因組計劃第一節(jié)人類基因組計劃（HumanGenomeProject）第一節(jié)人類基因組計劃（1）*1990年多國合作小組啟動，2001年在Nature上公布結果；*

CraigVenter博士采用散彈法于Science上發(fā)表結果。*人基因組測序的完成可與人類登月媲美。人類基因組計劃（1）*1990年多國合作小組啟動，2001人類基因組計劃（2）*耗時10載，耗費20余億美圓；*基因組大小30億堿基；*1%為外顯子，99%為內(nèi)含子和重復序列；*表達蛋白質的基因組數(shù)量約為3萬；*約含100萬個SNP標記。人類基因組計劃（2）*耗時10載，耗費20余億美圓；

序列測定方法1全基因組鳥槍法：在一定作圖信息基礎上，繞過大片段連續(xù)克隆系的構建而直接將基因組分解成小片段隨機測序，利用超級計算機進行組裝（美國Celera公司）。

序列測定方法1全基因組鳥槍法：序列測定方法2序列測定方法2人類基因組計劃的意義人類基因組計劃的意義基因組大小的比較（1）基因組大小的比較（1）基因組大小的比較（2）基因組大小的比較（2）基因組（Genome）就是指生物體染色體、細胞器中所含的全套遺傳物質；一種生物全部基因的集合稱為“基因組”?；蚪M學（Genomics）就是研究基因組結構和功能的科學?；蚪M與基因組學基因組與基因組學基因組學的分類基因組學可以分為結構基因組學和功能基因組學。

對基因組物理結構的作圖和測序的研究稱為結構基因組學；功能基因組學是指應用整體的研究技術闡明這些基因和蛋白的生物學功能.結構基因組學功能基因組學基因組學的分類基因組學可以分為結構基因組學和功能基因組學。后基因組時代(Postgenomeera)*人類基因組計劃完成之后，生物學被重新劃分為前基因組和后基因組兩部分。*科學研究已開始進入“后基因組時代”。主要是開展蛋白質組的研究。*有科學家形象地說道：即使基因測序全部完成，也只好像是一本沒有姓名、只有號碼的電話簿。“后基因組時代”的最終目標，是要把深奧的DNA語言變成一本基因大百科全書。后基因組時代*人類基因組計劃完成之后，生物學被重新劃分為前第二節(jié)比較基因組與功能基因組（ComparativeGenome&FunctionalGenome）第二節(jié)遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有遺傳多態(tài)性（在一個遺傳位點上具有一個以上的等位基因，在群體中的出現(xiàn)頻率皆高于1%）的遺傳標記為“路標”，以遺傳學距離（在減數(shù)分裂事件中兩個位點之間進行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM）為圖距的基因組圖。物理圖譜：物理圖譜是指有關構成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構成基因組的DNA分子進行測定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統(tǒng)地排列出來。遺傳圖譜與物理圖譜遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有動物基因組學課件隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術是一個包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖譜?；驁D譜是在識別基因組所包含的蛋白質編碼序列的基礎上繪制的結合有關基因序列、位置及表達模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%~5%長度的全部基因的位置、結構與功能，最主要的方法是通過基因的表達產(chǎn)物mRNA反追到染色體的位置。序列圖譜與基因圖譜隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DN什么是比較基因組學？利用生物在進化上的親緣關系,來比較它們與人類之間的相似與相異,即比較基因組學。

什么是比較基因組學？利用生物在進化上的親緣關系,來比較它們與動物基因組學課件*蛋白組（Proteome）蛋白質組是指“一種基因組所表達的全套蛋白質”。*蛋白組學（Proteomics）一門在整體水平上研究細胞內(nèi)蛋白質的組成及其活動規(guī)律的新興學科。*蛋白組學與功能基因組學息息相關。

蛋白組學與功能基因組學*蛋白組（Proteome）蛋白組學與功能基因組學1.蛋白質分離和鑒定：

2.翻譯后修飾：翻譯后修飾是蛋白質調(diào)節(jié)功能的重要方式，因此對蛋白質翻譯后修飾的研究對闡明蛋白質的功能具有重要作用。

3.蛋白質功能確定：如分析酶活性和確定酶底物，細胞因子的生物分析/配基-受體結合分析?？梢岳没蚯贸头戳x技術分析基因表達產(chǎn)物-蛋白質的功能。另外對蛋白質表達出來后在細胞內(nèi)的定位研究也在一定程度上有助于蛋白質功能的了解。

4.對人類而言，蛋白質組學的研究最終要服務于人類的健康，主要指促進分子醫(yī)學的發(fā)展。如尋找藥物的靶分子。很多藥物本身就是蛋白質，而很多藥物的靶分子也是蛋白質。藥物也可以干預蛋白質-蛋白質相互作用。蛋白質組學的研究內(nèi)容1.蛋白質分離和鑒定：

2.翻譯后修飾：翻譯后修飾是蛋白質調(diào)生物芯片1生物芯片1生物芯片2生物芯片2第三節(jié)生物信息學（Bioinformatics）第三節(jié)背景知識包括人、雞、水稻等動植物以及大腸桿菌等原核生物的數(shù)十種模式生物的基因組序列的成功獲得；以及更多生物基因組序列的即將獲得。生物信息學是在此背景下發(fā)展起來的綜合運用生物學、數(shù)學、物理學、信息科學以及計算機科學等諸多學科的理論方法的嶄新交叉學科。生物信息學是內(nèi)涵非常豐富的學科，其核心是基因組信息學，包括基因組信息的獲取、處理、存儲、分配和解釋。背景知識包括人、雞、水稻等動植物以及大腸桿菌等原核生物的數(shù)十生物信息學是以生物大分子為研究對象，以計算機為工具，運用數(shù)學和信息科學的觀點、理論和方法去研究生命現(xiàn)象、組織和分析呈指數(shù)級增長的生物信息數(shù)據(jù)的一門科學.什么是生物信息學？生物信息學是以生物大分子為研究對象，以計算機為工具，運用數(shù)學主要研究內(nèi)容11、生物信息的收集、存儲、管理與提供包括建立國際基本生物信息庫和生物信息傳輸?shù)膰H聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；建立生物信息數(shù)據(jù)質量的評估與檢測系統(tǒng)；生物信息的在線服務；生物信息可視化和專家系統(tǒng)。

2、基因組序列信息的提取和分析包括基因的發(fā)現(xiàn)與鑒定；基因組中非編碼區(qū)的信息結構分析，提出理論模型，闡明該區(qū)域的重要生物學功能；進行模式生物完整基因組的信息結構分析和比較研究；利用生物信息研究遺傳密碼起源、基因組結構的演化、基因組空間結構與DNA折疊的關系以及基因組信息與生物進化關系等生物學的重大問題。主要研究內(nèi)容11、生物信息的收集、存儲、管理與提供3、功能基因組相關信息分析包括與大規(guī)?；虮磉_譜分析相關的算法、軟件研究，基因表達調(diào)控網(wǎng)絡的研究；與基因組信息相關的核酸、蛋白質空間結構的預測和模擬，以及蛋白質功能預測的研究。4、生物大分子結構模擬和藥物設計包括RNA(核糖核酸)的結構模擬和反義RNA的分子設計；蛋白質空間結構模擬和分子設計；具有不同功能域的復合蛋白質以及連接肽的設計；生物活性分子的電子結構計算和設計；納米生物材料的模擬與設計；基于酶和功能蛋白質結構、細胞表面受體結構的藥物設計；基于DNA結構的藥物設計等。主要研究內(nèi)容23、功能基因組相關信息分析主要研究內(nèi)容25、生物信息分析的技術與方法研究包括發(fā)展軟件、數(shù)據(jù)庫工具；改進現(xiàn)有的理論分析方法；創(chuàng)建一切適用于基因組信息分析的新方法、新技術。包括引入復雜系統(tǒng)分析技術、信息系統(tǒng)分析技術等；建立嚴格的多序列比較方法；發(fā)展與應用密碼學方法以及其他算法和分析技術；發(fā)展研究基因組完整信息結構和信息網(wǎng)絡的研究方法等；發(fā)展生物大分子空間結構模擬、電子結構模擬和藥物設計的新方法與新技術。6、應用與發(fā)展研究匯集與疾病相關的人類基因信息，發(fā)展患者樣品序列信息檢測技術和基于序列信息選擇表達載體、引物的技術，建立與動植物良種繁育相關的數(shù)據(jù)庫以及與大分子設計和藥物設計相關的數(shù)據(jù)庫。主要研究內(nèi)容35、生物信息分析的技術與方法研究主要研究內(nèi)容3EMBL、GenBank和DDBJ是國際上三大主要核酸序列數(shù)據(jù)庫。

EMBL是由European

Molecular

Biology

Laboratory于1982年創(chuàng)建的，目前由歐洲生物信息學研究所負責管理。數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址是：http://www.ebi.ac.uk/embl/?；蚝突蚪M數(shù)據(jù)庫1EMBL、GenBank和DDBJ是國際上

美國國家健康研究院NIH也于80年代初委托洛斯阿拉莫斯國家實驗室建立GenBank，后移交給國家生物技術信息中心NCBI，隸屬于NIH下設的國家醫(yī)學圖書館。NCBI的網(wǎng)址是：?；蚝突蚪M數(shù)據(jù)庫2美國國家健康研究院NIH也于80年代初委托洛斯阿拉動物基因組學課件DDBJ是DNA

Data

Base

of

Japan的簡稱，創(chuàng)建于1986年，由日本國家遺傳學研究所負責管理。DDBJ的網(wǎng)址是：http://www.ddbj.nig.ac.jp/。

1988年，EMBL、GenBank

與DDBJ共同成立了國際核酸序列聯(lián)合數(shù)據(jù)庫中心，建立了合作關系?；蚝突蚪M數(shù)據(jù)庫3DDBJ是DNA

Data

Base

of

Jap蛋白質數(shù)據(jù)庫11.PIR和PSDPIR國際蛋白質序列數(shù)據(jù)庫(PSD)是由蛋白質信息資源(PIR)、慕尼黑蛋白質序列信息中心(MIPS)和日本國際蛋白質序列數(shù)據(jù)庫(JIPID)共同維護的國際上最大的公共蛋白質序列數(shù)據(jù)庫。PIR和PSD的網(wǎng)址是：/。2.SWISS-PROTSWISS-PROT是經(jīng)過注釋的蛋白質序列數(shù)據(jù)庫，由歐洲生物信息學研究所(EBI)維護。SWISS-PROT的網(wǎng)址是：http://www.ebi.ac.uk/swissprot/。蛋白質數(shù)據(jù)庫11.PIR和PSD3.PROSITEPROSITE數(shù)據(jù)庫收集了生物學有顯著意義的蛋白質位點和序列模式，并能根據(jù)這些位點和模式快速和可靠地鑒別一個未知功能的蛋白質序列應該屬于哪一個蛋白質家族。PROSITE的網(wǎng)址是：http://www.expasy.ch/prosite/。4.PDB蛋白質數(shù)據(jù)倉庫(PDB)是國際上唯一的生物大分子結構數(shù)據(jù)檔案庫，由美國Brookhaven國家實驗室建立。RCSB的PDB數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址是：/pdb/。蛋白質數(shù)據(jù)庫23.PROSITE蛋白質數(shù)據(jù)庫2功能數(shù)據(jù)庫1.KEGG京都基因和基因組百科全書(KEGG)是系統(tǒng)分析基因功能，聯(lián)系基因組信息和功能信息的知識庫。http://www.genome.ad.jp/kegg/。2.DIP相互作用的蛋白質數(shù)據(jù)庫(DIP)收集了由實驗驗證的蛋白質－蛋白質相互作用。/。功能數(shù)據(jù)庫1.KEGG3.ASDB可變剪接數(shù)據(jù)庫(ASDB)包括蛋白質庫和核酸庫兩部分。ASDB的網(wǎng)址是：/asdb。4.TRRD轉錄調(diào)控區(qū)數(shù)據(jù)庫(TRRD)是在不斷積累的真核生物基因調(diào)控區(qū)結構－功能特性信息基礎上構建的。http://wwwmgs.bionet.nsc.ru/mgs/dbases/trrd4/。5.TRANSFACTRANSFAC數(shù)據(jù)庫是關于轉錄因子、它們在基因組上的結合位點和與DNA結合的profiles的數(shù)據(jù)庫。http://transfac.gbf.de/TRANSFAC/。3.ASDB常用操作舉例基因組序列信息分析序列比對和數(shù)據(jù)庫搜索（BLAST）核酸與蛋白質結構和功能的預測分析蛋白質的三維結構預測分子進化分析（序列進化樹）功能基因組相關信息分析常用操作舉例基因組序列信息分析第四節(jié)表觀遺傳學（Epigenetics）第四節(jié)在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調(diào)控基因的信息，它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過基因修飾，蛋白質與蛋白質、DNA和其它分子的相互作用，而影響和調(diào)節(jié)遺傳的基因的功能和特性，并且通過細胞分裂和增殖周期影響遺傳的一門新興學科。因此表觀遺傳學又稱為實驗遺傳學、化學遺傳學、特異性遺傳學、后遺傳學、表遺傳學和基因外調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它是生命科學中一個普遍而又十分重要的新的研究領域。什么是表觀遺傳學在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調(diào)控基因的信息表觀遺傳學(epigenetics)則是指基于非基因序列改變所致基因表達水平變化,如DNA甲基化和染色質構象變化等。表觀基因組學(epigenomics)則是在基因組水平上對表觀遺傳學改變的研究。

表觀遺傳學與表觀基因組學表觀遺傳學與表觀基因組學表觀遺傳學的分子機制1、DNA甲基化；2、RNA干擾；3、組蛋白修飾；4、染色質改型；表觀遺傳學的分子機制1、DNA甲基化；DNA甲基化：ＤＮＡ的甲基化是生物關閉基因表達的一種有效手段，也是印跡遺傳的主要機制之一；基因的去甲基化可能使得印跡丟失，基因過度表達，甚至引起腫瘤或癌癥的發(fā)生，如促腫瘤生長因子IGF2基因過度表達引發(fā)大腸癌。DNA甲基化DNA甲基化：ＤＮＡ的甲基化是生物關閉基因表達的一種有效手RNA干擾(RNAinterference，RNAi)是正常生物體內(nèi)抑制特定基因表達的一種現(xiàn)象，它是指當細胞中導入與內(nèi)源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA(doublestrandedRNA，dsRNA)時，該mRNA發(fā)生降解而導致基因表達沉默的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生在轉錄后水平，又稱為轉錄后基因沉默。RNA干擾RNA干擾(RNAinterference，RNAi)是正

RNA干擾的作用機制

長片段dsRNA在細胞內(nèi)被Ⅲ型RNA酶Dicer切成長度大約為19-23nt的小片段干擾RNA(smallinterferingRNA，siRNA)，由siRNA參與構成復合物RISC(RNA-inducedsilencecomplex)。siRNA通過與同源mRNA的特異配對，引導RISC特異地降解同源mRNA，導致基因表達的抑制。因此小片段的siRNA也可以誘導高效的基因沉默。RNA干擾的作用機制長片段dsRNA在細胞內(nèi)被Ⅲ型RRNA干擾的應用

1、研究基因功能的新工具；2、病毒性疾病的治療；3、遺傳性疾病的治療；4、腫瘤病的治療RNA干擾的應用1、研究基因功能的新工具；組蛋白的修飾可通過影響組蛋白與DNA雙鏈的親和性，從而改變?nèi)旧|的疏松或凝集狀態(tài)，或通過影響其它轉錄因子與結構基因啟動子的親和性來發(fā)揮基因調(diào)控作用。組蛋白修飾對基因表達的調(diào)控有類似DNA遺傳密碼的調(diào)控作用。組蛋白修飾組蛋白的修飾可通過影響組蛋白與DNA雙鏈的親和性，從而改變?nèi)救旧|改型染色質改型第二節(jié)分子遺傳標記（MolecularGeneticMarker）第二節(jié)什么是遺傳標記？遺傳標記geneticmarker:指可追蹤染色體、染色體某一節(jié)段、某個基因座在家系中傳遞的任何一種遺傳特性。它具有兩個基本特征，即可遺傳性和可識別性；因此生物的任何有差異表型的基因突變型均可作為遺傳標記。什么是遺傳標記？遺傳標記geneticmarker:指可追遺傳標記的類型形態(tài)學標記（morphologicalmarker）細胞學標記(cytologicalmarker)

生化標記(biochemicalmarker)分子標記(molecularmarker)：DNA分子遺傳標記，或DNA標記。遺傳標記的類型形態(tài)學標記（morphologicalmar形態(tài)學標記形態(tài)標記即個體的外部形態(tài)特征。形態(tài)標記簡單直觀、經(jīng)濟方便；但其數(shù)量在多數(shù)有限、多態(tài)性較差，表現(xiàn)易受環(huán)境影響，并且有一些標記與不良性狀連鎖。此外形態(tài)標記的獲得需要通過誘變、分離純合的過程，周期較長。

主要在早期使用。形態(tài)學標記形態(tài)標記即個體的外部形態(tài)特征。細胞遺傳標記細胞學標記即植物細胞染色體的變異。包括染色體核型（染色體數(shù)目、結構、隨體有無、著絲粒位置等）和帶型（C帶、N帶、G帶等）的變化。與形態(tài)標記相比，細胞學標記的優(yōu)點是能進行一些重要基因的染色體或染色體區(qū)域定位。但細胞學標記材料需要花費較大的人力和較長時間來培育，難度很大；同時某些物種對染色體變異反應敏感；還有些變異難以用細胞學方法進行檢測。細胞遺傳標記細胞學標記即植物細胞染色體的變異。生化標記生化標記包括同工酶和等位酶標記。同工酶是指一個以上基因座位編碼的酶的不同形式，而等位酶是指由一個基因座位的不同等位基因編碼的酶的不同分子形式。分析方法是電泳和組織化學染色法將酶的多種形式轉變成肉眼可辯的酶譜帶型。生化標記具兩個方面的優(yōu)點：一是表現(xiàn)近中性，對生物經(jīng)濟性狀一般沒有大的不良影響；二是直接反映了基因產(chǎn)物差異，受環(huán)境影響較小。生化標記的應用有限：一是可用標記數(shù)量少，二是染色方法和電泳技術有一定難度。生化標記生化標記包括同工酶和等位酶標記。同工酶是指一個以上基分子標記分子標記指能反映生物個體或種群間基因組中某種差異特征的DNA片段，它直接反映基因組DNA間的差異。分子標記的優(yōu)越性表現(xiàn)為：（1）直接以DNA的形式表現(xiàn)，在生物體的各個組織、各個發(fā)育階段均可檢測到，不受季節(jié)、環(huán)境限制，不存在表達與否等問題；（2）數(shù)量極多，遍布整個基因組，可檢測座位幾乎無限；（3）多態(tài)性高，自然界存在許多等位變異，無須人為創(chuàng)造；（4）表現(xiàn)為中性，不影響目標性狀的表達；（5）許多標記表現(xiàn)為共顯性的特點，能區(qū)別純合體和雜合體。分子標記分子標記指能反映生物個體或種群間基因組中某種差異特征分子標記的三個階段隨著分子生物學技術發(fā)展和研究水平的深入，分子標記的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，也稱為三代DNA分子標記。第一代分子標記：RFLP；第二代分子標記：微衛(wèi)星（ms）；第三代分子標記：SNP；分子標記的三個階段隨著分子生物學技術發(fā)展和研究水平的深入，分目前的分子標記類型目前的分子標記有三類：第一類是以分子雜交為核心的分子標記技術，包括RFLP、DNA指紋技術（DNAFingerprinting）、原位雜交（insituhybridization）等；第二類是以PCR為核心的分子標記技術，包括RAPD、簡單序列重復標記SSR或簡單序列長度多態(tài)性（Simplesequencelengthpolymorphism,簡稱SSLP標記）、擴展片段長度多態(tài)性標記AFLP、序標位STS、序列特征化擴增區(qū)域SCAR等；第三類是一些新型的分子標記，如：SNP標記、表達序列標