生命科學(xué)前沿

生命科學(xué)前沿1第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三人類基因組計(jì)劃

——結(jié)構(gòu)基因組學(xué)后基因組研究

——功能基因組學(xué)第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三后基因組研究任務(wù)與目標(biāo)人類對自身的認(rèn)識過程目前的研究內(nèi)容基因的cDNA

基因cDNA的克隆基因cDNA的功能預(yù)測

基因的功能研究方法基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究基因相互作用的研究基因功能研究的應(yīng)用第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三一，破解貯存于基因組之中的遺傳語言，這種語言不同于現(xiàn)在人類已知的所有語言；二，識別、分離、鑒定和克隆所有基因（現(xiàn)在只克隆出一萬多個(gè)）；三，搞清每個(gè)基因的功能及基因之間的相互作用和相互關(guān)系。任務(wù)與目標(biāo)第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三人類對自身的認(rèn)識過程整體水平細(xì)胞水平分子水平器官水平第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三一，基因的cDNA1，識別、分離、鑒定和克隆所有基因,2，確定所有基因的功能，

3，確定所有基因的表達(dá)譜及調(diào)控機(jī)制。二，基因的多態(tài)性

1，多態(tài)性的種類及定位，

2，基因的多態(tài)性與功能的聯(lián)系，

3，單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphismsSNPs）。目前的研究內(nèi)容第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因的cDNA第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)基因表達(dá)區(qū)起動子促進(jìn)子外顯子3外顯子2外顯子1內(nèi)含子內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)真核基因的結(jié)構(gòu)第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因cDNA的克隆第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三cDNA的概念DNA5‘3‘轉(zhuǎn)錄，剪接mRNAAAAAAAA逆轉(zhuǎn)錄（用TTTTTT引物）cDNA第一鏈外顯子以cDNA第一鏈為模板，合成互補(bǔ)的cDNA第二鏈cDNA3’引物5’引物第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因cDNA的意義人工地翻譯基因編碼蛋白質(zhì)1，研究基因編碼蛋白質(zhì)的功能2，從核苷酸水平研究基因功能3，擴(kuò)増基因4，生產(chǎn)基因重組的產(chǎn)品研究基因的功能實(shí)際上是通過研究基因的cDNA來實(shí)現(xiàn)第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三大規(guī)?？寺』騝DNA的策略估計(jì)人體有30億對核苷酸，10萬個(gè)基因，迄今克隆得約1萬多個(gè)基因必須克服的障礙：1，低豐度mRNA基因的克隆---mRNA的富集2，避免大量的重復(fù)---差減法3，cDNA的全長完整性---cDNA第二鏈的合成4，大規(guī)模測序---高通量測序儀的應(yīng)用第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因cDNA的功能預(yù)測Bioinformatics第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三核苷酸水平1，cDNA全長完整性2，閱讀框（ORF，openreadingfram）3，核苷酸序列同源性比較4，染色體定位蛋白質(zhì)水平1，氨基酸序列同源性比較2，功能域預(yù)測3，信號肽預(yù)測4，亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)定位生物信息學(xué)（Bioinformatics)分析第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三第22號染色體第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三Start(bp)End(bp)LocusObservationTitleNameMethod2617224046AP000522.1PredictedSimilartogeneTr:P33897

3454957634550048AC002055.4PredictedMatchesgeneESTclusterChromosome22GeneandPredictedGene22號染色體至少有礙34550048bp,按人體共有30億bp，10萬條基因估算，應(yīng)有900基因,而生物信息學(xué)預(yù)測237基因。因此還需用其它方法確定基因，cDNA克隆就起很大的作用。第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因的功能研究第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因表達(dá)譜用于功能研究1，組織、細(xì)胞表達(dá)譜2，差異的組織、細(xì)胞表達(dá)譜3，誘導(dǎo)的細(xì)胞表達(dá)譜表達(dá)譜專用技術(shù)1，SAGE分析2，生物芯片技術(shù)

基因芯片，細(xì)胞芯片，組織芯片3，其它第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三

SerialAnalysisofGeneExpression(SAGE)用于定量地、平行地分析大量的轉(zhuǎn)錄本。若要知道一種組織，器官或細(xì)胞的基因表達(dá)譜，首先從組織細(xì)胞里分離出短轉(zhuǎn)錄本，歸類、連接并克隆。測定數(shù)千個(gè)克隆的DNA序列就可以了解代表這種組織、器官或細(xì)胞的功能的基因表達(dá)譜。所以SAGE提供了一種廣泛應(yīng)用的工具，定量地分析比較各種正常組織細(xì)胞，各種發(fā)育狀態(tài)和各種病理狀態(tài)下的基因表達(dá)譜。/網(wǎng)站搜集了大量的SAGE供研究者檢索。SerialAnalysisofGeneExpression(SAGE)第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三DescriptionofSAGESerialanalysisofgeneexpression(SAGE)isamethodforcomprehensiveanalysisofgeneexpressionpatterns.

ThreeprinciplesunderlietheSAGEmethodology:1)Ashortsequencetag(10-14bp)containssufficientinformationtouniquelyidentifyatranscriptprovidedthatthatthetagisobtainedfromauniquepositionwithineachtranscript;2)Sequencetagscanbelinkedtogethertofromlongserialmoleculesthatcanbeclonedandsequenced;and3)Quantitationofthenumberoftimesaparticulartagisobservedprovidestheexpressionlevelofthecorrespondingtranscript.

第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三SequencingthausandstagsLivercDNAExpresssequencetagcloningDeterminingageneexpressionpatterncharacteristicofliver’sfunctionSAGE+EST第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因芯片技術(shù)信息時(shí)代的產(chǎn)物90年代興起的一項(xiàng)前沿生物技術(shù)橫跨：生命科學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子技術(shù)光電技術(shù)、材料科學(xué)等現(xiàn)代高科技高度集約化高靈敏度大通量平行分析第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三

其基本原理是將一系列的核酸片段固定在芯片載體上作為固相靶片段（target），待測的核酸片段人工標(biāo)記上不同的熒光、或同位素等作為探針（probe），一定條件下兩者雜交，根據(jù)雜交后不同的信號即可獲得靶片段的信息，進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析。第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三制備靶片段結(jié)果觀察，信息分析制備固相探針對照組（組織，細(xì)胞）實(shí)驗(yàn)組（組織，細(xì)胞）提取mRNA提取mRNACy5標(biāo)記Cy3標(biāo)記雜交第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三散點(diǎn)圖第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三膜芯片第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三掃描圖第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三DNA芯片寡核苷酸芯片蛋白質(zhì)芯片細(xì)胞芯片組織芯片化學(xué)感受器與圖像結(jié)合的新型生物芯片第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三單克隆抗體及免疫組織化學(xué)1，了解基因編碼蛋白的組織分布2，了解基因編碼蛋白的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)定位第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因功能的分類研究生物化學(xué)的方法分子生物學(xué)方法細(xì)胞生物學(xué)方法模式生物的應(yīng)用核苷酸水平蛋白質(zhì)水平第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三Cytokine,chemokineandgrowthfactorsPlasmidproteinsHormonesApoptosisOncogene,cancerandtumorsupressorsAdhesionmoleculesandcellstructureCellreceptorsIonchannelsandtransportationSignaltransduction,cellsignalingCellcycleStressresponseDNAreplicationandrepairTranscriptionTranslationProteinmodificationMetablism,enzymesHouskeepingandcellstructure以功能為基礎(chǔ)的基因分類第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因轉(zhuǎn)染和基因剔除細(xì)胞水平：超表達(dá)(overexpression)

瞬時(shí)表達(dá)

穩(wěn)定表達(dá)

阻斷和關(guān)閉(shoutdown)

反義技術(shù)核酶技術(shù)（Ribozyme)RNAi

第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三生物體水平

線蟲，果蠅，小鼠轉(zhuǎn)基因小鼠（Transgeneicmouse)基因剔除小鼠(Geneknock-outmouse)第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三bd單克隆抗體的制備免疫組化免疫電鏡抗體結(jié)合（Western,EMSA)基因的功能研究基因的轉(zhuǎn)染和超值表達(dá)基因的阻抑或敲除基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究基因功能的全面定位應(yīng)用開發(fā)研究發(fā)表研究論文蛋白質(zhì)純化基因的翻譯（原核/真核表達(dá)）基因功能的初步定位確定研究方向點(diǎn)突變，缺省突變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能分析抑制劑，拮抗劑磷酸化細(xì)胞增殖細(xì)胞分化細(xì)胞凋亡信號途徑細(xì)胞受體雙雜交細(xì)胞學(xué)分析研究酶蛋白功能分析細(xì)胞誘導(dǎo)性表達(dá)譜分析細(xì)胞表達(dá)譜分析原位雜交染色體定位第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三模式生物的應(yīng)用線蟲果蠅小鼠擬南芥第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究1，基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)預(yù)測

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