基因測序流程課件

基因組測序流程介紹中科院計算所生物信息學研究組華大－曙光生物信息學聯(lián)合實驗室卜東波2001/10/07基因組測序流程介紹中科院計算所生物信息學研究組1第一部分：基礎(chǔ)知識第一部分：基礎(chǔ)知識21。細胞的結(jié)構(gòu)（真核和原核）1。細胞的結(jié)構(gòu)（真核和原核）32。細胞核中的染色體2。細胞核中的染色體43。染色體＝DNA＋相關(guān)蛋白質(zhì)3。染色體＝DNA＋相關(guān)蛋白質(zhì)54。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)4。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)65。堿基互補：A/TC/G5。堿基互補：A/TC/G76。DNA復制6。DNA復制87。什么是基因組？任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生物的染色體上可能帶有成千上萬個基因，一個細胞中的全部基因序列及其間隔序列統(tǒng)稱為genomes（基因組）。7。什么是基因組？任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生98。什么是基因？DNA上具有特定功能的一個片斷，負責一種特定性狀的表達。一般來講，一個基因只編碼一個蛋白質(zhì)。8。什么是基因？DNA上具有特定功能的一個片斷，負責一種特定109。DNARNA與蛋白質(zhì)DNA:兩條互補鏈。由ATCG四個字母（堿基）形成的字符串。RNA:單鏈結(jié)構(gòu)。由AUCG四個字母（堿基）形成的字符串。蛋白質(zhì):一條或多條肽鏈。每個肽鏈是由20種氨基酸形成的長鏈，即20個字母（氨基酸）形成的字符串。翻譯：每3個堿基翻譯成一個氨基酸。9。DNARNA與蛋白質(zhì)DNA:兩條互補鏈。由ATCG四個1110。DNA上的基因10。DNA上的基因1211。什么是電泳？在凝膠一端小槽中放入熒光標記的DNA片斷，兩端加電壓，短DNA片斷跑得快，長DNA片斷跑得慢。測序時需要區(qū)分長度只差一個堿基的片斷11。什么是電泳？在凝膠一端小槽中放入熒光標記的DNA片斷，1312。什么是PCR?DNA體外擴增方法的一種，能夠?qū)⒑苌俚脑嚇樱ū热缰挥凶锓傅囊坏窝?，擴增成完全相同的無數(shù)拷貝。每PCR一輪，擴增兩倍1-2-4-8-16…12。什么是PCR?DNA體外擴增方法的一種，能夠?qū)⒑苌俚脑?4第二部分：測序流程第二部分：測序流程151。什么是測序？確定一條染色體片斷上的堿基順序。Sanger法：在PCR時加入熒光標記的復制終止劑，比如ddA,ddT,ddC,ddG（相應(yīng)于4種堿基）ddX的兩個作用：可以當作正常堿基參與復制一旦鏈入DNA中，其后就不能再繼續(xù)連接電泳誰終止，堿基就是誰此方法獲1974年的Nobel獎1。什么是測序？確定一條染色體片斷上的堿基順序。16Sanger第一步：加入復制終止劑熒光檢測探頭電泳，看誰跑得快Sanger第一步：加入復制終止劑熒光檢測探頭電泳，看誰跑得17Sanger第二步：熒光檢測Sanger第二步：熒光檢測18Shotgun測序DNA的提取和純化載體預備：和DNA片斷結(jié)合，從而能夠在細菌中擴增。DNA片段的制備：將DNA用超聲波切成能夠測序的小片斷轉(zhuǎn)化培養(yǎng)：小片斷和載體結(jié)合，植入細菌中進行擴增。提質(zhì)粒：從細菌中提取出繁殖好的質(zhì)粒電泳檢測：檢測質(zhì)量的好壞測序：上測序儀測序Shotgun測序DNA的提取和純化19全自動的測序儀器：MegaBace全自動的測序儀器：MegaBace20DNA整體切成小段小段和載體結(jié)合結(jié)合后進行測序DNA整體切成小段小段和載體結(jié)合結(jié)合后進行測序21Shotgun測序（2）——Shotgun測序（2）——22還沒有完！拼接?。?！因為整個基因組太長（上M),而每次只能測得一個500的小片斷(read)問題：如何根據(jù)read恢復原始順序？類比：10本圣經(jīng)，都從隨機點起始剪成500個字母左右的小紙條，問：給你這么一堆小紙條，你能讀出圣經(jīng)來嗎？轉(zhuǎn)成圖論問題：Hamilton和Euler路徑但是都會拼錯！還沒有完！拼接?。?！因為整個基因組太長（上M),而每次只能測23Shotgun法序列拼接ConsensusSequenceGap

LowBaseQualitySingleStrandedRegionMis-Assembly(Inverted)Shotgun法序列拼接ConsensusSequenceL24拼接錯誤：Repeat的存在拼接錯誤：Repeat的存在25我們能干什么？測序之前全是生物學問題。測序之后就全形式化是計算機問題。天然的形式化：ATCG核心問題：字符串比對：兩個字符串的距離拼接問題蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測：如何從一維預測三維結(jié)構(gòu)？我們能干什么？測序之