基因组与基因组学课件.ppt

第一章 绪论 基因及基因组学的发展历史 一、遗传因子 孟德尔提出： 生物的遗传性状是通过“遗传因子” （hereditary factor）进行传递的； 遗传因子是一些独立的遗传单位。 孟德尔把可观察的性状和控制它的内在的遗传因子区分开来。 遗传因子作为基因的雏形名词诞生了。 二、基因 1909年，丹麦遗传学家约翰逊在《精密遗传学原理》一书中根据希腊语“给予生命”之义，创造“基因”（gene）一词来代替孟德尔假定的“遗传因子”。从此基因便成为遗传因子的代名词一直沿用至今。 三、基因结构与功能的探索 1、基因在哪里？ 在孟德尔的成果获得承认后，生物界都知道是遗传因子（即基因）决定了生物的性状。但是，基因究竟在细胞内的什么地方？摩尔根以果蝇为试验对象回答了这一问题，基因在染色体上。 摩尔根在《基因论》中绘制了果蝇基因位置图，首次完成了当时最新的基因概念的描述： 基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不仅是决定性状的功能单位，也是一个突变单位和交换单位。 至此，人们对基因概念的理解更加具体和丰富了。 2、基因的化学本质是什么？ 基因的化学本质是核酸而不是蛋白质 3、基因的结构是什么？ 1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋分子结构模型。 1986年美国约翰·霍普金斯（Johns Hopkins）大学著名人类遗传学家和内科教授麦克库塞克（McKusick）造出了“基因组学”（Genomics）这个名词，意指从基因组水平研究遗传的学科。 (Genomics) 一些模式生物的基因组大小 基因组的大小（C值） C值矛盾：指一个有机体的C值和其编码能力缺乏相关性。 如： --爪蟾的基因组大 小和人类相似； --两栖类最小基因组 和最大的基因组之 间相差约100倍； --C值矛盾在进化中 的原因和机制尚不 清楚。 病毒基因组 1．结构简单，基因组小，所含基因少。 2．基因组可由DNA组成，也可由RNA组成，但不能共存于同一病毒。 DNA病毒：多数为双链(ds)、环状或线性； RNA病毒：多数为单链(ss)、线性； 3．相关基因丛集。 DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成一个功能单位或转录单位，可被一起转录成为多顺反子mRNA。 4．常见重叠基因现象。 5．非编码区少，重复顺序少。 真核生物基因组结构与功能特点 1、真核生物基因组的化学本质为DNA，多与蛋白质结合形成染色质，基本结构单位为核小体。每一种真核生物都有一定的染色体数目，除配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源基因组，而原核生物的基因组则是单拷贝的。 2、基因组远大于原核生物，结构复杂，基因数庞大，具有许多复制起始点，每个复制子大小不一。 3、基因不存在操纵子结构，功能相关基因分散在不同的染色体上。基因都由一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物为单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。 4、基因组中有大量低度（重复频率<103）、中度（重复频率<105）和高度重复序列。 5、基因是不连续的（断裂基因），由外显子和内含子镶嵌排列而成。基因转录的初级产物需经一定的加工，切除内含子使外显子拼接，才能形成成熟的mRNA。 6、非编码区（占90%以上）远大于编码区。 7、功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串联在一起的成簇的基因也是分别转录的。 8、基因组中也存在一些可移动的遗传因素，这些DNA顺序并无明显生物学功能，似乎为自己的目的而组织，故有自私DNA之称，其移动多被RNA介导（如在哺乳动物及人类基因组中发现的逆转座子），也有被DNA介导的（如在果蝇及谷类中发现的DNA转座子）。 人类基因组和基因组学? ???? 完整的人类基因组包含： 1-22号常染色体 核基因组  X和Y染色体线粒体基因组 人类基因组结构特点 1、前述的真核基因组的结构特点基本上都适用于人类基因组。 2、基因组DNA有30亿个碱基对(3×109bp)，约有2.8万个基因，目前已定位的有2000个。 3、编码序列只占基因组总DNA量的5%以下，非编码区占95%以上，大量为重复序列。 人类基因组中的DNA多态性 　　 每个人之间基因组并不完全相同，称基因组的多态性，表现在DNA的序列上。统计表明，任意两个人之间的DNA核苷酸差异约占基因组的0．01％，就是这基因组中0．01％的差异，决定了人类的遗传多样性，如有人易生病，而有人却对疾病的免疫能力特别高；有些药物，有人用了就灵验，有人就不灵验。