中英联合实验室基本概念基因组（Genome ）：一个生物体、细胞器或病毒的整套基因和染色体组成，即全部基因的总称（包括所有的编码区和非编码区）基因组学（Genomics ）：以基因组分析为手段，对所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因定位、时序表达模式和基因功能分析的一门科学。分子遗传学的分支学科提供有关生物物种及其细胞功能的进化信息生命科学的前沿和热点领域基因组学最早1986 年，由美国霍普金斯大学著名人类遗传学家和内科教授McKusick （1921-2008 ）提出来的随着人类基因组计划的实施，基因组学逐渐成为一门以结构基因组学为主的高度综合和跨学科的科学功能基因组学、比较基因组学、环境基因组学、药物基因组学等都纷纷出台。基因组学的分类分类：结构基因组学(Structural Genomics) 比较基因组学(Comparative Genomics) 功能基因组学(Functional Genomics) 药物基因组学(Medical Genomics) 营养基因组学(Nutritional Genomics) 生物信息学(Bioinformatics) 蛋白质组学(Proteomics) 基本概念结构基因组学：通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。将基因组分解成小的易操作的结构区域，构建高分辨率的遗传图、物理图、转录本图，一个生物体基因组的最终图就是它的全部DNA 序列。人类基因组计划果蝇基因组拟南芥菜基因组基本概念遗传连锁图：通过遗传重组所得到的基因线性排列图称为遗传连锁图。通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率, 确定它们的相对距离。物理图谱：是利用限制性内切酶将染色体切成数个片段，根据重叠序列把片段连接成染色体，确定遗传标志之间物理距离[ 碱基对(bp) 或千碱基(kb) 或兆碱基(Mb)] 的图谱。转录本图谱：由基因转录本mRNA 反转录建立cDNA 文库，通过cDNA 克隆测序得到基因组的表达序列图谱。基本概念比较基因组学：在基因组图谱和测序基础之上，对已知的基因和基因组结构进行比较，了解基因的功能、表达机理和物种的进化的学科。比较分析7 种生物的基因组，结果表明：在进化上，古细菌、真菌和真核生物有一个共同的具有自养能力的最近祖先。基本概念功能基因组学后基因组学(Post genomics) ，利用结构基因组学提供的信息和产物，通过在基因组系统水平上全面分析基因的功能。基因功能发现、基因表达分析、突变检测、基因组的表达与调控研究。单一基因-- 蛋白质基因组-- 蛋白质组，系统研究。对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。一个细胞的转录表达水平能够精确特异地反映类型、发育阶段以及状态。基本概念药物基因组学：根据不同个体间的基因组差异与基因多态性，阐明个体间在药物代谢和效应方面发生差别的遗传基础。不同的个体间药物的疗效和副作用存在差异。促使新药的发现。根据个体的遗传背景来优化药物治疗方案，即“个体化治疗”。基本概念营养基因组学：研究对人类营养有重要作用的植物次级代谢途径的相关基因。与铁吸收转运有关的基因与生物素、维生素B1 和维生素E 合成有关酶的基因基本概念生物信息学：以计算机为工具，用数学和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象，对生物信息进行储存、检索和分析的科学。以基因组DNA 序列信息分析作为源头，破译隐藏在DNA 序列中的遗传语言发现新的基因和新的功能，进行蛋白质空间结构模拟和预测。认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质。揭示人体生理和病理过程的分子基础，为人类疾病的预测、诊断、预防和治疗提供合理有效的方法。依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计……基本概念蛋白质组学：蛋白质组(Proteome) ：在一种细胞内存在的全部蛋白质。蛋白质组学：研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。功能蛋白质组(Functional Proteome) ：在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。基因组计划模式微生物基因组计划模式植物基因组计划模式动物基因组计划人类基因组计划基因组计划？获得全基因组序列：为基因组的全面测序提供工作框架构建基因组图：在长链DNA 分子上寻找特征性标记，根据分子标记将包括这些序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组图。根据基因组图，基因组区段分解、逐个测序，最后进行组装重叠群法：contig ，指相互间存在重叠顺序的一组克隆。根据重叠顺序的相对位置将各个克隆首尾连接，覆盖的物理长度可达百万级碱基对。在单个的重叠群中，采用鸟枪法测序，然后在重叠群内进行组装。由上至下。直接鸟枪法：首先进行全基因组鸟枪法测序，再以基因组图的分子标记为起点，将鸟枪法DNA 片段进行组装。根据高密度的基因组图分子标记，检测组装片段是否处在正确的位置，校正因重复顺序的干扰产生的序列误排。由下至上基因组作图的方法遗传作图物理作图序列作图基因作图基因组学（genomes）基因组图遗传作图（genetic mapping ）：采用遗传学分析方法（杂交实验和家系分析），将基因或其他DNA 顺序标定在染色体上，构建连锁图。遗传图距单位为厘摩（cM ），每单位厘摩定义为1% 交换率。物理作图（phisical mapping ）：采用分子生物学技术，直接将DNA 分子标记、基因或克隆标定在基因组实际位置。限制性片段作图与克隆作图的图距单位为碱基对。第二章遗传作图1.基因组作图的方法2.遗传作图中使用的标记3.遗传作图的方法2.1 基因组作图的方法遗传图谱( genetic map) 又称连锁图谱( linkage map) 或遗传连锁图谱( genetic linkage map) ：指基因组内基因和专一的多态性DNA 标记( marker) 相对位置的图谱遗传作图(genetic mapping) ：采用遗传学分析方法将基因或其它DNA 顺序标定在染色体上构建成连锁图遗传图谱表明基因之间连锁关系和相对距离, 早期绘制的经典遗传图谱的单位是重组率，1% 的重组率为1个遗传单位。现代遗传图谱的单位为厘摩( centi Morgan，cM) ，1cM 相当于1%的重组率，约为1 000 000个碱基对( base pairs ，bp) 2.1 基因组作图的方法通过遗传图谱，我们可以大致了解各个基因或DNA 片断之间的相对距离与方向，如哪个基因更靠近着丝粒，那个更靠近端粒等遗传距离是通过遗传连锁分析获得的，使用的DNA 厘摩标志越多，越密集，所得到的遗传连锁图的分辨率就越高遗传图谱不仅是现阶段定位基因的重要手段，即使在人类基因组全物理图谱建立起来之后，它依然是研究人类基因组遗传与变异的重要手段2.2遗传作图中使用的标记遗传标记（Genetic Markers）：遗传图有特征性的位置标记，用于表示基因组中特定顺序所在的位置。这些标记按孟德尔方式遗传，标记位点应是多态的基因标记DNA 标记2.2. 1 基因标记表型（phenotype) ：一个遗传性状必须以两种替换形式或表型存在才能用于遗传学分析等位基因（allele ）：每种表型是由不同的等位基因控制肉眼分辨的表型：颜色、形状等。如用于果蝇遗传图的构建生化表型：微生物遗传学研究2.2. 1 基因标记人类的生化性状ABO 血型HLA（人类白细胞抗原）复等位基因（multiple alleles）：人类白细胞抗原（HLA）是最复杂最具多态性的体系，位于6 号染色体HLA-DRBI（human leukocyte antigens-DRBI）基因位点至少有59个等位基因HLA-B 抗原编码位点有60多个等位基因2.2. 2 DNA （分子）标记基因标记：有用、有效，并非理想。高等生物，可用作标记的基因十分有限许多性状都涉及多基因。高等生物基因组中存在大量的基因间隔区，用基因标记将在遗传图中留下大片的无标记区段。并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分，因而是产生的遗传图不完整，必须寻找其他更有效的标记2.2. 2 DNA （分子）标记限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphisms,RFLP）简单序列长度多态性（simple sequenece length polymorphisrns,SSLPs) 小卫星序列：（Minisatellite DNA）微卫星序列：（Microsatellite DNA, MS）单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphisms,SNP）2.2 .3 遗传作图中标记的发展遗传标记的发展：第一代标记经典的遗传标记（蛋白质和免疫学的标记）70年代中后期，限制酶片段长度多态性（RFLP）第二代标记85年，“小卫星序列"（minisatellite）89 年，“微卫星序列"（microsatellite）第三代标记单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphism ，SNP）2.2. 3 遗传标记中的第一代标记经典的遗传标记（蛋白质和免疫学的标记）ABO 血型位点标记HLA 位点标记存在问题：已知多态的蛋白质很少等位基因的数目有限无法获得足够的信息量检测技术的繁琐等—限制了人类基因组的遗传分析工作—促使人们直接在DNA 上寻找新的遗传标记2.2. 3 遗传标记中的第一代标记70年代发展起来的DNA 重组技术、DNA 克隆技术和DNA 探针技术为拓展遗传图谱的构建途径创造了技术条件使人类基因定位的方法从细胞及染色体水平过渡到分子水平DNA 水平的多态性标记位点作为绘制现代遗传图谱的主要界标，提高图谱的精确度、准确性。遗传图谱的绘制进入了一个崭新的时代现代遗传图谱的概念由Botstein D 等(1980)首先提出，在此基础上，限制性片段长度多态性（RFLP）作为遗传图谱的第一代崭新标记得以问世。限制性位点能够用作基因标记。广泛应用到基因组研究中。基因或基因组可以用重叠的限制性片段来作图。最终扩展到整个序列，构建连锁图谱同源染色体同一区段DNA 序列的差异，限制酶识别的碱基顺序有专一性2.2. 3 遗传标记中的第二代标记简单序列长度多态性SSLPs 发现：小卫星序列minisatellite （1985 年）微卫星序列microsatellite （1989 年）microsatellite marker 又称简单串连重复（short tandem repeat，STR），最重要的优点是高度多态性，提供的信息量相对很大；另外可用PCR 技术使操作实现自动化，遗传图与物理图研究中非常有用的工具20世纪80年代后期,人们开始应用微卫星序列( microsatellite,MS) 绘制图谱。1994年底，美、法完成了以RFLP 及微卫星ＤＮＡ为标志的遗传图谱.图谱包含了5826位点，覆盖4000 cM，分辨率高达0.7 cM．1996 年法国报道了完全以微卫星DNA 标志构建的遗传连锁图，包含2335位点，分辩率为1.6 cM www.book118.com遗传标记中的第三代标记单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphisms ，SNPs）点突变，位于密码子的摇摆位置
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