农学第6章染色体与基因组学ppt课件

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1、第六章第六章 染色体与基因组学染色体与基因组学本章重点本章重点染色体核型分析染色体核型分析染色体形状、构造和数量变异染色体形状、构造和数量变异基因组及基因组学基因组及基因组学第一节第一节 染色体染色体一、染色体分带一、染色体分带 用特殊的染色方法，使染色体产生明显的色带用特殊的染色方法，使染色体产生明显的色带(暗暗带带)和未染色的明带相间的带型和未染色的明带相间的带型(banding patterns)构成不同的染色体个性，以此作为鉴别构成不同的染色体个性，以此作为鉴别单个染色体和染色体组的一种手段，这就是染色单个染色体和染色体组的一种手段，这就是染色体分带技术。体分带技术。1、染色体分带的主

2、要类型、染色体分带的主要类型1Q带带(Q-banding)也叫荧光分带法。它是利用氮芥喹吖因荧光染料对染色体也叫荧光分带法。它是利用氮芥喹吖因荧光染料对染色体染色，在荧光显微镜下染色体显示出明暗不同的带纹，普通染色，在荧光显微镜下染色体显示出明暗不同的带纹，普通富含富含AT碱基的碱基的DNA区段表现为亮带，富含区段表现为亮带，富含GC碱基的区段表碱基的区段表现为暗带。现为暗带。优点：分类简便，可显示独特的带型。优点：分类简便，可显示独特的带型。缺陷：标本易褪色，不能做成永久性标本。缺陷：标本易褪色，不能做成永久性标本。2G带带(Giemsa-banding)将染色体制片，经盐溶液、胰酶或碱处置

3、，再用吉母萨染将染色体制片，经盐溶液、胰酶或碱处置，再用吉母萨染料料Giemsa染色，染色体的全部长度上显示丰富的带纹，染色，染色体的全部长度上显示丰富的带纹，称为称为G带。普通富含带。普通富含AT碱基的碱基的DNA区段表现为暗带。区段表现为暗带。G带方带方法较简单，带纹较明晰、精细，可制成永久性的标本。法较简单，带纹较明晰、精细，可制成永久性的标本。3C带(C-banding)染色体标本经一定浓度的酸(HCl)及碱Ba(OH)2变性处置，再经2xSSC在60中温育1小时，最后用Giemsa染料染色显带。此法主要显示异染色质，常染色质只能显出较淡的轮廓。4N带(N-banding)又称Ag-A

4、s染色法。主要用于染核仁组织区的酸性蛋白质。5R-带(Reverse-banding)染色体用磷酸盐溶液进展高温处置，然后用吖啶橙或吉母萨染料进展染色，其显示的带型同G-带和Q带明暗相间的带型正好相反，即Q带、G-带显带的部位，R带不显，反之，在Q带、G-带显带弱的部位，R带为深染区，故R-带也叫反带。6T-带(terminal-banding)对染色体末端区的特殊显带法，可以产生特殊的末端带型。2、染色体分带的运用、染色体分带的运用1核型分析 例：黑麦草属的6个种，不用分带时，核型完全一样，用分带分析后不仅发现了彼此的区别。小黑麦经C带染色证明：在小黑麦的染色体中具末端带的染色体来自黑麦，无

5、末端带的来自小麦。2亲缘关系的鉴定例：野生稻和栽培稻，野生大豆和栽培大豆等亲缘关系相近，他们的主要带纹根本一致。3染色体工程的细胞学鉴定 在染色体工程中，分带技术常用来鉴定染色体的变化情况。二、染色体核型分析1.概念 根据染色体的长度、着丝点位置、臂比、随体等特征，借助染色体分带技术对生物的染色体进展分析、比较、排序、编号就是染色体核型分析，也叫染色体组型分析。不同物种的染色体有各自特定的形状构造，这种形状特征是相对稳定的。核型分析是研讨物种演化、分类以及染色体构造、形状与功能关系的重要手段。2、核型分析的方法1确定染色体数目每一种生物的染色体数目是恒定的，多数园林植物是二倍体。通常用2n和n

6、表示，如栽培牡丹2n=10，n=5；野生牡丹属2n=24，n=12。2确定染色体的形状特征 包括染色体的绝对长度、相对长度、臂比、着丝点指数、着丝点的位置、随体的有无等。长臂/短臂1.001.70：中部着丝粒染色体M，m)；长臂/短臂1.713.00：近中部着丝粒染色体(sm)；长臂/短臂3.017.00：近端部着丝粒染色体(st)；长臂/短臂 7.0：端部着丝粒染色体(t，T)。3染色体分类 将染色体进展分组排队，着丝粒类型一样，相对长度相近的分一组，同一组的按染色体长短顺序配对陈列，各指数一样的染色体配为一对，可根据随体的有无进展配对，将染色体按从长到短的顺序陈列排队，短臂向上，并写出核型

7、公式。如：凤丹白牡丹 2n=2x=10=6m+2 sm+2 st；野牡丹 2n=10m(2SAT)+14sm凤丹白凤丹白牡丹核牡丹核型图型图4核型描画A、包括根本染色体数、染色体的外形、大小、副缢痕的数目、位置、随体的数目、外形、大小，染色体相对长度与绝对长度，以及常染色质和异染色质的分布与大小等。B、核型普通分为两类：一是对称核型，指主要有中部和近中部着丝粒染色体组成的核型；另一类是不对称核型，指由大小差别很大、着丝粒多为端部或近端部染色体组成的核型。三、染色体的形状变异1、A染色体和染色体和B染色体染色体普通把真核细胞染色体组中的任何正常染色体，包括常染色普通把真核细胞染色体组中的任何正常

8、染色体，包括常染色体和性染色体，称为体和性染色体，称为A染色体，把超越正常染色体数目以染色体，把超越正常染色体数目以外的染色体，称为外的染色体，称为B染色体。染色体。B染色体又称副染色体或额外染色体，普通比正常染色体小，染色体又称副染色体或额外染色体，普通比正常染色体小，主要由异染色质组成。减数分裂时本身配对无规律，也不主要由异染色质组成。减数分裂时本身配对无规律，也不与与A染色体配对，表现为非孟德尔遗传。染色体配对，表现为非孟德尔遗传。B染色体对植物染色体对植物的表型有一定的影响。的表型有一定的影响。2、多线染色体 1形状构造多线染色体是一种宏大染色体，它是由于DNA多次复制后所产生的子染色

9、体整齐陈列、严密结合在一同而构成的。由于它所在的细胞处于永久间期，不分裂，因此随着复制的不断进展，核体积不断添加，多线化细胞的体积也相应增大。存在于双翅目摇蚊幼虫、果蝇、毛蚊属等的唾腺细胞、昆虫的多种组织如肠、气管、脂肪体细胞和马尔皮基氏管上皮细胞中、个别反足细胞里。2带及带间带的构成沿着多线染色体的长轴有一系列深色的带和透亮的间带交替陈列，带上的 DNA纤维高度卷曲，DNA含量高，能用碱性染料着色；间带的DNA含量低，不能用碱性染料着色。研讨阐明大约85%DNA分布在带上，15%分布在带间。3多线染色体与基因活性 在个体发育的某个时期，多线染色体的某些带纹变得疏松膨大而构成胀泡，最大的胀泡叫

10、做巴尔比安尼氏环。胀泡是基因转录和翻译的形状学标志。3、灯刷染色体 灯刷染色体的轴由染色粒、轴丝构成，每条染色体轴长400m，由主轴染色粒向两侧伸出成对的侧环，直径约为0.25-2m，一套灯刷染色体约有10000个侧环。灯刷染色体是研讨基因表达极为理想的实验资料。灯刷染色体构造图解灯刷染色体构造图解染色体构造变异的要素：染色体构造变异的要素：自然条件：营养、温度、生理等异常变化；自然条件：营养、温度、生理等异常变化；人工条件：物理要素、化学药剂的处置。人工条件：物理要素、化学药剂的处置。引起染色体构造变异的缘由：引起染色体构造变异的缘由：先断后接假说：先断后接假说：染色体折断染色体折断重接错误

11、重接错误构造变异构造变异新染色体新染色体 染色体折断是构造变异的前奏。染色体折断是构造变异的前奏。四、染色体构造变异、缺失、缺失deficiency:染色体的某一区段染色体的某一区段丧失。丧失。1、缺失的类型：、缺失的类型：顶端缺失：染色体某臂的外端缺失。顶端缺失：染色体某臂的外端缺失。中间缺失：染色体某臂的内段缺失。中间缺失：染色体某臂的内段缺失。顶端着丝点染色体：染色体整条臂的丧失。顶端着丝点染色体：染色体整条臂的丧失。2、缺失的特征：、缺失的特征：1缺失杂合体中，联会时缺失杂合体中，联会时构成环状或瘤状突起，但易构成环状或瘤状突起，但易与反复相混淆。与反复相混淆。参照染色体的正常长度；染

12、参照染色体的正常长度；染色粒和染色节的正常分布；色粒和染色节的正常分布；着丝点的正常位置；着丝点的正常位置；2 2当顶端缺失较长时，可在双线期检查缺失杂当顶端缺失较长时，可在双线期检查缺失杂合体交叉尚未完全端化的二价体，留意非姐妹染色合体交叉尚未完全端化的二价体，留意非姐妹染色单体的未端能否长短不等。单体的未端能否长短不等。3、缺失的遗传效应：1缺失对个体的生长和发育不利：缺失对个体的生长和发育不利：缺失纯合体很难存活；缺失纯合体很难存活；缺失杂合体的生活力很低；缺失杂合体的生活力很低；含缺失染色体的配子普通败育；含缺失染色体的配子普通败育；缺失染色体主要是经过雌配子传送。缺失染色体主要是经过

13、雌配子传送。例如：猫叫综合症第例如：猫叫综合症第5号染色体短臂缺失：婴号染色体短臂缺失：婴儿啼哭如猫叫，普通伴随有小头症和智力愚钝。儿啼哭如猫叫，普通伴随有小头症和智力愚钝。2含缺失染色体的个体遗传反常假显性含缺失染色体的个体遗传反常假显性:McClintock1931 的玉米的玉米X射线辐射实验。射线辐射实验。ParentsGameteF1plplPLPLplPLPL射线射线plpl紫株紫株372绿株绿株2二反复二反复duplication概念概念:染色体多了与本人一样的某一区段。染色体多了与本人一样的某一区段。1、反复的类型：、反复的类型：顺接反复：指某区段按照染色体上的正常顺序反顺接反复

14、：指某区段按照染色体上的正常顺序反复。复。反接反复：指反复时颠倒了某区段在染色体上的反接反复：指反复时颠倒了某区段在染色体上的正常直线顺序。正常直线顺序。着丝点所在区段反复着丝点所在区段反复 会构成双着丝点染色体会构成双着丝点染色体将继续发生构造变异，难以稳定成型。将继续发生构造变异，难以稳定成型。2染色体反复的特征：染色体反复的特征：反复区段较长时：反复区段较长时：在杂合体中，反复区段的二价领会突出环或瘤；在杂合体中，反复区段的二价领会突出环或瘤；不能同缺失杂合体的环或瘤相混淆不能同缺失杂合体的环或瘤相混淆(染色体长度不染色体长度不同同)。反复区段很短时：反复区段很短时：能够不会有环或瘤出现

15、。能够不会有环或瘤出现。果蝇唾腺染色体：体细胞联会，特别大四个二果蝇唾腺染色体：体细胞联会，特别大四个二价体的总长达价体的总长达1000m，其中出现许多横纹带，其中出现许多横纹带，可以作为鉴别缺失和反复的标志。可以作为鉴别缺失和反复的标志。3、反复的遗传效应、反复的遗传效应:1扰乱基因的固有平衡体系：扰乱基因的固有平衡体系：影响比缺失轻，主要是改动原有的进化顺应关系。影响比缺失轻，主要是改动原有的进化顺应关系。假设蝇的眼色遗传：红色假设蝇的眼色遗传：红色(V+)对朱红色对朱红色(V)为显性，为显性，但但V+V 红色，红色，V+VV 朱红色朱红色 阐明阐明2个隐性基因的作用大于个隐性基因的作用大

16、于1个显性等位基因，个显性等位基因，改动了原来一个显性基因与一个隐性基因的关系。改动了原来一个显性基因与一个隐性基因的关系。2反复引起表现型变异假设蝇的棒眼遗传：反复引起表现型变异假设蝇的棒眼遗传：基因的剂量效应：细胞内某基因出现次数越多，表基因的剂量效应：细胞内某基因出现次数越多，表现型效应越显著。现型效应越显著。基因的位置效应：基因的表现型效应因其所在的染基因的位置效应：基因的表现型效应因其所在的染色体不同位置而有一定程度的改动。色体不同位置而有一定程度的改动。三倒位三倒位inversion概念：染色体某一区段的概念：染色体某一区段的正常顺序颠倒了。正常顺序颠倒了。1、倒位类型：、倒位类型

17、：臂内倒位：倒位区段发生臂内倒位：倒位区段发生在染色体的在染色体的某一臂上。某一臂上。臂间倒位：倒位区段涉及臂间倒位：倒位区段涉及染色体的两个染色体的两个臂，倒位区段臂，倒位区段内有着丝点。内有着丝点。2、倒位染色体的特征很长倒位区段很长倒位区段倒位区反转过来与正常染色体的同源区段进倒位区反转过来与正常染色体的同源区段进展联会，倒位区段以外的部分只需坚持分别。展联会，倒位区段以外的部分只需坚持分别。较短倒位区段较短倒位区段 倒位杂合体联会的二价体在倒位区段内构成倒位杂合体联会的二价体在倒位区段内构成“倒位圈。倒位圈。3、倒位的遗传效应、倒位的遗传效应:倒位杂合体的部分不育：含交换染色单体的孢子

18、大多数倒位杂合体的部分不育：含交换染色单体的孢子大多数是不育的。是不育的。倒位区段内、外各个基因之间的物理间隔发生改动，其倒位区段内、外各个基因之间的物理间隔发生改动，其遗传间隔普通也改动。遗传间隔普通也改动。倒位杂合体上连锁基因的重组率降低。倒位杂合体上连锁基因的重组率降低。倒位杂合体的大多数含交换染色单体的孢子不育倒位杂合体的大多数含交换染色单体的孢子不育产生产生的交换型配子数明显减少的交换型配子数明显减少倒位杂合体的连锁基因重倒位杂合体的连锁基因重组率显著下降组率显著下降倒位可以构成新种，促进生物进化。倒位可以构成新种，促进生物进化。倒位会改动基因间相邻关系倒位会改动基因间相邻关系呵斥遗

19、传性状变异呵斥遗传性状变异种与种与种之间的差别常由多次倒位所构成。种之间的差别常由多次倒位所构成。四易位Translocation 概念：染色体概念：染色体一个区段移一个区段移接在非同源接在非同源的另一个染的另一个染色体上。色体上。1、易位的类型：、易位的类型：a b c d e fw x y za b c d w x y ze fa b c d w x y e f za b c d z w x y e f 简单易位：某一染色简单易位：某一染色体的一个臂端区段接体的一个臂端区段接在非同源染色体的一在非同源染色体的一个臂端上个臂端上嵌入易位：指某一染嵌入易位：指某一染色色体的一个臂内区段嵌体的一

20、个臂内区段嵌入入非同源染色体的一个非同源染色体的一个臂臂内内相互易位：两个非相互易位：两个非同源染色体同时折同源染色体同时折断后彼此交换后重断后彼此交换后重新接合新接合2、易位染色体的特征偶线期和粗线期偶线期和粗线期易位杂合体联会成易位杂合体联会成“十字形十字形终变期：终变期：联会就会因交叉端化联会就会因交叉端化而变为由四个染色体而变为由四个染色体构成的构成的“四体链或四体链或“四体环四体环中期中期终变期的环终变期的环能够变为能够变为“8字形或环形字形或环形玉米玉米2n=20终变期染色体：终变期染色体：三对染色体相互易位：产生6体环3、易位的遗传效应：1半不育是易位杂半不育是易位杂合体的突出特

21、点：合体的突出特点：相邻式分别：产生相邻式分别：产生反复、缺失染色体，反复、缺失染色体，配子不育；配子不育；交替式分别：染色交替式分别：染色体具有全部基因，配体具有全部基因，配子可育。子可育。交替式和两种相邻交替式和两种相邻式分别的时机大致相式分别的时机大致相等，即花粉和胚囊均等，即花粉和胚囊均有有50%是败育的，结是败育的，结实率实率50%。2降低临近易位接合点基因间重组率降低临近易位接合点基因间重组率玉米：玉米：T5-9a是第是第5染色染色体长臂的体长臂的 外侧一小段染外侧一小段染色体和第色体和第9色体短臂包括色体短臂包括Wx在内的一大段染色体在内的一大段染色体的易位。的易位。在第在第9染

22、色体中：染色体中：连锁基因连锁基因正常重组率正常重组率(%)易位杂合体重组率易位杂合体重组率(%)yg2-sh2311sh-wx2053易位可以改动基因连锁群：易位可以改动基因连锁群：植物在进化过程中不断发生易位可以构成许多变种。植物在进化过程中不断发生易位可以构成许多变种。例如：直果曼陀罗例如：直果曼陀罗n=12许多变系就是不同染色体许多变系就是不同染色体的易位纯合体。的易位纯合体。任选一个直果曼陀罗变系当作任选一个直果曼陀罗变系当作“原型一系，把原型一系，把12对染对染色体两臂分别标以数字即色体两臂分别标以数字即1 2、3 4、23 24。以以“原型原型1系为规范与其它变系比较，结果发现：

23、系为规范与其它变系比较，结果发现：“原型原型2系系 1 18 和和2 17 的易位纯合体；的易位纯合体；“原型原型3系系 11 21 和和12 22 的易位纯合体；的易位纯合体；“原型原型4系系 3 21 和和4 22 的易位纯合体。的易位纯合体。易位交融呵斥染色体数目减少女46 55经着丝点蛋白经着丝点蛋白接合荧光显色接合荧光显色9号染色体着丝点号染色体着丝点附着于附着于第第11号染色体上号染色体上19世纪末，狄世纪末，狄 费里斯发现：费里斯发现：普通月见草普通月见草2n=14 特特别大的变异型别大的变异型1901年命名为巨年命名为巨型月见草。型月见草。1907年，细胞学研讨阐明巨年，细胞学

24、研讨阐明巨型月见草是型月见草是2n=28 染色体数染色体数目变异可以导致遗传性状的变异。目变异可以导致遗传性状的变异。变异特点是按一个根本的染变异特点是按一个根本的染色体数目基数成倍地添加或色体数目基数成倍地添加或减少。减少。五、染色体的数目变异染色体组及其整倍性：1染色体组基因组：染色体组基因组：维持生物体生命活动所需的最低限制的一套根本染色体，维持生物体生命活动所需的最低限制的一套根本染色体，以以X 表示。表示。一粒小麦、野生一粒小麦：一粒小麦、野生一粒小麦：2n=2X=27=14，即二倍体，即二倍体二粒小麦、野生二粒小麦、硬粒小麦、圆锥小麦、二粒小麦、野生二粒小麦、硬粒小麦、圆锥小麦、提

25、莫菲维小麦：提莫菲维小麦：2n=4X=47=28，即四倍体，即四倍体普通小麦、斯卑尔脱小麦：普通小麦、斯卑尔脱小麦：2n=6X=67=42，六倍体，六倍体整倍体：合子染色体数以基数染色体整倍添加的个体。整倍体：合子染色体数以基数染色体整倍添加的个体。多倍体：三倍或三倍以上的整倍体。多倍体：三倍或三倍以上的整倍体。二染色体数目的整倍性变异1、同源多倍体：指添加的染色体组来自同一物种，普、同源多倍体：指添加的染色体组来自同一物种，普通是由二倍体的染色体直接加倍产生的。通是由二倍体的染色体直接加倍产生的。同源四倍体：同源四倍体：AAAAAA 2n4X4AAAAA123BBBBBB 2n4X4BBBB

26、B123EE EEEE 2n4X4EEEEE123 同源三倍体：同源三倍体：AAAAAAAAA2n3X3AAAA93BBBBBBBBB2n3X3BBBB93EEEEEEEEE2n3X3EEEE93牡丹二倍体牡丹二倍体2n=2X=10牡丹三倍体2n=3X=155m多倍体染色体组的组合多倍体染色体组的组合2、异源多倍体：添加的染色体组来自不同物种，、异源多倍体：添加的染色体组来自不同物种，普通是由不同种属间的杂交种染色体加倍构成。普通是由不同种属间的杂交种染色体加倍构成。异源多倍体是物种进化的一个重要要素：异源多倍体是物种进化的一个重要要素：中欧植物中，中欧植物中，652个属，有个属，有419个属

27、是异源多倍体；个属是异源多倍体；被子植物纲内，占被子植物纲内，占3035%，主要分布在蓼科、景天科、，主要分布在蓼科、景天科、蔷薇科、锦葵科、禾本科等；蔷薇科、锦葵科、禾本科等；禾本科中约占禾本科中约占70%，如栽培的小麦、燕麦、甘蔗；，如栽培的小麦、燕麦、甘蔗；果树中有苹果、梨、樱桃等；果树中有苹果、梨、樱桃等；花卉中有菊花、大理菊、水仙、郁金香等。花卉中有菊花、大理菊、水仙、郁金香等。异源多倍体自然繁衍的都是偶倍数，由远缘杂交构成异源多倍体自然繁衍的都是偶倍数，由远缘杂交构成例：拟茸毛烟草例：拟茸毛烟草美花烟草美花烟草2n=2X=TT=24=122n=2X=SS=24=12F1 2n=2X

28、=TS=24=12+12加倍加倍普通烟草双二倍体普通烟草双二倍体2n=4X=TTSS=48=12+12偶倍数异源多倍体在减数分裂时能象二倍体一偶倍数异源多倍体在减数分裂时能象二倍体一样联会成二价体，故异源多倍体可表现出与二倍样联会成二价体，故异源多倍体可表现出与二倍体一样的性状遗传规律。体一样的性状遗传规律。双二倍体：特指异源四倍体。双二倍体：特指异源四倍体。如如2n=4X=TTSS=48=24的异源四倍体普通烟草。的异源四倍体普通烟草。3奇倍数异源多倍体由偶倍数多倍体杂交产生：奇倍数异源多倍体由偶倍数多倍体杂交产生：例例1：普通小麦普通小麦 圆锥小麦圆锥小麦2n=6X=AABBDD=42=2

29、12n=4X=AABB=28=14n=3X=ABDn=2X=ABF1 异源五倍体异源五倍体2n=5X=AABBD=35=14 7结实率较高，存在异源联会。结实率较高，存在异源联会。又称倍半二倍体，可以作为进展染色体交换的手段。又称倍半二倍体，可以作为进展染色体交换的手段。例例2：普通小麦：普通小麦提莫菲维小麦提莫菲维小麦2n=6X=AABBDD=42=212n=4X=AAGG=28=14n=3X=ABDn=2X=AGF1异源五倍体异源五倍体2n=5X=AABDG=35=7 21结实率很低，单价体多，需求异源联会量太大。结实率很低，单价体多，需求异源联会量太大。4自然界的物自然界的物种难以以奇倍

30、数种难以以奇倍数的异源多倍体存的异源多倍体存在，只能依托无在，只能依托无性繁衍的方法加性繁衍的方法加以保管。以保管。单价体多单价体多分别紊乱分别紊乱配子染色体不平衡配子染色体不平衡不育或部分不育不育或部分不育非整倍体：比该物种中正常合子染色体数非整倍体：比该物种中正常合子染色体数(2n)多或少一个多或少一个 至几个染色体的个体。至几个染色体的个体。超倍体：染色体数超倍体：染色体数 2n，多倍体、二倍体中均能发生。，多倍体、二倍体中均能发生。亚倍体：染色体数亚倍体：染色体数 2n，通常在多倍体中发生。，通常在多倍体中发生。遗传学上有代表性的非整倍体只需以下几种：遗传学上有代表性的非整倍体只需以下

31、几种：三体三体2n+1a1a1a2a2a3a3a37=(n-1)+双三体双三体2n+1+1a1a1a2a2a2a3a3a38(n-2)+2四体四体2n+2a1a1a2a2a3a3a3a38(n-1)+单体单体2n-1a1a1a2a2a35(n-1)+双单体双单体2n-1-1a1a1a2a34(n-2)+2缺体缺体2n-2a1a1a2a24(n-1)二染色体的非整倍性变异二染色体的非整倍性变异曼曼陀陀罗罗12种种三三体体的的不不同同果果形形水稻三体：不同的三体表现不同的籽粒外形。水稻端三体粗线期水稻端三体粗线期人类的人类的21三体：三体：唐氏综合症：唐氏综合症：较敏感和高兴，皮较敏感和高兴，皮肤

32、折痕。肤折痕。第二节 基因组学一、基因组及基因组学1、基因组的概念基因组genome：指生物所携带的遗传物质的总和，或指真核生物的染色体组。2、基因组的C值基因组大小称为C值，是指生物体的单倍体基因组所含的DNA总量，以碱基对数为单位。物种不同，C值不同，从原核生物到真核生物，进化程度越高，C值越大。但C值和它进化复杂性之间并没有严厉的对应关系，这种景象称为C值悖理(C value paradox)。不同生物类群不同生物类群C值变化范围值变化范围3、基因组的构造1基因在基因组中的组织方式：单一序列：基因组中大多数的基因，在基因组中只需一份的DNA序列。例如，大多数的构造基因因，但并非一切的单一

33、序列都是构造基因。基因家族：指真核生物基因组中，来源一样、构造类似、功能相关的一组基因。同一家族中的成员可以严密的陈列在一同，成为一个基因簇；也能够分散在同一染色体的不同部位，甚至不同染色体上。串联反复基因：串联反复基因DNA序列一样或类似的许多基因串联构成基因簇。常见的串联反复基因有：组蛋白基因，rRNA基因以及tRNA基因等。2基因外序列在基因组中的组织方式 所谓基因外序列是指基因转录单位和基因相关序列以外的DNA序列，根据DNA序列在基因组中出现的拷贝数。单一序列：主要指在整个基因组中只出现一个拷贝的序列，有时出现2-3个拷贝的也归为此类。反复序列：真核生物染色体基因组中反复出现的核苷酸

34、序列，根据反复的次数可以分为高度反复序列和中度反复序列，前者指反复几百万次，普通是少于10个核苷酸残基组成的短片段,如SSR。后者指反复次数为几十次到几千次。根据在基因组中的分布分为串联反复序列、弥散反复序列。4、基因组学的诞生1基因组学一词是美国H Roderick于1986年提出来的，是指研讨生物基因组的组成、各基因的准确构造、相互关系及表达调控的科学。2基因组学分为：构造基因组学(structural genomics)：指研讨基因和基因组的构造、基因组作图和基因定位。功能基因组学(functional genomics)：着重研讨不同序列构造的功能、基因的相互作用、基因表达及其调控等。

35、二、DNA测序1、Sanger法双脱氧链终止法2、化学降解法三、基因组测序1、鸟枪法测序2、作图法测序3、序列片段拼接DNA序列组装的主要软件由美国华盛顿大学PhilGreen实验室开发的Phred-Phrap-Consed系统，Phred(测序器)是一种碱基识别系统(base-caller)，它根据自动测序仪信号按顺序识别碱基，估计测序错误率等。Phrap(组装器)是根据Phred的结果从头组装由鸟枪法产生的不同的短序列，Consed(校正器)与Phrep组成一个有机整体，利用Phrap组装的序列由Consed编辑、整合人工校正结果等.四、基因组注释1、基因组注释(Genome annota

36、tion)：是利用生物信息学方法和工具对基因组一切基因的生物学功能进展注释，包括基因的识别和基因的功能注释。2、对预测出的基因进展功能注释的方法是利用知功能基因的注释信息为新基因注释：(1)序列数据库类似性搜索；(2)序列模体(Motif)搜索；(3)直系同源序列聚类分析。五、基因组作图基因组作图的方法可分为遗传作图genetic mapping和物理作图physical mapping。1 遗传作图 采用遗传学方法将基因或者DNA分子标志标定在染色体上构建连锁图谱，它是以多态性的遗传标志为根底，根据减数分裂过程中遗传标志之间的重组值来确定两个遗传标志在染色体上的相对位置。2 物理作图 物理作

37、图是运用分子生物学技术直接将DNA分子标志、基因、克隆定位于基因组上，以实践碱基对长度物理间隔来表示遗传标志或基因在染色体上的位置，所构建的图谱叫物理图谱。六、比较基因组学比较基因组学comparative genomics是在基因组图谱和测序的根底上，对知的基因和基因组构造进展比较，了解基因的功能、表达调控机制和物种进化过程的学科。经过不同亲缘关系物种的基因组序列进展比较，可以鉴定出编码序列、非编码序列、调控序列以及物种独有的序列。对基因组范围之内进展序列比对，可以了解不同物在核苷酸组成、同线性关系和基因顺序方面的异同，进而获得基因预测与定位、生物系统进化等信息。七、功能基因组学功能基因组学

38、functuional genomics也叫后基因组学postgenomics，它是利用构造基因组所提供的信息，在基因组或系统程度上全面分析基因功能的科学。包括基因的识别和鉴定、基因功能发现、基因表达分析、突变检测等。功能基因组学研讨采用的手段包括经典的减法杂交，差示挑选，cDNA代表差别分析、mRNA差别显示、基因表达的系统分析SAGE、cDNA微阵列cDNA microarray、DNA 芯片DNA chip、序列标志片段显示sequence tagged fragments display、基因打靶、反义RNA、RNAi技术等。第三节 蛋白质组学一、蛋白质的构造一、蛋白质的构造概念：是指

39、蛋白质分子的空间构造，作为一类重要的生物大分子，蛋白质主要由碳、氢、氧、氮、硫等化学元素组成。1、蛋白质一级构造primary structure 指蛋白质多肽链中氨基酸残基的陈列顺序，它是各种氨基酸经过肽键衔接起来成为的多肽链，是蛋白质最根本的构造，蛋白质的特殊生物学活性首先取决于蛋白质的一级构造。2、蛋白质二级构造secondary structure指肽链中的主链进展有规那么的卷曲折叠，构成周期性构造的构象。二级构造是经过骨架上的羰基和酰胺基团之间构成的氢键维持的，氢键是稳定二级构造的主要作用力。1 1-螺旋螺旋(-helix)(-helix)2-折叠(-sheet)3、蛋白质三级构造一

40、条多肽链在二级构造或者超二级构造甚至构造域的根底上，进一步环绕，折叠，依托共价键的维系固定所构成的特定空间构造，称为蛋白质的三级构造tertiary structure。蛋白质三级构造的构成和稳定主要依托氢键、疏水键、盐键、范德华力、二硫键等，其中疏水键是维系三级构造的主要力量。4、蛋白质四级构造具有两条或两条以上独立三级构造的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间经过次级键相互组合而构成的空间构造称为蛋白质的四级构造quarternary structure。其中，每个具有独立三级构造的多肽链单位称为亚基subunit。亚基之间不含共价键，亚基间次级键的结合疏松，在一定的条件下，四级构造的蛋白质可分

41、别为其组成的亚基，而亚根本身构象仍可不变。蛋白蛋白质的质的各级各级构造构造二、蛋白质组学的诞生蛋白质组学(proteomics)最早是由Marc Wilkins 于1995年提出来的，指从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质的组成、表达程度、修饰形状、蛋白质之间的相互作用，提示蛋白质功能与细胞生命活动规律的科学。1996年，澳大利亚建立了世界上第一个蛋白质组研讨中心Australia Proteome Analysis Facility(APAF)，之后丹麦、加拿大、日本也先后成立了蛋白质组研讨中心。2001年4月，在美国成立了国际人类蛋白质组研讨组织HUPO。目前，众多蛋白质组数据库曾经建立

42、，如NRDB 和dbEST，NRDB由SWISS2PROT和GENPETP等几个数据库组成，dbEST是由美国国家生物技术信息中心NCBI和欧洲生物信息学研讨所(EBI)共同编辑的核酸数据库。蛋白质组学的研讨是一项系统性的科学研讨，包括蛋白质构造、蛋白质分布、蛋白质功能、蛋白质的丰度变化、蛋白质修饰、蛋白质与蛋白质的相互作用等。3、蛋白质组学的研讨方法1双向凝胶电泳目前最经典、最成熟、最常用的蛋白质分别技术。双向凝胶电泳是在相互垂直的两个方向进展两次电泳，第一向基于蛋白质的等电点不同用等电聚焦分别(IEF)，第二向按分子量的不同用SDS-PAGE分别(SDS-PAGE)，经过两次电泳后把复杂蛋

43、白混合物中的蛋白质在二维平面上分开。优点:分辨率高、对仪器设备要求较低、分别得到的蛋白质组分纯度高,是蛋白质组学研讨中的中心技术，可用于蛋白质转录及转录后修饰、蛋白质组的比较、蛋白质间的相互作用、细胞分化凋亡、蛋白纯度检查和小量蛋白纯化等多方面的研讨.2 高效液相色谱(HPLC)HPLC是利用高压输液泵驱使含有样品的流动相经过色谱柱，利用固-液相间的分配机理对样品进展分别的技术，能分别分子大小差别较大的蛋白、低丰度蛋白及疏水性蛋白，是一种非常理想的蛋白质分别技术。HPLC具有高效、分别效率高、灵敏度高、运用范围广、分析速度快、便于自动化等特点。(3)同位素标志亲和标签技术同位素亲和标签(ICA

44、T)是Gygi等1999年开发的一种能同时对蛋白质组进展鉴定和相对定量的方法，是蛋白质组研讨的中心技术之一。它利用一种新的化学试剂一同位素亲和标签试剂ICAT预先选择性地标志某一类蛋白质，然后分别纯化、进展质谱鉴定，并根据质谱图上不同ICAT试剂标志的一对肽段离子的强度比例，定量分析它的母体蛋白质在原来细胞中的相对丰度。ICAT可以快速定性和定量鉴定低丰度蛋白质，尤其是膜蛋白等疏水性蛋白，还可以快速寻觅重要功能蛋白质。(4)生物质谱1918年和1919年，Dempster和Aston分别独立研制出质谱仪，1958年质谱仪开场被运用于氨基酸和肽段分析。生物质谱技术是蛋白质组研讨中最重要的鉴定技术，根本原理是样品分子离子化后，根据不同离子之间的荷质比M/E的差别来分别并确定分子量。经过双向电泳分别的目的蛋白质，用胰蛋白酶酶解水解Lys或Arg的-C端构成的肽键成肽段后可用质谱进展鉴定与分析。生物质谱是衔接蛋白质与基因的重要技术，具有灵敏、准确、自动化、高通量等特点。目前常用的质谱有飞行时间质谱MALDI-TOF-MS和电喷雾质谱ESI-MS。