1977，Sanger及其同事改进了双脱氧法，在一块4泳道
超薄胶上1次可以读出几百个碱基序列； 1977，Sanger研究组完成了第一个全基因组－X174噬
菌体基因组（5386 bps）测序 ；
1982，该室又完成了噬菌体基因组（48502 bps）测序， 这是当时最大的测序工程 ; 而同时期，Maxam和Gilbert的化学法不如Sanger及其同 事的酶法简便，很快就被淘汰了。
1985年，加州理工学院（CIT）Hood和Smith用四种荧
光染料标记DNA的方法，从而建立了用自动激光仪读取测 序胶的结果。
The Sanger Method for DNA Sequencing
1986年6月，第一台自动DNA测序仪在CIT诞生 ； 1987年底，美国Applied Biosystems Inc.采用Hood的技
Molecular structure of nucleic acids: a structure for deoxyribose nucleic acid.
WATSON JD, CRICK FH
Nature, 1953 May 30; 171(4361): 964-967
Genetical implications of the structure of deoxyribonucleic acid.
1975，Frederick Sanger双脱氧链终止法； 1977，Maxam和Gilbert 氧化法 （1976年，在英国的Gordon会议 上两个小组同时宣布， 但Maxam和Gilbert直到1980年才正式发表研究结果）
1958
1990
1991
1999
Structure of Insulin
are compared to look for significant differences and similari ties. This helps identify important, conserved portions of the genome and discern patterns in function and regulation. The data also provide much information about microbial evolution, particularly with respect to phenomena such as horizontal gene transfer.
• 1987年，Victor Mckusick 和 Frank Ruddle 一起创 办了“genomics”杂志，这是第一次“genomics”这 个词在科学界得到广泛的应用。
• 基因组学领域包括DNA测序、在物种内进行基因组多 样性的采集以及基因转录调控的研究，即基因组学覆 盖了从DNA序列分析到研究生物体对环境干扰的响应 这样比较广的范围。 • 到1990年，E. coli、鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typ
• 基因组时代的奠基石： DNA双螺旋结构的提出 Sanger双脱氧末端终止法测序 和DNA自动测序仪的发明 PCR技术 生物信息学软硬件设施的发展 ……
（一）近代分子生物学理论与技术的发展
1940S－1970S 理论上的三大发现： （1）DNA是遗传物质； （2） DNA的双螺旋结构；
微生物基因组学
•主讲教师: 李林 博士/副教授 •Phone: 87286952 •Email: lilin@
教学内容
第一部分 微生物基因组学的发展历史和意义
1、基因组和基因组学的定义； 2、从DNA双螺旋到微生物基因组； 3、微生物基因组计划概况和重要意义；
4、几种重要微生物基因组的测序；
术开发了第一台市售的自动测序仪，每台仪器每天可以测
一万到两万个碱基粗序列（raw sequence） ； 近年来，自动毛细管电泳测序仪（Fully automated cap illary electrophoresis sequencer），如ABI Prism 3700 ， 每台仪器每天可以测出五十万个碱基粗序列 。
1010101010101001010101010011010101 0101010010101010100101001110000111 0000011100000110001010101010100101 0101010101010010101010100101001110 0001110000011100000110001001010101 0010101010101010100101010101001010 0111000011100000111000001100010101 0101010010101010101010100101010101 0010100111000011100000111010011100 0011100000111000001100010101010101 0010101010101010100101010101001010 0111000011100000111000001100010010 1010100101010101010101001010101010 0101001110000111000001110000011000 1010101010100101010101010101001010 1010100101001110000111000001110000 0110001010101010100101010101010101 0010101010100101001110000111000001 1100000110001010101010100101010101 0101010010101010100101001110000111 0000011100001100010101100001110000 0111000001100010101010101001010101 0101010100010101010101001010101010 1000101010101010010101010101010100 1010101010010100111000011100000111 0000110001010110000111000001110000 0110001010101010100101010101010101 1100101100101010101010101010101010
什么是“基因组学”？
• 基因组学(genomics)来源于“genome”这个词,是一门 对生命有机体全基因组序列进行分析、比较和注释的新 兴学科。 • 基因组（genome）序列为我们提供了有机体的最基本信 和“运行指令”，同时它还提供该有机体进化方面的线 索，序列就自然而然地成为研究诸多新物种的出发点。 • 基因组学是二十世纪医学和生物学飞跃发展中最激动人 心的成果之一，并将为二十一世纪的医学和生物学打下
himurium）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的遗传
图谱已相当详细，包括成百上千个定位基因，靠这些 图谱几乎可以诞生低精确度的比较基因组学了。 • 1990S中期，对上述细菌的基因组进行了全序列测定， 标志着基因组学时代的到来。
• Genomics is the study of the molecular organiza-
“The precise sequence of the bases is the code which carries the genetic information.”
“碱基的排列 顺序就是携带遗传信息 的密码”
“基因是迄今为止最为复杂的程 序”
——Bill Gates
（二）DNA测序技术的诞生与发展
组”(-ome)。例如蛋白质组和蛋白质组学。
• 一个蛋白质组（proteome)表示某个时刻在一个细胞或生
物体中全部的蛋白质组成。其它类似的词还有转录组、代
谢组、糖组和变异组。这些新兴的领域能归到“基因组 学”之下，尚有较大的争议。
Genomics is a broad discipline, which may be divided into at least three general areas.：
基因组学带来研究问题的新视角 目的是理解细胞各个部分如何协同工作？ 一个正在行使功能的基因组是如何 响应环境变化的？ 体内哪些蛋白质发生着相互作用？ • 新技术的出现伴随着全新的问题以及人类认识 这些问题带来了对生命现象的新认识！ 生命的新途径。
• 许多年来，分子生物学方法一直作为一个“还 原论”的工具，被用来剖析细胞、理解细胞中 各个部分的独立工作方式。 • 基因组学的研究领域则提出了“综合论”的研 究方法。 • 实际上，今天的分子生物学主要是由基因组测 序和功能分析推动的。
基因组学研究的 3 大主题和 6 个层面 基因组学研究的3大主题和6个层面
3大主题：
1、基因组学与生物学：阐明基因组的结构和功能； 2、 基因组学与健康： 把基于基因组的知识转化为人类健康的福祉； 3、 基因组学与社会： 促进基因组学的应用， 最大程度地发挥效益， 将危害降到最低
6个层面：
1、资源； 2、技术发展； 3、计算生物学； 4、培训； 5、伦理、法律和社会应用（ELSI）； 6、教育
（3）遗传信息的传递方式
技术上的三大发明： （1）限制性核酸内切酶； （2）载体技术（i.e., YAC）； （3）逆转录酶
James Watson and Francis Crick
Maurice Wilkins
Nature, 1953 Apr 25; 171(4356): 737-738
息，序列中的基因和调控位点就是该有机体的“零部件”
了坚实的基础。
基因组学的定义
• 基因组一词是1920年由Winkler引入学术界的，它由 基因（GENe）和染色体（chromosOME）两个词组 合而成，代表完整的单套染色体和基因； • 1986年，Jackson Laboratories的Tom Roderick提 议用它来命名旨在研究全基因组序列及与之相关高通 量（high-throughput）技术的新兴学科；