Wizemann 等对肺炎链球菌的基因组的抗原性蛋白 研究
（4）新型抗生素的开发
基因组学不但可以鉴定 、确证靶位 ,开发高通量 药物筛选系统 ,而且对于药物开发其他阶段如先 导物优化 、毒性研究 、临床研究等都有重要作 用。
2 基因组研究的生物技术应用
（1）生物降解作用 ? 抵御放射性物质 ? 降解单体或复合植物 聚合物，如木聚糖和纤维素 ? 降解四氯乙烯 ? 降解多种毒性有机废料，包括多种芳香族化合物 （2）酶工业 ? 耐热 ? 耐热 ? 耐寒 ? 耐盐，降解塑料 ? 降解塑料
（3）抗生物质
生产抗生素，用于人，兽医和农业产生杀昆虫毒素蛋白，转基 因抗昆虫植物
3 环境微生物基因组学的生态学管理
的功能提供宝贵的线索
? 一些模式生物，如大肠杆菌和酿酒酵母菌，本身就是 人类基因组计划的研究内容
? 人类基因组计划的强大资金投入和在人类基因组计划 中发展和完善起来的生物信息学技术又极大地促进了 微生物计划的飞速发展
? 由于微生物种类的多样性，可以估计，人类在微生物 基因组的总测序量将会超过人类基因组计划
? 它的研究计划还包括和应用微生物学相关的生
物技术，如纤维素降解，碳吸收等等 。
3 测序微生物的类别
? 几乎所有类别的病毒 ? 模式微生物 ? 极端环境微生物 ? 病原原核生物 ? 环境降解微生物
4 微生物测序及分析流程图
六 微生物基因组研究的意义
? 1基因组研究在医学的应用 ? 2基因组研究的生物技术应用 ? 3环境微生物基因组学的生态学管理 ? 4 生物质能源与微生物和微生物基因组
三 微生物基因组研究概况
微生物基因组重要纪事
年限
事件
1994年 美国DOE启动MGP
1995年 《Science》发表了第一株细菌-流感嗜血杆
菌全基因组
1995年 发表了集胞藻菌株PCC6803的测序和注释
1996年 《 Science》发表了第一个完成的古细菌-詹
氏甲烷球菌全基因组序列
1996年 酵母基因组序列发表
2 微生物基因组计划（MGP)
? 1994年: 美国DOE (Department of energy) 启 动MGP;
? MGP是对人类基因计划的延续，该计划主要是 对环境或能源相关，系统发生学相关，或具有 潜在商业应用性的微生物基因组进行完全测序， 目的是为了更好的了解地球上的微生物资源。 截至2003 年4月，MGP已完成约 100株微生物基 因组的测序。
对称分布
密码子使用偏好
五 微生物基因组计划概况
1 微生物基因组对人类基因组的影响 ? 微生物基因组相对较小，易于操作，它的研究比人类
基因组计划先行一步，起到了“开路先锋”的作用 ? 微生物基因组学所取得的理论和技术进展，为人类基
因组计划提供了及有益的借鉴 ? 微生物基因组计划的发展，可以为研究人类未知基因
二 基因组学发展的历史
? 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
? 理论上的三大发现：
（1）DNA是遗传物质 （2） DNA的双螺旋结构 （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 （3）逆转录酶
? 基因组（genome）序列为我们提供了有机体的最基本信息，序列 中的基因和调控位点就是该有机体的“零部件”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了坚实的基础。
1997年 大肠杆菌K-12基因组序列发表
? 研究现况及内容
细菌
研究内容
代表菌株
病原菌
毒力因子、致病岛、 耐药基因、耐药机制 以及与寄主的关系等
肺炎链球菌、致病性 大肠杆菌、沙门氏菌等
极端环境 生长的细 菌
极端环境下的生存 詹氏甲烷球菌、热自
机制，如嗜热菌的热 养甲烷杆菌、甲烷嗜热
稳定性
菌、腾冲嗜热菌等
1 基因组研究在医学的应
(1)致病相关基因的鉴定
致病物质多为病原体细胞壁成分、表面蛋白 和一些分泌性蛋白质 ,因此可以用 PHD预测基因组 的跨膜蛋白 ，SIGNALP 预测分泌性蛋白质。
致病相关基因的预测：功能相同的蛋白质往 往相邻并受共同的调控序列调控 ，同一菌种的 致病菌株与非致病菌株的基因组进行比较。
微生物基因组学
学
目录
?一基因组和基因组学的定义 ?二基因组学发展的历史 ?三微生物基因组研究概况 ?四微生物基因组的特点 ?五微生物基因组计划概况 ?六 微生物基因组研究的意义 ?七 微生物基因组研究进展
一 基因组和基因组学的定义
? 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。
（2）设计特异的实验诊断方法 ? 实验技术
PCR 杂交技术 ? 应用 鉴定病原种类进行临床诊断 病原分型的流行病学研究 预测疾病进展及临床疗效
（3）疫苗的研究
通过全基因组序列的同源性比较，寻找致病菌的 属特异、群特异、种特异、型特异、甚至亚型特 异的抗原
Pizza等和Tettelin等对血清型 B脑膜炎奈瑟菌近 350种抗原的研究
（2）食品生物技术
基因组学与营养学
随着人类基因组测序工作的完成以及相应的功能基因组学研究手 段的建立，使今天的营养学研究可以更全面、更深入地集中在饮食与 基因相互作用这一重要基础课题上，并诞生了一门新兴学科——营养 基因组学(Nutrigenomics)。
基因组学在食品工业中的应用
一是基因组研究和生物技术在改良作物种植和开发中的应用。二 是食品发酵用高级微生物的开发，改善食品风味、功能特性。
工业和环 境有影响 的细菌
CO2固定、固氮、硫 单细胞蓝细菌、丝状 氧化 和氢代谢等 蓝细菌、原绿藻等
四 微生物基因组的特点
类别
特征
染色体结构
多为一条环状闭合双链DNA
基因组大小
从0.16-13Mb
编码序列
占基因组总长度的90%，平均为1Kb左 右
GC含量
16.6%-74.9%
DNA链组成的非 GCskew、ATskew、基因方向性偏好、