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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
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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）
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





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
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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
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细胞总 DNA 输卵管细胞 卵清蛋白基因
β -珠蛋白基因
细胞总 RNA 胰岛细胞 + + + 输卵管细胞 + 成红细胞 + Northern 杂交 胰岛细胞 +
成红细胞 + + +
+ + +
胰岛素基因 实验方法
Southern 杂交
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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

单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphisms,SNP）
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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）
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 血型基因座上具有编码不同半乳糖转移酶复等位基因
其特异性决定了血型的差别

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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
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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)相对位臵的图谱 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)
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


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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
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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（19212008）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。
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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

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
与生物素、维生素B1和维生素E合成有关酶的基因
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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。
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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
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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 的位臵标记，用于表示基因组中特定顺序所在 的位臵。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

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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

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什么是基因组？
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
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基因组研究内容
•基因表达研究，即比较不同组 织和不同发育阶段、正常状态 与疾病状态，以及体外培养的 细胞中基因表达模式的差异。

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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。
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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。

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基因组作图的方法

遗传作图

物理作图
序列作图 基因作图


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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。

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