遗传病基因定位与基因选殖优秀PPT.ppt

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1、 遺傳學發展遺傳學發展 遺傳學的歷史遺傳學的歷史 遺傳學基本內容與分支遺傳學基本內容與分支 遺傳學與其他學科的關係遺傳學與其他學科的關係 人類遺傳病及防治人類遺傳病及防治 遺傳病的定義和特徵遺傳病的定義和特徵 單基因病的遺傳方式單基因病的遺傳方式 多基因病的遺傳特點和研多基因病的遺傳特點和研究方法究方法 染色體病染色體病 遺傳病基因定位與基因選殖遺傳病基因定位與基因選殖 遺傳病的診斷遺傳病的診斷 基因治療基因治療 概述概述 基因治療的載體基因治療的載體 第四章第四章遺傳與人類基因體計劃遺傳與人類基因體計劃 基因藥物的應用 基因治療存在的問題 展望人類基因體計劃 人類基因體計劃的由來與發展 人類

2、基因體計劃的成果 基因體大規模定序原理 人類基因體計劃的特點 人類基因體圖譜 人類基因體計劃的意義 生物資訊學在人類基因體計劃中的應用 蛋白質體學 人類基因組計劃與社會倫理 結束放映4-14-1遺傳學發展遺傳學發展一、遺傳學的歷史一、遺傳學的歷史西班牙學者科盧梅拉在西元60年左右所著的論農作物中描述了嫁接技術，並記載幾個小麥品種。西元533544年間，中國民間學者賈思勰在齊民要術中論述許多農作物、蔬菜、果樹、竹木的栽培和家畜的飼養。1859年，英國生物學家達爾文在物種起源一書提出以天擇原則來審視物種演化的歷史仍無法解釋生物為什麼能將性狀遺傳給下一代。結束放映1866年，奧地利牧師孟德爾根據他的

3、豌豆雜交實驗結果，發表了論文植物雜交試驗，提出遺傳規律（後稱孟德爾定律），當時他的探讨結果並未引起重視。直至1900年及稍後，遺傳學家再次發現類似的規律，確定了孟德爾在傳統遺傳學上的地位。在隨後的十年間，確立了遺傳學的一些基本概念。從1910年至今，遺傳學發展大致經歷了三個時期：細胞遺傳學時期、微生物遺傳學時期和分子遺傳學時期。結束放映（一）細胞遺傳學時期大致在19101940年間，主要透過對遺傳學規律和染色體行為的探讨，確立了遺傳的染色體學說。重大生物學事务：1.摩爾根提出基因學說 2.列文提出DNA的化學成分和基本結構（二）微生物遺傳學時期使人們認識到遺傳學的基本規律同樣適用於包括人和噬菌

4、體在內的一切生物。最值得關注是1953年4月，沃森(James Watson)和克里克(Francis Crick)在Nature雜誌上發表了有關DNA雙螺旋結構的論文，基因，它是指具有遺傳效應的特定核苷酸序列的總稱，呈線性排列在染色體上。結束放映（三）分子遺傳學時期在沃森和克里克提出DNA雙螺旋模型不久，人類在遺傳學上的探讨進入了分子時期誕生了分子遺傳學。結束放映結束放映結束放映結束放映二、遺傳學基本內容與分支二、遺傳學基本內容與分支遺傳學的探讨範圍包括遺傳物質的本質、遺傳物質遺傳學的探讨範圍包括遺傳物質的本質、遺傳物質的傳遞和遺傳訊息的達成三個方面。本質包括它的的傳遞和遺傳訊息的達成三個方

5、面。本質包括它的化學本質包含的遺傳訊息結構、組織和變化傳遞包化學本質包含的遺傳訊息結構、組織和變化傳遞包括複製、染色體的行為、遺傳規律和基因在群體中括複製、染色體的行為、遺傳規律和基因在群體中的數量變遷達成包括基因的原始功能、基因的相互的數量變遷達成包括基因的原始功能、基因的相互作用，基因作用的調控以及個體發育中的基因的作作用，基因作用的調控以及個體發育中的基因的作用機制等。用機制等。其分支可依探讨問題、群體角度、應用其分支可依探讨問題、群體角度、應用角度來劃分角度來劃分 。三、遺傳學與其他學科的關係三、遺傳學與其他學科的關係19201920年头，美國將雜種優勢這一遺傳學原理應用於年头，美國將

6、雜種優勢這一遺傳學原理應用於玉米育種而取得顯著的增產效果玉米育種而取得顯著的增產效果 。結束放映4-24-2人類遺傳病及防治人類遺傳病及防治一、遺傳病的定義和特徵一、遺傳病的定義和特徵（一）遺傳病定義遺傳性疾病簡稱遺傳病，是指生殖細胞或受精卵的遺傳物質（染色體和基因）發生突變（畸變）所引起的疾病，通常具有垂直傳遞(vertical transmission)的特徵。一般分為基因病(genic disease)與染色體病(chromosomal disease)。基因病又分為單基因病(monogenic disease)和多基因病(polygenic disease)；染色體病可按體染色體和性染

7、色體異常分兩大類。結束放映結束放映（二）遺傳病特徵遺傳病定義強調了以下三個方面。垂直傳遞：遺傳病不同於傳染病的水平傳遞(horizontal transmission)，而是具有上代往下代傳遞的特點。但不是每個遺傳病的家系中都可觀察到這一現象，因為有的患者是首次突變產生的病例。不是任何細胞遺傳物質的改變都可以傳給下代，如在遭遇電離輻射後體細胞的遺傳物質可以發生改變，放射病不會傳給下一代。結束放映2.遺傳病與先天性疾病(congenital disease)有所不同：先天性疾病是指個體诞生後即表現出來的疾病。有某些先天性疾病是在子宮中獲得的，如德國麻疹病毒感染引起的某些先天性心臟病，藥物引起的畸

8、形等，但它們並不是遺傳病。3.遺傳病與家族性疾病(familial disease)也有 區別：家族性疾病是指某種表現出家族聚集現象的疾病，即在一個家庭中不止一個成員患病。結束放映二、單基因病的遺傳方式二、單基因病的遺傳方式 單基因遺傳病簡稱單基因病(monogenic disease;single gene disorder)，是指單一基因突變引起的疾病，符合孟德爾遺傳規律，所以亦稱為孟德爾式遺傳病。家系調查和系譜分析是判斷某種遺傳病遺傳方式最常用的方法。（一）體染色體顯性遺傳 一種遺傳性狀或遺傳病有關的基因位於體染色體上，其性質是顯性的，這種遺傳方式稱為體染色體顯性遺傳(autosomal

9、 dominant inheritance,AD)。包括：完全顯性遺傳、不完全顯性、共顯性、不規則顯性、延遲顯性等類型。結束放映結束放映（二）體染色體隱性遺傳 限制遺傳性狀或遺傳病的基因位於體染色體上，其性質是隱性的，在雜合狀態時不表現相應性狀，只有當隱性基因純合時(aa)方得以表現，稱之為體染色體隱性遺傳病(autosomal recessive inheritance,AR)。結束放映（三）性染色體遺傳 與性別相關聯的遺傳方式稱為性聯遺傳 1.X連鎖隱性遺傳(X-linked recessive inheritance,XR)2.X連鎖顯性遺傳(X-linked dominant inhe

10、ritance,XD)3.Y連鎖遺傳(Y-linked inheritance)結束放映（四）從性遺傳與限性遺傳從性遺傳：染色體上的基因所限制的性狀，在表現型上受性別影響，從而在男性、女性分佈比例或表現程度上出現差別，這種遺傳方式稱為從性遺傳。2.限性遺傳：由於性別限制，只在一種性別得以表現，而在另一性別完全不能表現，但這些基因都可以向後代傳遞，這種遺傳方式稱為限性遺傳。（五）非孟德爾遺傳 母系遺傳(maternal inheritance)是指細胞核外染色體所限制的遺傳現象，其遺傳方式不遵循孟德爾定律，因此被稱作非孟德爾遺傳。結束放映母系遺傳具有以下特點：1.母親將她的mtDNA傳遞給兒子和

11、女兒，但只有女兒能將其mtDNA傳遞給下一代。2.人的細胞裏通常有上千個mtDNA拷貝；在突變體和正常mtDNA共存的細胞中，mtDNA在細胞的 複製和分離過程中發生遺傳漂變，可導致子細胞出現三種基因型。結束放映三、多基因病的遺傳特點和探讨方法三、多基因病的遺傳特點和探讨方法（一）多基因病的遺傳特點（一）多基因病的遺傳特點由兩對以上微效基因共同作用造成的，無顯性和隱由兩對以上微效基因共同作用造成的，無顯性和隱性之分。每對基因作用較小，但有累積效應。在發性之分。每對基因作用較小，但有累積效應。在發病時還常受環境因素的影響，故也稱多因子遺傳病時還常受環境因素的影響，故也稱多因子遺傳(multifa

12、ctorial inheritance)(multifactorial inheritance)。遺傳度，是指遺傳因素在疾病發生中所起作用的程遺傳度，是指遺傳因素在疾病發生中所起作用的程度，以百分數表示。度，以百分數表示。多基因病顯現出以下特點：家系特點、遺傳異質性、多基因病顯現出以下特點：家系特點、遺傳異質性、地區及種族差異性地區及種族差異性 、統計學特徵、雙生子法、疾病、統計學特徵、雙生子法、疾病組分分析。組分分析。結束放映（二）多基因病的基因探讨方法候選基因法 基因體掃描（三）多基因病的流行方式 當一對夫婦生出了第2個該病患兒，表明他們帶有更多的與易患性有關的基因，其一級親屬患該病的風險

13、將會增加。四、染色體病 由於染色體的數目或結構異常而造成生物體結構及功能異常的疾病叫染色體病。結束放映（一）染色體病的類型1.數目性染色體畸變 2.結構性染色體畸變：缺失、環狀染色體、易位、重複、倒位、等臂染色體（二）常見的染色體病 1.Down症候群 2.Edwards症候群 3.Patau症候群 4.5P症候群 5.Turner症候群 6.Klinefelter症候群結束放映結束放映結束放映結束放映五、遺傳病基因定位與基因選殖五、遺傳病基因定位與基因選殖1930年年头头透透過過家家系系分分析析第第一一次次定定位位了了遺遺傳傳病病基基因因，將將紅紅綠綠色色盲盲和和血血友友病病基基因因定定位位

14、在在X染染色色體體，又又發發現現葡葡萄萄糖糖去去氫氫酶酶(G-6-PD)缺缺乏乏症症與與紅紅、綠綠色色盲盲緊緊密連鎖。密連鎖。結束放映結束放映六、遺傳病的診斷六、遺傳病的診斷 （一）基因診斷（一）基因診斷分為兩類：一類是干脆檢查致病基因本身的分為兩類：一類是干脆檢查致病基因本身的異常。它通常运用基因本身或緊鄰的異常。它通常运用基因本身或緊鄰的DNADNA序列序列作為探針，或透過作為探針，或透過PCRPCR擴增產物，以探查基因有擴增產物，以探查基因有無突變、缺失等異常及其性質，這稱為干脆基無突變、缺失等異常及其性質，這稱為干脆基 因因診診斷，它適用已知基因異常的疾病。另一類斷，它適用已知基因異常

15、的疾病。另一類是是基基因間接診斷。當致病基因雖然已知但其異因間接診斷。當致病基因雖然已知但其異常常尚尚屬未知屬未知時，或致病基因本身尚屬未知時，時，或致病基因本身尚屬未知時，也也可可以透過對受檢者及其家系進行連鎖分析，以透過對受檢者及其家系進行連鎖分析，以以推推斷前者是否獲得了帶有致病基因的染色體。斷前者是否獲得了帶有致病基因的染色體。結束放映（二）染色體檢查须要做染色體檢查的人：(1)懷疑是典型的染色體病患者，其症狀常表現诞生長發育遲緩、智力低下、多發性畸形、先天性心臟病、皮膚紋理異常等5個特徵；(2)染色體病患者的雙親、子女、兄弟姐妹及其他親屬；(3)具有兩種以上先天畸形或皮紋異常者；(4

16、)有習慣性流產或近胎史夫婦；(5)病因不明的不孕症夫婦；(6)缘由不明的原發性閉經或繼原發性閉經患者；(7)缘由不明的智力低下者。主要方法有染色體核型分析和螢光原位雜交(FISH)技術。結束放映（三）產前診斷產前診斷即在胎兒（或胚胎）诞生前診斷其是否患有某種遺傳病，以便進行選擇性流產。是防治遺傳病的重要手段，它主要是針對：(1)曾生育過染色體病嬰兒的孕婦；(2)夫婦一方是染色體平衡易位攜帶者或染色體數目或結構異常的孕婦；(3)脆性X染色體家系的孕婦；(4)35歲以上的高齡孕婦；(5)夫婦一方是某種基因病患者，或曾生育過某一基因病嬰兒的孕婦；(6)夫婦一方有神經管畸形，或生育過開放性神經管畸形兒

17、（無腦兒、脊柱裂）的孕婦；(7)羊水過多的孕婦；(8)有缘由不明的自然流產史、畸胎史、死產或新生兒死亡史的孕婦。結束放映主要方法有形態診斷、染色體診斷與酶、蛋白質及代謝產物的診斷等。1.形態診斷：2.(1)超音波診斷 3.(2)胎兒鏡檢查4.2.染色體診斷 3.酶、蛋白質及代謝產物的診斷 (1)母血甲胎蛋白(AFP)檢查 (2)酶活性測定 結束放映4-34-3基因治療基因治療一、概述一、概述依靠遺傳物質，無論是人本身或外源的，來治療疾依靠遺傳物質，無論是人本身或外源的，來治療疾病，來糾正人自身基因結構或功能上的錯亂、阻挡病，來糾正人自身基因結構或功能上的錯亂、阻挡病變的進展、殺滅病變細胞或抑制

18、外源病原體遺傳病變的進展、殺滅病變細胞或抑制外源病原體遺傳物質的複製，從而達到治病目的，這就是基因治療物質的複製，從而達到治病目的，這就是基因治療的最初含義。的最初含義。基因治療主要是向靶細胞或組織中引入外源基因治療主要是向靶細胞或組織中引入外源DNADNA或或RNARNA片段，以糾正或補償基因的缺陷，關閉或抑制異片段，以糾正或補償基因的缺陷，關閉或抑制異常表現的基因，從而達到治療的目的。分為兩大類：常表現的基因，從而達到治療的目的。分為兩大類：體細胞和生殖細胞。體細胞和生殖細胞。結束放映1970年头，人類第一次將遺傳物質(DNA)植入細胞中企圖用於治療人類疾病。德國醫生Terheggen用乳

19、頭瘤病毒為兩姐妹治療由精胺酸酶水平太低引起的精胺酸血症，乳頭瘤病毒能在缺精胺酸酶的細胞體外培養中增高該酶的水平，結果雖未能獲得成功，但未造成不良後果。結束放映進行基因治療必須具備确定的條件。這些條件包括：(1)對所治療疾病的發病機理及相應基因的結構功能已了解清晰；(2)所治療疾病的基因已被選殖，基因表現調控機制有所了解；(3)相關基因具有適宜的受體細胞並能在體外有效表現；(4)具有平安有效的轉移載體和方法，以及可供利用的動物模型。二、基因治療的載體（一）病毒載體1.反轉錄病毒載體(Retrovirus,RV)：單股RNA病毒 1991年美國批准了人類第一個對遺傳病進行體細胞基因治療的方案，即將

20、腺苷去胺酶(ADA)導入一個4歲患有嚴重複合免疫缺陷症候群(SCID)的女孩。結束放映結束放映2.腺病毒載體(Adenovirus,AV)：線狀雙股DNA病毒。3.腺相關病毒載體(Adeno-associated Virus,AAV)：單股線狀DNA病毒。4.單純疱疹病毒載體(Herpes Simplex Virus,HSV)：雙股DNA病毒 5.5.痘苗病毒(vaccinia virus,VV)：DNA病毒結束放映優點：(1)病毒的宿主範圍廣，在人類幾乎全部細胞均能被快速轉染；(2)病毒在細胞質內繁殖，並不摻入細胞核內，無致癌性；(3)插入外源基因的容量大，可達2540kb；(4)是一種溶細

21、胞病毒，細胞受感染後在2天內死亡，死亡的腫瘤細胞成為腫瘤相關抗原(tumor associated antigen,TAA)的一大來源；(5)目的基因在病毒啟動子限制下表現水平高且平安；(6)简洁製備高滴度病毒，且平安，在臨床應用至今尚未發現嚴重毒副反應；(7)價廉，易於推廣。結束放映（二）非病毒載體1.磷酸鈣轉染技術：利用磷酸鈣微量沉澱外源DNA，與靶細胞混合，靶細胞攝入沉澱物，外源基因就被結合到核內，與染色體發生整合。2.DEAE葡聚糖轉染技術：二乙胺乙基葡聚糖，簡稱DEAE葡聚糖，是一種高分子量的多聚陽離子試劑，能促進哺乳動物捕獲外源的DNA，達成瞬時的有效表現。3.3.顯微注射法(mi

22、cro-injection)：透過玻璃顯微注射器，可以把重組DNA注射到動物細胞的細胞質或細胞核。結束放映4.電穿孔(electroporation)DNA轉移技術：電穿孔是指在高壓電脈衝的作用下使細胞膜上出現微小的孔洞，從而導致細胞吸取外界環境中的DNA分子。5.5.脂質體(liposomes)載體法：脂質體是一種人造的脂質小泡，用它作載體可以把外源DNA導入培養的哺乳動物細胞。結束放映三、基因藥物的應用三、基因藥物的應用（一）基因疫苗（一）基因疫苗現在應用的疫苗有三型，其優缺點為：現在應用的疫苗有三型，其優缺點為：(1)(1)減毒活疫減毒活疫苗。接種後能感染人體而產生免疫力，從而達到預苗。

23、接種後能感染人體而產生免疫力，從而達到預防效果。防效果。病毒仍有确定的活性，因此有些人接種後會發生副病毒仍有确定的活性，因此有些人接種後會發生副作用，不能很令人滿意。作用，不能很令人滿意。(2)(2)滅活的死疫苗。這類疫滅活的死疫苗。這類疫苗已將病毒殺死，平安性很好，但由於推動人體感苗已將病毒殺死，平安性很好，但由於推動人體感染实力，產生的免疫效果比減毒活疫苗要差，而且染实力，產生的免疫效果比減毒活疫苗要差，而且要多次強化免疫，要多次強化免疫，結束放映(3)新型疫苗，包括基因工程疫苗，它是以現代基因工程的手段，表現出病毒的一段無毒性序列製成，平安性很好，預防效果與滅活疫苗相似，但要多次強化才行

24、。基因疫苗又叫去氧核糖核酸疫苗（DNA疫苗）。人們利用特殊的對應基因，干脆注入到人或動物體內，使之產生免疫力。結束放映優點為可以誘導很有效的專一性T殺傷性細胞，後者可以殺死腫瘤細胞。基因疫苗的平安性極高，一是無干脆副作用，二是無間接副作用。基因疫苗的免疫方法：(1)裸DNA干脆注射 (2)脂質體包袱DNA干脆注射 (3)基因槍轟擊法 (4)繁殖缺陷細菌攜帶質體DNA法 結束放映2.基因疫苗的優越性與問題：基因疫苗被稱為第三代疫苗，與傳統疫苗相比的優越性有：(1)抗原基因在體內持續表現產生抗原，不斷刺激生物體免疫系統產生長程免疫，免疫效果更牢靠。(2)對於易變異的病毒，可以選擇各亞型共有的核心蛋

25、白保守DNA序列作基因疫苗，產生跨株系的免疫保護反應，從而避开易變異病毒產生的免疫躲避問題。(3)一個質體可插入多個抗原基因，即組成多價基因疫苗，故一種基因疫苗可免疫多種疾病。結束放映(4)基因疫苗具有減毒活疫苗的免疫原性，但不會存在活疫苗毒力回升的危險。(5)基因疫苗的質體DNA無免疫原性，不會像重組疫苗那樣誘發針對載體的自身免疫反應，故可重複运用。另外，基因還不會受生物體已有抗體的影響，可用於帶母體抗體的嬰兒。(6)對於毒性大的危險病毒，及難以提取抗原的疫苗，基因疫苗製備相對平安，且简洁得多。(7)基因疫苗製備簡單，简洁大量生產，且成本低。質體DNA特别穩定，易於貯存和運輸。(8)运用便利

26、，可以經多種途徑給藥，不需免疫佐劑等。結束放映實際應用中問題有待解決：(1)平安性問題。(2)免疫效率有種屬個體差異。(3)基因疫苗體內持續表現產生抗原蛋白，可能引發 免疫耐受。(4)基因疫苗的免疫反應機制仍不清晰。基因疫苗的應用：病毒性疾病、癌症、免疫調節 結束放映（二）藥物靶向治療(drugs targeting)藥物靶向治療機理可概括為病毒導向酶的藥物前體治療(virus directed enzyeme prodrug therapy,VDEPT)，即用反轉錄病毒運載外源基因到細胞內。（三）反義技術1.大腸桿菌中的反義RNA現象：小分子的RNA可以透過與目標基因的mRNA形成互補雙股而

27、抑制基因的表現（或者說是抑制蛋白質的合成），因此，被稱作反義RNA。結束放映2.反義技術在人類治療中的應用：作用於產生蛋白酶的基因，利用與靶mRNA或靶DNA互補的核苷酸序列，抑制或封閉基因的轉換和表現，使其喪失功能。比傳統藥物更具選擇性及效率，因此也更高效低毒。反義技術目前主要用於：(1)惡性腫瘤(2)病毒性疾病(3)SARS病毒的治療 結束放映（四）三股DNA1987年，Mirkin等在一種酸性質體中發現了三螺旋DNA，為三螺旋DNA能在體內存在供应了一個有力的證據。四、基因治療存在的問題（一）技術問題在基因及其產物的異已排斥、基因表現調控、基因導入系統及尋找合適的治療基因方面。結束放映（

28、二）倫理問題風險與利益的最優化 隱私的保護 3.要得到患者的同意。4.當前的體細胞基因治療還只是透過基因的導入來以彌補細胞功能的不足，有缺陷的基因仍旧存在於病人細胞中，有人擔心這樣可能會使經過萬年天擇的人類退化。這可能也是倫理學须要解決的一個新問題。結束放映基因治療還有更複雜的因素。對生殖細胞的操作有不行預知性，有可能使後代產生缺陷 社會風險人權關係 基因的好與壞五、展望1.在21世紀的前10年，將會有少數臨床試驗方案取得療效。第一批基因治療的產品可能上市。2.在今後20年中，隨著基因導入系統、表現調控元件以及新的治療基因的發現，在惡性腫瘤等疾病中，基因治療將會成為綜合治療的一員，對防止轉移、

29、復發可能會有其重要的地位。結束放映4-44-4人類基因體計劃人類基因體計劃一、人類基因體計劃的由來與發展一、人類基因體計劃的由來與發展19501950年头年头DNADNA雙螺旋結構的發現是人類探讨基因的一雙螺旋結構的發現是人類探讨基因的一個突破點，從此拉開了對人類和其他生物的遺傳物個突破點，從此拉開了對人類和其他生物的遺傳物質載體的探讨序幕。質載體的探讨序幕。19861986年年3 3月月7 7日，杜爾貝克在日，杜爾貝克在ScienceScience雜誌上發表了一雜誌上發表了一篇題為癌症探讨的轉折點篇題為癌症探讨的轉折點測定人類基因體序列測定人類基因體序列的文章，指出癌症和其他疾病的發生都與基

30、因有的文章，指出癌症和其他疾病的發生都與基因有關，並提出測定人類整個基因體序列的途徑和重要關，並提出測定人類整個基因體序列的途徑和重要意義，引起了全世界的強烈迴響。意義，引起了全世界的強烈迴響。結束放映終極目標是：闡明人類基因體全部DNA序列；識別基因；建立儲存人類遺傳圖譜，物理圖譜，序列圖譜和基因圖譜的數據庫，二、人類基因體計劃的成果1999年12月1日，國際人類基因體計劃聯合小組宣布，已經完整破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼，2000年5月8日，德國和日本的科學家宣布已基本繪製出人類最小的染色體第21號染色體的基因圖譜，2000年6月26日，美國國家人類基因體探讨所所長弗朗西斯柯林斯和塞

31、萊拉公司的董事長兼首席科學家文特爾聯合宣布人類基因體工作草圖繪製成功。結束放映重大的發現：人類基因總數在33.5萬個之間，低於原來估計數目的一半。2.基因體中存在著基因密度較高的焦點區域和大片不攜帶人類基因的荒漠區域。3.1/3以上基因體包含重複序列，其作用有待進一步探讨。人都具有99.99%的相同基因。三、基因體大規模定序原理 至2001年8月已有18種微生物的基因體定序完畢並已公布（表4.6）。結束放映結束放映全部基因體定序的一個共同特點是都要將大的DNA分成小的片段次選殖後進行定序。現在用於大規模基因體定序的方法主要有隨機定序法(random sequencing approaches)

32、和定向定序法(directed sequencing approaches)。（一）隨機定序法隨機定序法也稱鳥槍法定序，是進行基因體大規模定序的傳統方法。（二）定向定序法定向定序法是指序列反應在一個已知模板位置上進行，與鳥槍法定序相比較降低了冗餘和定序反應的數目。結束放映結束放映結束放映（三）DNA序列測定 目前應用的兩種快速序列測定技術是Sanger等(1977)提出的酶法及Maxam和Gilbert(1977)提出的化學降解法。1.Sanger雙去氧鏈終止法 2.Maxam-Gilbert化學降解法3.DNA雜交定序：利用一組已知序列的寡核苷酸短序列作探針，與某一特定的較長的靶DNA分子進

33、行雜交，從而測定其核苷酸的序列。結束放映結束放映結束放映四、人類基因體計劃的特點四、人類基因體計劃的特點大協作精神大協作精神 2.2.探讨的計劃性和有序性增強探讨的計劃性和有序性增強 3.3.政府和國家作用明顯政府和國家作用明顯 商業競爭促進了純基礎探讨商業競爭促進了純基礎探讨5.5.科學家的社會責任感和對社會高度負責的精神科學家的社會責任感和對社會高度負責的精神 五、人類基因體圖譜五、人類基因體圖譜（一）遺傳圖譜（一）遺傳圖譜第一代的第一代的DNADNA標記是標記是RFLPRFLP（限制性片段長度多樣性）分（限制性片段長度多樣性）分析。其次代遺傳標記是被稱為簡短串聯重複片段的析。其次代遺傳標

34、記是被稱為簡短串聯重複片段的STR(short tandem repeat,STR)STR(short tandem repeat,STR)。第三代標記是稱作。第三代標記是稱作單核苷酸多樣性標記單核苷酸多樣性標記(single nucleotide(single nucleotide polymorphsm,SNP)polymorphsm,SNP)的遺傳標記系統。的遺傳標記系統。結束放映結束放映（二）物理圖譜物理圖譜是基因體計劃的其次張圖。物理圖是一個以物理標記作為路標，以Mb、kb、bp作為圖距的基因體圖。完整的物理圖應該是包括人類基因體不同載體DNA選殖片段的重疊群圖，大片段限制酶切點圖，

35、DNA片段（探針）或一段特異DNA序列(STS)的路標圖，以及基因體中廣泛存在的特徵性序列等的標記圖，人類基因體的細胞遺傳學圖，最終在分子水平上與序列圖的統一。結束放映（三）基因圖譜和轉錄圖譜基因圖譜就是在人類基因體中鑑別出佔據25%長度的全部基因的位置、結構與功能。最主要是透過基因的表現產物mRNA反追到染色體的位置，原理是：全部生物性狀和疾病都是由結構或功能蛋白質決定的，而已知的全部蛋白質都是由RNA聚合酶指導合成的帶有poly A tail的mRNA編碼的，這樣就可以把mRNA透過反轉錄酶合成cDNA或稱作EST（expressed sequence tag，表現序列標籤）的部分cDNA

36、片段，然後，再用這種較穩定的cDNA或EST作為探針進行分子雜交，鑑別出與轉錄有關的基因。結束放映轉錄圖譜是利用EST作為標記所構建的分子遺傳圖譜。從cDNA基因庫中隨機挑取選殖進行定序所獲得的，一般長為300500bp cDNA的5或3端序列。結束放映六、人類基因體計劃的意義六、人類基因體計劃的意義（一）醫學領域（一）醫學領域從從本本質質上上揭揭示示各各種種遺遺傳傳病病、癌癌症症、心心血血管管病病以以及及神神經病和精神病的病因、發病機制、診斷和防治途徑，經病和精神病的病因、發病機制、診斷和防治途徑，（二）生物學領域（二）生物學領域HGPHGP帶動了動植物基因體的探讨。帶動了動植物基因體的探讨

37、。結束放映（三）資訊技術領域DNA電腦，即基因電腦或分子電腦；應用於基因表現定序、疾病診斷、藥物篩選、基因突變等領域的生物晶片也涉及了電腦、微電子、化學等多學科的交叉技術。七、生物資訊學在人類基因體計劃中的應用七、生物資訊學在人類基因體計劃中的應用（一）生物資訊學的定義目的在於了解大量的生物學意義。涉及生物學、數學、物理、電腦。結束放映（二）當前主要探讨內容獲取人和各種生物的完整基因體 發現新基因和新的單核苷酸多樣性：(1)基因的電腦選殖 從基因體DNA序列中預測新基因 發現單核苷酸多樣性(SNP)基因體中非編碼蛋白質 在基因體水平探讨生物進化 完整基因體的比較探讨從功能基因體到系統生物學 蛋

38、白質結構模擬與藥物設計結束放映8.生物資訊學的應用與發展探讨 9.疾病相關的基因訊息及相關算法和軟體開發10.建立與動、植物良種繁育相關的基因體數據庫，發展分子標記輔助育種技術 11.探讨與發展藥物設計軟體和基於生物訊息的分子生物學技術 12.（三）比較基因體學13.探讨生命的起源、進化的過程，了解物種之間的差異基於基因體圖譜和定序基礎上，對已知的基因和基因體結構進行比較，來了解基因的功能、表現機理和物種進化。結束放映八、蛋白質體學八、蛋白質體學定定義義為為在在一一種種細細胞胞內內存存在在的的全全部部蛋蛋白白質質。19951995年年提提出出，是是指指在在大大規規模模水水平平上上探探讨讨蛋蛋白

39、白質質的的特特徵徵，包包括括蛋蛋白白質質的的表表現現水水平平，轉轉譯譯後後的的修修飾飾，蛋蛋白白與與蛋蛋白白相相互互作作用用等等，由由此此獲獲得得蛋蛋白白質質水水平平上上的的關關於於疾疾病病發發生生、細細胞胞代代謝謝等等過過程程的的整整體體而而全全面面的的認認識識。分分為為表表現現蛋蛋白白質質體體學學(expression(expression proteomic)proteomic)和和細細胞胞圖圖譜譜蛋蛋白白質質體體學學表表現現蛋蛋白白質質體體學學是是把把細細胞胞、組組織織中中的的蛋蛋白白，建建立立蛋蛋白白定定量量表表現現圖圖譜譜或或掃掃描描ESTEST圖圖；細細胞胞圖圖譜譜蛋蛋白白質質體

40、體學學是是確確定定蛋蛋白白質質在在亞亞細細胞胞結結構構中中的的位位置置，透透過過純純化化細細胞胞器器或或用用質質譜譜儀儀鑑鑑定定蛋蛋白白複複合合物物組組成成等等，進進而而確確定定蛋蛋白白質質蛋蛋白白質質的的相相互作用。互作用。結束放映 探讨大致可分為兩種類型：一種是針對細胞或組織的全部蛋白質，另一種是以與一個特定的生物學機制或機制相關的全部蛋白質為著眼點，在這裏整體是局部性的。（一）蛋白質體學探讨方法 目前，在蛋白質功能方面的探讨是相當缺乏的。現在，廣泛應用於皮膚病、癌症、心臟病上。酵母雙雜交系統的發展和應用 利用酵母雙雜交發現新的蛋白質和蛋白質的新功能利用酵母雙雜交在細胞體內探讨抗原和抗體的相互作用結束放映(3)利用酵母雙雜交篩選藥物的作用位點以及藥物對蛋白質之間相互作用的影響(4)利用酵母雙雜交建立基因體蛋白連鎖圖(genome protein linkage map)。眾多的蛋白質之間在許多重要的生命活動中都是彼此協調和限制的(5)2.雙向電泳(6)質譜(7)（二）蛋白質體學探讨內容(8)1.蛋白質鑑定(9)2.轉譯後修飾(10)3 蛋白質功能確定(11)4.促進分子醫學的發展 結束放映（三）中國大陸的蛋白質體學中國人類肝臟蛋白質體計劃探讨肝臟蛋白質體在以肝炎、肝癌為代表的重大肝病的限制、診斷、防治與新藥研製領域