分子遗传学02基因的结构和组成课件.ppt

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1、第一部分 基因的结构与组合307基因的本质与分子遗传研究的基本问题基因的本质与分子遗传研究的基本问题功能：遗传和变异功能：遗传和变异物质：物质：DNADNA或或RNARNA基因的本质基因的本质第一节第一节 DNA组成和结构组成和结构Composition and structure of DNA1.核酸（核酸（DNA和和RNA）的化学组成）的化学组成（）常见的核酸类似物LNA-Locked Nucleic AcidLNA-Locked Nucleic AcidMorpholinooligomersMorpholinooligomersA A、热稳定性；、热稳定性；B B、抗核苷酸酶降解；、抗核

2、苷酸酶降解；C C、低毒性作用。、低毒性作用。3.DNA的二级结构（伟大的双螺旋结构）反向平行 碱基互补 右手双螺旋DNA二级结构构象的可变性34A formB formZ form常出现在转录期DNA和RNA之间最常见形式较为少见右旋右旋左旋碱基平面距离0.256nm；螺距0.28nm；1螺圈11bp碱基平面距离0.34nm；螺距3.4nm；1螺圈10bp碱基平面距离0.37nm;螺距4.46nm；1螺圈12bp大沟小沟不同碱基方向导致大沟小沟有区别只有小沟没有大沟4.DNA的高级结构（超螺旋结构和其他结构）超螺旋超螺旋 vsvs 初级螺旋；初级螺旋；细菌环形细菌环形DNADNA的超螺旋；的

3、超螺旋；真核生物的核小体染色质结构；真核生物的核小体染色质结构；5.其他特殊的其他特殊的DNA结构结构DNA三螺旋（同聚嘌呤或者同聚嘧啶的（同聚嘌呤或者同聚嘧啶的H H回文区域）回文区域）DNA四螺旋Poly(I),Poly(G),Poly(I),Poly(G),富含富含C C的序列；的序列；含有调节聚合序列（通式为（），含有调节聚合序列（通式为（），）的单链）的单链;体内体内DNADNA复制区域；复制区域；第二节第二节 基因组和基因组合基因组和基因组合Genome&Genome Organization原核生物基因组特征原核生物基因组特征（一）（一）噬菌体基因组及其特征噬菌体基因组及其特征1

4、.1.1.1.基因组构成（基因组构成（基因组构成（基因组构成（dsDNA,ssDNA,dsRNAdsDNA,ssDNA,dsRNAdsDNA,ssDNA,dsRNAdsDNA,ssDNA,dsRNA，ssRNAssRNAssRNAssRNA）2.2.2.2.存在基因重叠现象存在基因重叠现象存在基因重叠现象存在基因重叠现象3.3.3.3.具有操纵子和多顺反子结构具有操纵子和多顺反子结构具有操纵子和多顺反子结构具有操纵子和多顺反子结构4.4.4.4.按照功能分类和表达先后顺序排列按照功能分类和表达先后顺序排列按照功能分类和表达先后顺序排列按照功能分类和表达先后顺序排列X174包含型：包含型：B B

5、基因完全在基因完全在A A基因内。基因内。部分重叠型：部分重叠型：B B基因与基因与A A基因部分重叠。基因部分重叠。单碱基重叠：单碱基重叠：B B基因与基因与A A基因只重叠一个碱基。基因只重叠一个碱基。2.2.基因重叠基因重叠操纵子：操纵子：操纵子：操纵子：几个基因串连在一起，由一个启动子控制，构成一几个基因串连在一起，由一个启动子控制，构成一个转录单位，转录产生一个多顺反子（基因）个转录单位，转录产生一个多顺反子（基因）mRNAmRNA，可翻译，可翻译为多种蛋白质。为多种蛋白质。3.具有操纵子和多顺反子结构具有操纵子和多顺反子结构（二）（二）细菌基因组合特点细菌基因组合特点1 1、基因组

6、大部分为编码序列，、基因组大部分为编码序列，一般没有基因重叠现一般没有基因重叠现一般没有基因重叠现一般没有基因重叠现象象象象。2 2、存在操纵子结构、存在操纵子结构 （大约发现了（大约发现了600600个操纵子）。个操纵子）。3 3、编码蛋白质的基因均为单拷贝基因，编码、编码蛋白质的基因均为单拷贝基因，编码tRNAtRNA和和rRNArRNA的基因是多拷贝基因。的基因是多拷贝基因。2.2.细菌操纵子细菌操纵子3.编码编码tRNA和和rRNA的基因是多拷贝基因的基因是多拷贝基因真核生物基因组合特点真核生物基因组合特点1.1.核小体、染色质和染色体核小体、染色质和染色体X X衍射衍射 10nm10

7、nm重复重复结构结构核酸酶消化核酸酶消化 200bp200bp重复重复DNADNA电镜电镜 串珠状串珠状结构结构H2A,H2B,H3,H4H2A,H2B,H3,H4各两拷贝，形成八聚体核心各两拷贝，形成八聚体核心H1H1作为连接蛋白连接相邻染色体作为连接蛋白连接相邻染色体146bp146bp围绕核小体围绕核小体1.751.75圈，圈，H1H1连接额外连接额外20bp20bp1)编码蛋白质的基因多为单拷贝基因。2)具有内含子结构，基因呈割裂现象。3)形成基因家族。3.基因及相关序列的组织特征：基因及相关序列的组织特征：真核基因的基本结构真核基因的基本结构含有卵清蛋白基因的含有卵清蛋白基因的DNA

8、DNA同卵清蛋白的成熟同卵清蛋白的成熟mRNAmRNA杂交，杂交，该基因的该基因的8 8格外显子同它的格外显子同它的mRNAmRNA互补区段完全配对，而它互补区段完全配对，而它的的7 7个内含子形成个内含子形成7 7个环个环内含子内含子&外显子外显子 两种不同的转录单位两种不同的转录单位转录单位简单转录单位复杂转录单位多启动子可变剪接(alternative splicing)唾液腺唾液腺基因家族基因家族基基因因家家族族（gene gene familyfamily），是是来来源源于于同同一一个个祖祖先先，由由一一个个基基因因通通过过基基因因重重复复而而产产生生两两个个或或更更多多的的拷拷贝贝

9、而而构构成成的的一一组组基基因因，它它们们在在结结构构和和功功能能上上具具有有明明显显的的相相似似性性，编编码码相相似似的的蛋蛋白白质质产产物物，同同一一家家族族基基因因可可以以紧紧密密排排列列在在一一起起，形形成成一一个个基基因因簇簇，但但多多数数时时候候，它它们们是是分分散散在在基基因因组组不不同同的的位位置上的，各自具有不同的表达调控模式。置上的，各自具有不同的表达调控模式。基因单基因 25-50%基因家族Gene family功能基因假基因(pseudogene)1 1）核酸序列相同的基因家族）核酸序列相同的基因家族 同一基因的多次拷贝，成簇地排列形成一个基同一基因的多次拷贝，成簇地排

10、列形成一个基因簇。比如因簇。比如:rRNA rRNA基因家族基因家族 tRNAtRNA基因家族基因家族 组蛋白基因家族组蛋白基因家族 28S 28S、18S18S、5.8SrRNA5.8SrRNA串连排列组成转录单位，串连排列组成转录单位，称称为串联重复单位，分布不同为串联重复单位，分布不同染色体染色体上。上。5 5SrRNASrRNA基因单独构成转录单位，分布于基因单独构成转录单位，分布于1 1号号染色体染色体。同种同种tRNAtRNA基因串连排列。基因串连排列。rRNArRNA和和tRNAtRNA基因家族基因家族组蛋白基因家族组蛋白基因家族5个成员串连在一起构成重复单位，各成员单独构成转录

11、单位，各种生物重复次数不一，转录方向可能不一致。2）核酸序列高度同源型基因家族）核酸序列高度同源型基因家族人的生长激素基因家族 生生长长激激素素（GHGH），绒绒毛毛膜膜生生长长催催乳乳激激素素（CSCS），催催乳乳素素（PRLPRL）。GHGH和和CSCS，mRNAmRNA序序列列有有92%92%的的同同源源性性，氨氨基基酸序列也有酸序列也有85%85%的同源性。的同源性。珠蛋白基因家族 核核酸酸序序列列高高度度同同源源，编编码码产产物物在在功功能能上上也也是是紧紧密密相关，并按照发育的顺序在不同时期表达。相关，并按照发育的顺序在不同时期表达。和和 珠蛋白基因家族珠蛋白基因家族胚胎早期表达胚

12、胎早期表达 胎儿期表达胎儿期表达 出生后出生后胚胎早期表达胚胎早期表达 胎儿期关闭胎儿期关闭b胚胎期开始，胚胎期开始，成年大量表达成年大量表达d胚胎期和成胚胎期和成年都少量表达年都少量表达 胎儿期表达胎儿期表达出生后少量表达出生后少量表达不完全关闭不完全关闭3）编码产物的功能或者功能区同源的基）编码产物的功能或者功能区同源的基因家族因家族srcsrc癌基因家族癌基因家族 表达产物有表达产物有250250个个AAAA顺序的同源蛋白激酶结构顺序的同源蛋白激酶结构域域DEADDEADDEADDEAD基因家族基因家族基因家族基因家族 产产物物都都具具有有解解旋旋酶酶的的功功能能，4 4个个AAAA的的

13、保保守守序序列列 Asp-Glu-Ala-AspAsp-Glu-Ala-Asp4 4）超基因家族超基因家族一组由多基因家族及单基因家族组成的更大的基因家族。它们在结构上具有不同程度的同源性，因此可能起源于同一祖先，但功能并不一定相同，在进化上具有亲缘关系，但关系较远。免疫球蛋白超家族：免疫球蛋白超家族：具有免疫球蛋白结构域的蛋白，还包括CD4，CD8等。丝氨酸蛋白酶超家族：丝氨酸蛋白酶超家族：包含有丝氨酸蛋白酶结构域，甚至包括载脂蛋白小小GTP结合蛋白家族结合蛋白家族（ras超家族）：超家族）：Ras，Rho，Rab家族成员4.1 4.1 免疫球蛋白（抗体蛋白）的分子结构免疫球蛋白（抗体蛋白）

14、的分子结构抗原抗原结合位点合位点FabFc补体体结合位点合位点Fc受体受体结合位点合位点222144.2 4.2 免疫球蛋白（抗体蛋白）的编码基因免疫球蛋白（抗体蛋白）的编码基因4.3 4.3 重链基因的重排与剪接重链基因的重排与剪接VHNDHNJH完整完整V区基因区基因 5 5）假基因（）假基因（pseudogenepseudogene）假假假假基基基基因因因因：在在多多基基因因家家族族中中，某某些些与与正正常常功功能能基基因因的的核核苷苷酸酸序序列列相相似似，但但不不能能转转录录或或转转录录而而不不能能生生成成功功能能产产物物的的DNADNA序序列列。通通常常用用表表示示。哺哺乳乳动动物物

15、中中，有有1/41/4基基因因为为假假基基因因，可可能能为为进进化产物。化产物。假基因常规假基因：功能基因发生突变。加工假基因：mRNA反转录，无内含子。4.基因外非编码基因外非编码DNA组合特征组合特征主带主带主带主带 浮力密度较大浮力密度较大浮力密度较大浮力密度较大GCGCGCGC含量接近基因组平均值含量接近基因组平均值含量接近基因组平均值含量接近基因组平均值小带小带小带小带 浮力密度小，浮力密度小，浮力密度小，浮力密度小，GCGCGCGC含量低含量低含量低含量低串联重复序列串联重复序列串联重复序列串联重复序列 1 1）串联重复序列）串联重复序列卫星卫星DNADNAvv（1 1）卫星卫星(

16、satellite)DNAsatellite)DNA 5100bp,串联排列,总长度可达100Mbp.存在于异染色体的着丝粒和端粒，多态性不强。v（2 2）小卫星小卫星(minisatellite)DNAminisatellite)DNA 670 bp,串联排列,总长度在0.530kb,主要存在于常染色体,该序列的拷贝数在人群中存在高度多态性，称数量可变串联重复序列（variable number tandem repeat,VNTR）v（3 3）微卫星微卫星(microsatellite)DNAmicrosatellite)DNA 18bp,也 称 简 单 重 复 序 列(simple ta

17、ndem repeat,STR),大部分在间隔顺序和内含子中，属低重复序列。1.11.1 根据长度、重复单位和位置分类根据长度、重复单位和位置分类1.21.2 小卫星小卫星(minisatellite)DNA:minisatellite)DNA:每每每每一一一一个个个个小小小小卫卫卫卫星星星星DNADNADNADNA有有有有一一一一个个个个富富富富含含含含GCGCGCGC碱碱碱碱基基基基对对对对的的的的核核核核心心心心序序序序列列列列（1015101510151015bpbpbpbp）每每每每一一一一个个个个小小小小卫卫卫卫星星星星DNADNADNADNA都都都都有有有有一一一一个个个个变变变

18、变异异异异的的的的核核核核心心心心，用用用用核核核核心心心心序序序序列列列列做做做做探探探探针针针针，用用用用Southern Southern Southern Southern blotblotblotblot技技技技术术术术可可可可检检检检测测测测到到到到1000100010001000种小卫星种小卫星种小卫星种小卫星DNADNADNADNA。每每每每个个个个位位位位点点点点的的的的变变变变异异异异就就就就产产产产生生生生每每每每一一一一个个个个个个个个体体体体独独独独特特特特的的的的图图图图谱谱谱谱。是遗传作图的有用工具，是遗传作图的有用工具，是遗传作图的有用工具，是遗传作图的有用工具

19、，DNADNADNADNA指纹图谱技术的基础。指纹图谱技术的基础。指纹图谱技术的基础。指纹图谱技术的基础。1.3 微卫星微卫星(microsatellite)DNA:大大约约每每隔隔10501050kbkb有有1 1个个微微卫卫星星DNADNA，是是一一种种短短串串联联重重复复序序列列（STRSTR），多多数数为为两两核核苷苷酸酸重重复复单单位位和和三三核核苷苷酸酸重重复复单单位位，少少数数四四或或一一核核苷苷酸酸重重复复单单位位。其其总总长长度度(重重复复次次数数和和频频率率)高高度度变变化化,存存在在高高度度多多态态性性。可可用用于于遗遗传传性性疾疾病病的的诊诊断断和和作作为为遗遗传传作作

20、图的标记图的标记。232 2）散在的重复序列）散在的重复序列转座序列转座序列DNA DNA 转座子转座子 （transposontransposon）以DNA为介导，采用剪切-粘贴（cut-and-paste）机制来完成自身转座反转座子（反转座子（retrotransposon retrotransposon）以RNA为介导，反转录成DNA后再进行转座的元件 （1 1 1 1）LTR(long terminal repeat)LTR(long terminal repeat)LTR(long terminal repeat)LTR(long terminal repeat)病毒超家族病毒超家族

21、病毒超家族病毒超家族 整整合合入入人人基基因因组组中中的的部部分分反反转转录录病病毒毒基基因因组组的的一一部部分分，含含2000020000个个以以上上的的拷拷贝贝，往往往往具具有有转转座座活活性性，结结构构特特征征和和转座机制类似于反转录病毒。转座机制类似于反转录病毒。（2 2 2 2）LINE(long interspersed nuclear elements)LINE(long interspersed nuclear elements)LINE(long interspersed nuclear elements)LINE(long interspersed nuclear elem

22、ents)含含有有反反转转录录酶酶样样基基因因结结构构，通通过过mRNAmRNA反反转转录录直直接接插插入入到到整合位点，长大约整合位点，长大约6.1kb6.1kb，35003500个拷贝。个拷贝。（3 3 3 3）SINE(short interspersed nuclear elements)SINE(short interspersed nuclear elements)SINE(short interspersed nuclear elements)SINE(short interspersed nuclear elements)不不含含反反转转录录酶酶样样基基因因结结构构，不不拥拥有

23、有自自主主转转位位活活性性，但但是是能能够够利利用用相相应应的的LINELINE编编码码的的反反转转录录酶酶和和内内切切酶酶来来完完成成转转座座。如如AluAlu家族家族2.12.1 长末端重复序列和非常末端重复序列长末端重复序列和非常末端重复序列2.2 Alu基因基因家族家族26灵灵长类特有的含量丰富的一段重复序列特有的含量丰富的一段重复序列可作可作为人人类DNA片段的特异片段的特异标记由两部分由两部分组成：成：130bp和和170bp存在于存在于间隔序列或内含子中隔序列或内含子中有近有近30-50万个拷万个拷贝变化会化会导致多种疾病致多种疾病原核生物和真核生物基因组合特点比较原核生物和真核

24、生物基因组合特点比较原核生物原核生物(Prokaryotes)(Prokaryotes)真核生物真核生物（EukaryoteEukaryote）只含有一个染色体，没有明只含有一个染色体，没有明显的的细胞核，胞核，基因基因组组小小，有有细胞核，有多个染色体，基因胞核，有多个染色体，基因组大大转录翻翻译偶偶联进行行先先转录，后翻，后翻译基因基因转录产物是多物是多顺反子反子单顺反子反子有操有操纵子子结构，几个基因构，几个基因联合表达合表达不含操不含操纵子子无内含子（除真核无内含子（除真核细胞病毒）胞病毒）有基因插入有基因插入现象，含内含子象，含内含子大部分是大部分是编码序列序列存在很多基因外非存在很

25、多基因外非编码序列序列基因基因组重复序列少重复序列少大量重复序列大量重复序列没有端粒没有端粒存在端粒存在端粒结构构不含不含组组蛋白蛋白含含组蛋白蛋白第三节第三节 DNA多态性（多态性（polymorphism）及其意义及其意义限制性内切酶位点（片段）多态性限制性内切酶位点（片段）多态性串联重复序列多态性串联重复序列多态性单核苷酸多态性单核苷酸多态性1.DNA多态性的定义和种类DNADNA多多态态性性：人类基因组中同一位置的基因或DNA序列具有不同类型，在人群中具有一定的分布频率。一般情况下，把当这些差异出现的频率不小于1的时候，这种差异就称为基因多态性，或称DNA多态性。2.2.限制性核酸内酶

26、片段长度多态性（限制性核酸内酶片段长度多态性（RFLP)RFLP)RFLP,RFLP,Restriction Restriction Fragment Fragment Length Length Polymorphism,Polymorphism,基因组中酶切位点的突变而使得该酶产生“能切”和“不能切”两种状况，由此产生的酶切片段的长度就不同。在人群中基因组内切酶位点呈多态性分布或其水解片段长短存在差别的现象，称限制性核酸内切酶位点多态性或片段长度多态性。特点：特点：是第一代DNA标记，在基因组中已确定的位点数在10万以上。等位片段少，密度低，信息量小，不能自动化。应用：应用：1.用于遗传图

27、和物理图的绘制；2.是常用的基因诊断方法；3.用于疾病基因的定位。3.RFLP3.RFLP的特点与应用的特点与应用4.数量可数量可变串串联重复序列（重复序列（VNTR)数量可变串联重复序列（Variable Number of Tandem Repeat,VNTR)，属小卫星DNA，由1565bp为基本单位串联组成，串联单位的重复次数在人群中有高度的多态性。特征：特征：特征：特征：属于小卫星属于小卫星DNADNA，种类多，分布广，有高度多态，种类多，分布广，有高度多态性。在人群中的分布表现高度的个体特异性。性。在人群中的分布表现高度的个体特异性。应用：应用：应用：应用：个体识别、亲子鉴定、基因

28、诊断、基因制图个体识别、亲子鉴定、基因诊断、基因制图5.VNTR5.VNTR的特点与应用的特点与应用6.短串联重复序列多态性短串联重复序列多态性(STR)由18bp（多数为2、3bp）为基本单位串联排列，串联单位的拷贝数在人群中存在高度差异性。37特点：特点：属于微卫星DNA，等位片段数量多，密度中等，能自动化。重复序列较小，多为24bp。应用：应用：个体识别、亲子鉴定、基因诊断、基因制图7.STR7.STR的特点与应用的特点与应用8.8.单核苷酸多态性单核苷酸多态性(SNP)(SNP)主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA多态性。它是人类可遗传变异中最常见的一种。占所有已知多

29、态性的90%以上。SNP在广泛存在，平均每5001000个碱基对中就有1个，估计其总数可达300万个甚至更多。不包括单个碱基的插入或缺失。特点特点数量多(3001000万个/全基因组)遗传上相当稳定SNP位点不是独立遗传的，而是在染色体上成“组”的遗传，每一“组”里SNP在一代一代的遗传中，绝对很少发生重组9.SNP9.SNP的特点的特点应用：应用：个体识别、亲子鉴定、基因诊断、基因制图、致病基因或易感基因的寻找。人类学研究中的应用：人类进化、不同人群、民族之间人类学研究中的应用：人类进化、不同人群、民族之间 的关系、人类的起源、人类的迁移等。的关系、人类的起源、人类的迁移等。疾病相关基因的定

30、位和克隆。疾病相关基因的定位和克隆。疾病特别是遗传病的诊断、疾病的关联分析。疾病特别是遗传病的诊断、疾病的关联分析。法医学中的个体识别和亲权鉴定。法医学中的个体识别和亲权鉴定。环境易感基因、疾病易感基因的检出。环境易感基因、疾病易感基因的检出。个体化疾病预防，真正进入预防医学时代。个体化疾病预防，真正进入预防医学时代。药物基因组学的应用：新药设计与发明，个体化疾病治疗药物基因组学的应用：新药设计与发明，个体化疾病治疗与用药。与用药。10.DNA多态性的应用多态性的应用11.RFLP 用于基因诊断GAAGUAGluVal 药药药药物物物物基基基基因因因因组组组组学学学学：应应用用大大规规模模、系

31、系统统的的基基因因组组研研究究方方法法和和技技术术，更更准准确确地地预预测测患患者者的的治治疗疗反反应应（疗疗效效和和毒毒、副副反反应应）根根据据个个体体的的遗遗传传背背景景优优化化治治疗疗方方案案，实实现现个个体体化化合合理理治治疗疗和和用用药药，或或针针对对个个体体遗遗传传背背景景设计新药。设计新药。三个目标：三个目标：三个目标：三个目标：一、研究人类疾病之相关基因。一、研究人类疾病之相关基因。二、研制符合人类不同个体的药物二、研制符合人类不同个体的药物三三、把把药药品品或或疗疗法法的的副副作作用用降降至至最最低低，而而把把疗疗效效提提高高。12.DNA多态性与药物基因组学13.药物基因组

32、学意义药物基因组学意义1 1、研制出更有效的药物。、研制出更有效的药物。2 2、医生治病的方案更安全、有效。、医生治病的方案更安全、有效。3 3、根据患者的遗传特性确定最合适的药物剂量和服药时间。、根据患者的遗传特性确定最合适的药物剂量和服药时间。4 4、根据个体遗传特性和疾病易感性，从一生下来就、根据个体遗传特性和疾病易感性，从一生下来就 开始选开始选择合适的生活方式、变换生活环境以预防某些易感疾病的择合适的生活方式、变换生活环境以预防某些易感疾病的发生，或减轻疾病程度，选择最适宜的时间进行医疗干预，发生，或减轻疾病程度，选择最适宜的时间进行医疗干预，提高疗效。提高疗效。5 5、根据基因多态

33、性，按照特定遗传特性的人群发现或设计、根据基因多态性，按照特定遗传特性的人群发现或设计制造出全新的药物；对以往由于部分人群呈现毒性而被封制造出全新的药物；对以往由于部分人群呈现毒性而被封杀的药物，找到合适的人群而被重新获得应用。杀的药物，找到合适的人群而被重新获得应用。6 6、降低医疗保健的总成本，使药物研制和开发的成功率大、降低医疗保健的总成本，使药物研制和开发的成功率大为提高，药物不良反应减少，患者治疗时间缩短，用药次为提高，药物不良反应减少，患者治疗时间缩短，用药次数、剂量减少，这一切将导致药价下降、治疗费用减少，数、剂量减少，这一切将导致药价下降、治疗费用减少，使整个医疗保健费用下降。

34、使整个医疗保健费用下降。63第四节第四节 人类基因组计划人类基因组计划 四张图四张图1、遗传图谱2、物理图谱3、基因图谱4、序列图谱 指的是遗传标记在染色体上的相对位置。真核生物在减数分裂过程中染色体进行重组和交换，染色体上任意两点之间发生重组和交换的概率随着两点之间相对距离的远近而发生变化。离的越远的，则遗传重组和交换的几率越大，越近的则几率越小。作图方法：作图方法：遗传学方法 距离：重组率 为1时基因之间的距离（cM)。1.1.遗传图遗传图（genetic genetic mapmap）66遗传图谱的标记第第1 1代标记：代标记：经经典典的的遗遗传传标标记记，例例如如ABOABO血血型型位

35、位点点标标记记，HLAHLA位位点点标标记记等等。7070年中后期，限制性内切酶片段长度多态性（年中后期，限制性内切酶片段长度多态性（RFLPRFLP）第第2 2代标记：代标记：19851985年年，小小 卫卫 星星 中中 心心（minisatellite minisatellite corecore）、可可 变变 串串 联联 重重 复复VNTRVNTR（variable number of tandem repeatsvariable number of tandem repeats）19891989年年，微微卫卫星星标标记记（microsatellite microsatellite ma

36、rkermarker）、简简短短串串联联重重复复（STRSTR）第第3 3代标记：代标记：19961996年年 MITMIT的的 Lander Lander ESES又又 提提 出出 了了 SNPSNP（single single nucleotide nucleotide polymorphysmpolymorphysm）的遗传标记系统）的遗传标记系统作图方法：物理学方法 距离：物理距离 bp2.物理图谱物理图谱 physical map也是也是遗传标记间的距离，用物理学方法构建的由不同的的距离，用物理学方法构建的由不同的DNA结构构按其在染色体上的原始按其在染色体上的原始顺序和序和实际距离

37、排列的距离排列的图谱。3.序列图谱（序列图谱（sequence map）DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。4.基因图谱（基因图谱（gene map）基基因因识识别别、定定位位与与功功能能，确确定定每每一一个个基基因因在在基基因因组组中中的的位位置置及及功功能能，是是在在正正常常或或受受控控条条件件下下表表达达的的全基因的时空图。全基因的时空图。5.后基因组计划（后基因组计划（post-genome project）后基因组时代，亦称功能基因组学时代。它以提示基因组的功能及调控机制为目标，其核心科学问题主要包括：基

38、因组的多样性，基因组的表达调控与蛋白质产物的功能，以及模式生物基因组研究等。5.1 从从DNA水平研究基因的功能：水平研究基因的功能：基因组修饰基因组修饰基因组修饰基因组修饰knock knock outout：通通过过同同源源重重组组使使特特定定靶靶基基因因失失活活，以以研研究究该基因的功能该基因的功能 knock knock inin：通通过过同同源源重重组组用用一一种种基基因因替替换换另另一一种种基基因因，以以便便在在体体内内测测定定它它们们是是否否具具有有相相同同的的功功能能，或或将将正正常常基基因因引引入入基基因因组组中中置置换换突突变变基基因因以以达达到到靶靶向向基基因因治治疗疗的

39、目的的目的基因编辑技术：锌指核酸酶基因编辑技术：锌指核酸酶ZFPZFP，TALENTALEN，CRISPR/Cas9CRISPR/Cas9。基因陷阱、转座子标记。基因陷阱、转座子标记。5.2 从从mRNA水平研究基因功能水平研究基因功能基因下调基因下调反义RNA：将能与mRNA互补结合的RNA分子（反义RNA）与mRNA互补配对，在空间上妨碍蛋白的合成。是在翻译水平调控基因表达RNA干扰：由短双链RNA诱导产生一种酶复合物，有解旋酶以及核酸内切酶活性，可致使与其同源mRNA的降解5.3 蛋白质组蛋白质组(proteome)蛋白质组：由一个细胞或一个组织的基因组所蛋白质组：由一个细胞或一个组织的

40、基因组所表达的全部相应的蛋白质。表达的全部相应的蛋白质。5.4 高通量的研究方法高通量的研究方法1 DNA1 DNA芯片技术芯片技术 DNA chipsDNA chips 通过微阵列通过微阵列(Microarray)(Microarray)技术将高密度技术将高密度DNADNA片段通过高片段通过高速机器人或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附速机器人或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附着在如玻璃片等固相表面，以荧光标记的着在如玻璃片等固相表面，以荧光标记的DNADNA探针，借助探针，借助碱基互补杂交原理，进行高通量的基因表达及监测等方面碱基互补杂交原理，进行高通量的基因表达及监测等方面

41、研究的最新革命性技术。研究的最新革命性技术。2 2 新的蛋白质分离技术新的蛋白质分离技术 双向凝胶电泳，液相色谱、多维液相色谱，毛细管电泳双向凝胶电泳，液相色谱、多维液相色谱，毛细管电泳等。等。3 3 新的蛋白质鉴定技术新的蛋白质鉴定技术质谱（质谱（MSMS）离子化方式：离子化方式：基质辅助激光解析离子化、电喷雾离子基质辅助激光解析离子化、电喷雾离子化等化等 离子解析器：飞行时间，离子解析器：飞行时间，四级杆，离子井，傅立叶转四级杆，离子井，傅立叶转化，以及串联解析器。化，以及串联解析器。805.5 目前常见的DNA测序方法一代测序：酶法和化学法下一代测序，高通量测序：454 454焦磷酸测序

42、、焦磷酸测序、Illumina(Solexa)sequencingIllumina(Solexa)sequencing、ABI SOLiD sequencingABI SOLiD sequencing等。等。6、生物信息学（、生物信息学（Bioinformatics）是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。其研究重点主要体现在基因组学(Genomics)和蛋白学(Proteomics)两方面。1、序列比对（Alignment）。2、结构比对。3、蛋白质结构预测，包括2级和3级结构预测。4、计算机辅助基因识别(仅指蛋白质编码基因)。5、非编码区分析和DNA语言研究。6、分子进化和比较基因组学。7 7、序列重叠群（Contigs）装配。8 8、遗传密码的起源。9 9、基于结构的药物设计。