2023版基因组学课件整理必考点.docx

2023版基因组学课件整理必考点1.什么是SNP和SSLP？SNP：即单核苷酸多态性，是由于基因组中等位位点上单个核苷酸改变而导致的核酸序列多态性(Polymorphism)SSLP：简单序列长度多态性，是一系列不同长度的重复序列，包括卫星DNA，小卫星，微卫星（STR）2．知识整理：一．基因组介绍1，Gene: A DNA segment containing biological information and hence coding for an RNA and/or polypeptide molecule.Genome: The entire genetic complement of a living organism.n Prokaryocyten Eukaryocyte: nuclear genome + organelle(chloroplast, mitochondrion) genome2，Transcriptome: Coding RNA; the product of genome expression3，Proteome: The proteome comprises all the proteins present in a cell at a particular time.The proteome means all the proteins being made by the transcriptome4,基因组学的发展和研究现状二 基因组作图绘制遗传图谱的实验基础是什么？即连锁分析。

1,基因组做图的目的：利用鸟枪法测定含有重复序列的DNA大分子方面存在困难：①利用鸟枪法需要将DNA打成片段，进行测序后再进行拼接；这对于较大的基因组尤其是人的基因组来说是困难的，因为随着片段数的增加，所需要分析的数据越来越复杂；②鸟枪法存在的第二个问题是当分析基因组的重复区域时会发生错误，导致部分重复区域被遗遗漏或是将同一染色体或是不同染色体的两个片段错误的连接在一起总而言之，在测序时需要首先建立一个图谱，通过标明基因和其他显著特征的位置，为测序提供引导2，基因组做图的类型：遗传图谱和物理图谱3，遗传图谱的含义：应用遗传学技术构建的能在基因组上显示基因和其他序列特征位置的图谱遗传学技术包括杂交育种技术实验连锁分析是遗传做图的基础4,物理图谱的含义：5，遗传图谱与物理图谱的比较：遗传作图（Genetic mapping）也称连锁图谱(linkage map)作图方法：“连锁分析（linkage analysis）”包括杂交实验(cross-breeding experiments)，家系(pedigrees)分析等根据遗传实验计算标记间的相对距离标记：性状、基因或DNA分子标记图距单位：厘摩(centi-Morgan, cM), 每单位厘摩定义为1%交换率。

物理作图（Physical mapping）作图方法：采用分子生物学技术测定标记间的绝对距离，直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组实际位置图距单位：物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR), 限制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度，即碱基对(base pair)6，用于遗传学做图的DNA标记：① 限制片段长度多态性（RFLP）：利用Southern 杂交和PCR方法；② 简单序列长度多态性（SSLP）：包括卫星DNA，小卫星DNA和微卫星DNA（又称为STR）微卫星比小卫星更适宜做标记，一是因为小卫星不是均匀分布，长分布在染色体末端的端粒区；二是因为PCR方法更适宜于对微卫星DNA的分型，微卫星的多态性更高常用PCR技术结合毛细电泳技术；③ 单核苷酸多态性（SNP）：最紧密的DNA标记多数SNP是双等位基因研究SNP多用寡核苷酸杂交分析筛选策略有：DNA芯片和液相杂交技术（荧光淬灭技术）7,卫星DNA： (satellite DNA) 是一类高度重复序列DNA在介质氯化铯中作密度梯度离心，离心速度可以高达每分钟几万转；此时DNA分子将按其大小分布在离心管内不同密度的氯化铯介质中，小的分子处于上层，大的分子处于下层；从离心管外看，不同层面的DNA形成了不同的条带。

根据荧光强度的分析，可以看到在一条主带以外还有一个或多个小的卫星带这些在卫星带中的DNA即被称为卫星DNA，这种DNA的GC含量一般少于主带中的DNA，浮力密度也低小卫星DNA：（minisatellite），有时又称可变串连重复（variable number of tandem repeats, VNTR），其重复单位的长度为数十个核苷酸，常位于端粒和近端粒区微卫星DNA（microsatellite）或简单串联重复（simple tandem repeats, STR ），其重复单位为1-4个核苷酸，由10-50个重复单位串联组成，散布在整个基因组8，不同模式生物的连锁分析：对果蝇和小鼠等物种：通过有计划的育种试验；对人类，通过家系分析；对不发生简述分裂的细菌的连锁分析：结合，转导和转化9, Deficiencies of genetic maps:l Limited resolution（分辨率）l Limited accuracy （精确度）Recombination hot spot（重组热点）Exchange frequency differences between genders（性别差异）Numerous exchanges between two locus（两位置之间多次改变）三 物理图谱问题：限制性做图与RFLP有什么区别？FISH在物理图谱中起什么作用？限制性作图是物理作图法，可以得到两酶切位点之间的物理间隔距离（kb）；RFLP是一种个体基因组中的多态性标记，由酶切位点碱基变异引起的酶切长度多态性，由连锁分析这些多态性标记在亲代和子代间的重组频率来得到RFLPs之间的遗传图距。

FISH是将荧光标记的DNA片段通过杂交定位到染色体上，观察不同DNA片段在染色体上的位置和物理距离1，物理图谱的含义: Physical maps - identify exact location of DNA sequence in the genome2，物理做图的原理（种类）：Principles for physical mapping (p88)：l The earliest physical map—— cytogenetic map (10Mb)l Restriction mapping——restriction map (Kb) 其规模受限于限制片段的大小；方法有电泳和光学作图（包括凝胶拉伸和分子梳理）；l STS mapping任何一个唯一的DNA序列均可以作为STS获得STS 的方法，有表达序列标签（EST）、SSLP和随机基因组序列• Clone-based mapping --------可用细胞流速仪进行检测• RH (Radiation hybrid)——辐射杂种 (1Mb)l FISH (Fluorescent in situ hybridization)——荧光原位杂交3,物理图谱中大片段的克隆载体：l Plasmid (质粒) 10kbl λ噬菌体 15kbl 粘粒Cosmid 50kbl P1噬菌体 可达125kbl PAC（P1人工染色体） 可达300kbl YAC（酵母人工染色体） 200~2000kb 如含1Mb插入片段的32,000个克隆的人基因组YAC库。

l BAC （细菌人工染色体） 100~300kb 如含300kb插入片段的30万个克隆，覆盖人基因组30倍BAC是HGP通用的标准大片段克隆载体4，限制性做图的方法：提取DNA——稀有的限制性内切酶切割——DNA片段分离鉴定（光学方法有凝胶伸展和分子梳理技术）5,荧光原位杂交：（P94）The position at which the probe hybridizes to the chromosomal DNA is visualized by detecting the fluorescent signal emitted by the labeled DNA.Flow of FISH：①Probe：l ~100kb (from BAC clone of human genome)l be tagged directly with fluorophores, with targets for antibodies or with biotin (By nick translation or PCR using tagged nucleotides).②Interphase（间期） or metaphase（中期） chromosome attached to glass③Blocking the repetitive DNA④Hybridizing⑤Detection by fluorescent microscopeDevelopment of FISH：Ø radioactively labeled in situ hybridizationl sensitivityl ResolutionØ Fluorescence In Situ Hybridizationl repetitive DNA sequencesl Mechanically stretched chromosomes (resolution reaches 200~300 kb)l Non-metaphase chromosomes (Resolution down to 25 kb)Application of FISH：Ø Medical applicationl Discover cytogenetic variation: deletion, translocation on chromosomes.l Detection pathogen from the samples of patient's tissue.Ø Academic researchl Genome mappingl Genome comparison6,STS序列标签做图的原理：STS are short sequences that are operationally unique in the genome and are used to generate mapping reagents.Principle for STS mapping (p96)：Collection of overlapping DNA fragments； Checking for the breaking frequency of two STSsThe most common sources of STSs：（P98）Ø ESTs (expressed sequence tags)Ø SSLPØ Random genomic sequeces7,放射杂交做图（RH）：Radiation hybrid (RH) map: A genome map in which STSs are positioned relative to one another on t。