生物基因组序列比对分析.ppt

综合性设计性实验-5
生物基因组序列比对分析,分子进化
兔肝DNA的提取与二苯***显色法测定DNA含量
目的基因SNP位点的鉴定及其意义

此实验共包括如下三个部分
:生物基因组序列比对分析,分子进化
:兔肝DNA的提取和测定
:目的基因SNP位点的鉴定及其意义
第一部分:生物基因组序列比对分析、分子进化
全基因组序列数据的积累使得不同生物之间的进化关系可以从分子水平上进行研究。
不同于以往单纯依赖于生物形态学特征这种分析更加深刻更加本质。利用分子序列
使得我们可以研究从单细胞生物到植物、动物甚至人的进化关系。
>比较基因组学 Comparative Genomics是基于基因组图谱和测序基础上,对已知的
基因和基因组结构进行比较,来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利
用模式生物基因组与人类基因组之间编码顺序上和结构上的同源性,克隆人类疾病
基因,揭示基因功能和疾病分子机制,阐明物种进化关系,及基因组的内在结构。
目前从模式生物基因组研究中得出一些规律:模式生物基因组一般比较小,但编码
基因的比例较高,重复顺序和非编码顺序较少;其GC%比较高;内含子和外显子
的结构组织比较保守,剪切位点在多种生物中一致

>比较作图就是利用共同的遗传标记(主要是分子标记、基因的cDNA克隆以及基因组
克隆)对相关物种进行物理或遗传作图,比较这些标记在不同物种基因组中的分布情
况,提示染色体或染色体片段上的同线性( synteny)或共线性( collinearity),从
而对不同物种的基因组结构及基因组进化历程进行精确分析。基因组比较作图的研究
不仅提示了同属甚至同科物种基因组间的同源性和差异性,对不同物种在起源、演化
过程中的变化的研究具有巨大的启示作用
>比较作图的研究意义在于:一、根据不同种的基因组基因及其排列顺序的高度保守特
点绘制而成的比较图,可以研究和探明它们的进化线索。广泛的比较作图可为多个种
所用,建立它们之间的联系框架或系统

基因组比对软件
Mauve
Apolipoprotein Al gene
VISTA
50100
Inpai

分子进化
一个最基本的假设是地球上所有物种都
有一个共同的祖先,从这个祖先开始以
数状形式发展,通常称为生命之树
分子进化研究的目的:通过序列同源性
的比较,分析序列间的变化进而了解基
因的进化以及生物系统发生的内在规律
分子进化有两个主要研究对象,以全基
EUKARYOTE
PAOKARYOTES
因组序列为研究对象分析物种进化;以
nacea,
某基因在多个物种的同源序列为研究对
象分析甚因的进化

系统发生树性质
理论上,一个DNA序列在物种形成或基因复制
末端分支
时,分裂成两个子序列,因此系统发育树一般
末端物种是二歧的
如果是一棵有根树,则树根代表在进化历史上
间枝条
是最早的、并且与其它所有分类单元都有联系
节点
的分类单元,反映时间顺序;
根
如果找不到可以作为树根的单元,则系统发生
树是无根树,反映距离
从根节点出发到任何一个节点的路径指明进化
时间或者进化距离

基因分子进化分析步骤
(1)以目的基因为种子序列,搜索其在其它物种中的同源序列
Distribution of 101 Blast Hits on the Query Sequence
c。l。 r key to
gnment sc
60
core R
H“回 blaCD02429,1 neutrophi1q
M ablEA0B772B11 lipocalin 2(onc
29p3 isoform CR a IH
回ref|N0055211ipo
13 UG
回些AAxi751,11
H“回 GbIAAV382041
M emb CAG96889, 11 LCN [Hond
H“回 emb IcAL67574,11

(2)将上述同源基因的核酸或蛋白序列作序列比对, ClustaIX
鞋I鞋圉

(3)构建系统发生树:MEGA, PHYLIP,PAUP
MEGAA\
KOICHIRO TAMURA
」 OEL DUDLEY
AMASATOSHI NEITATCAATGA
SUDH