生物信息学基础 Bioinformatis-课件（PPT讲稿）.ppt

7. 生物信息学基础 Bioinformatis 人类基因组计划 Human Genome Project 问题的提出 ( HGP) 奋斗目标:探索生命的奥妙,揭开生命之谜,实现人类对自身的认识和保护。肿瘤十年计划;脑计划;蛋白质计划;信号传导计划; 遗传工程计划?>仅靠单一学科,如细胞学、发育学、遗传学、分子生物学等的独自努力,太局限,难。?> 要知道事物的局部作用机制,须先知道全局。?> 进行全部基因(即基因组)的研究( HGP) 。最终目的是对生命进行系统科学的解码。遗传学偏向于单个基因的研究, HGP 是对整个基因组的全部基因,从整体水平考虑基因的存在、基因的结构和功能、基因之间的相互关系等。 HGP 成为了生命科学领域第一大科学工程。 人类基因组计划的发展 1984 年 DOE 委托 Alta, White R., Mendelsonhm M 科学家专业会议; 1985 年提出人类基因组计划的动议; 1986 年 McKusick V 称从整个基因组层次上研究遗传的科学为基因组学; 1986 年 o R “ Science ”发表文章; 1986 Gilbert W & Berg P 主持人类基因组计划专家会议; 1987 年 DOE 和 NIH 下拨研究经费; 1988 年 NRC 的专家发表 mapping and sequencing the human genome 报告; 1988 年成立了国家人类基因组研究中心。 Watson 第一任主任。 世界的行动 1986 年 Science 上 o R重要文章“肿瘤研究的转折?人类基因组的全序列分析”。包括肿瘤在内的一切疾病的发生,都与基因相关。是“零敲碎打”?还是从整体上研究和分析整个人类基因组?他指出, 这个世界上发生的一切事情,都与这人类的 DNA 序列相关。只有弄清人类基因组全部或大部分基因的工作情况,实施其它计划才有可能。这样的工作是任何一个实验室难以单独承担的。经过 5年辩论,美国国会通过“人类基因组计划”1990 年10月 1日启动。计划 15年, 30亿$ 。之后英国、法国、德国、日本、中国。 任务与进展四张图谱: 遗传图谱;物理图谱;序列图谱;基因图谱 重要性和经济利益 1). ‘土地’的分割; “新大陆探险热”; --- 弄清基因组结构和功能;弄清地球上的地理位置。 2). 遗传资源至关重要 人类基因组计划的延伸后基因组计划;功能基因组计划 人类基因组计划实施(研究工作)的步骤 1). 基因组作图人类基因组 DNA 序列分布于 22条常染色体和 2条性染色体, 染色体不能直接测序,故 HGP 的第一阶段的任务是将基因组这一巨大的研究对象进行分解,使成为较容易操作的小的结构区域, 这一过程称为作图。作图的类型: i)遗传连锁图; ii)物理图 i 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(cM)。遗传图的作出,需要应用多态性标志。? 80 年代中期,标志是限制性酶切片段长度多态性(RFLP); 此类标志的数量较少,多态性信息也较低。? 80 年代中期,发展短串联重复序列标志(short tandem repeat,STR; or microsatellite ,MS) 。其信息含量优于 RFLP 。?1994 年,法国和美国科学家共同努力,完成了由 RFLP 和MS组成的包括 5826 个标志、分辨率高达 cM的遗传图谱。?近来,第三代多态性标志, SNP(single nucleotide polymorphism) 成为一种新型手段,其意义超出遗传图的范围。 ii 物理图,确定各遗传标志之间的物理距离图谱( bp,or kb, or Mb) 。物理图包含了二层意义:一是获得分布于整个基因组的序列标签( sequence tagged site,STS), 每隔一定距离有一个标志; 二是构建覆盖每条染色体的大片段 DNA 连续克系。 2). 基因组 DNA 大规模测序 生物信息学的基本概念、研究内容 什么是生物信息学 Bioinformatics 基因,基因组 Gene, Genome 1). 基因的概念 2). 基因的分类 3). 基因,基因组 Gene, Genome 1). 基因的概念从分子生物学角度看,基因是负载特定遗传信息的 DNA 分子片段,在一定条件下能表达这种遗传信息,产生特定的生理功能。 2). 基因的分类按基