基因组学大纲
《基因组学》教学大纲
时间：2011-9-1 17:14:00点击数：609
适用专业：各专业研究生
学时 36
学分 2
预修课程生物化学、分子生物学、遗传学、细胞生物学
制订日期 2008.6
I、编写说明
（一）本课程的性质、地位和作用
基因组学（genomics）是生物医学所有专业研究生的一门专业必修课程，是对基因组学的基本概念、基本原理、基础知识和对基因组学进行科学研究所必须掌握的技术方法进行较为系统全面介绍的一门科学。本课程也是为适应我校研究生课程体制改革而新开设的课程。其目的是系统地向学生讲授基因组学研究的基本内容及相关进展。通过该课程学习，使学生了解结构基因组学和功能基因组学的重要研究领域、热点问题与发展趋势，以及国内外研究现状与进展。从而开阔研究生的视野，为研究生选题、研究打下坚实的基础。
（二）本大纲制定的依据
本教学大纲是根据生物医学研究生的培养目标所需要的基本理论和基本技能的要求，根据本课程的教学性质、条件和教学实践而制定。
（三）大纲内容选编原则与要求
《基因组学》教学大纲内容的选编原则与要求是要尽可能反映现代基因组学研究进展，使学生对基因组学主要研究内容和研究技术及其发展动态有一个比较全面的认识和了解。
（四）教学时数分配表
（五）考核方法与要求
1.平时成绩：综述报告80%
2. 出勤：20%
3.综合考核成绩：1+2
（六）教材与主要参考书
1. 基因组学（第二版）杨金水. 高等教育出版社, 2007.7（教材）
2. Genomes(2nd) T.A.Brown WILEY-LISS 2002
3. 基因 VIII 本杰明.卢因编著. 余龙等主译. 科学出版社，2005.2
4.基因的分子生物学（5） J.D.沃森等编著杨焕明等译科学出版社 200
5.9
5.医学分子生物学（第三版）药立波主编人民卫生出版社 2008.6
6.生物化学与分子生物学实验宋方洲主编科学出版社 2008.6
II教学内容纲要
第一讲基因组学概论
一、目的要求
1. 掌握基因组学及其相关组学的名词概念。
2. 熟悉人类基因组计划的内容及其意义。
3. 了解基因组学的发展历史及其进展趋势。
二、内容提要
1.1 组学的概念
1.2 基因组学及其相关组学的概念
1.3 生命科学发展的历史阶段
1.4 人类基因组计划及其意义
1.5后基因组学的主要研究内容及其发展趋势
第二讲基因组作图
一、目的要求
1.掌握基因组遗传图和基因组物理图的概念。
2.掌握基因组作图的原理。
3.了解基因组作图技术在医学研究中的应用。
4.了解基因组作图技术与相关技术的新进展。
二、内容提要
2.1基因组遗传图
遗传图的概念、遗传作图标记、基因标记、DNA标记、遗传作图的方法、连锁分析、不同模式生物的连锁分析、人类遗传图绘制
2.2基因组物理图
限制性作图、限制性作图的基本方法，限制性作图的局限、基于克隆的基因组作图、大分子DNA的克隆载体、重叠群组建、指纹作图、染色体细胞图、同位素或荧光标记探针的原位杂交原位杂交、辐射杂种作图、序列标签位点、辐射杂种作图的程序与方法、人类基因组整合图
第三讲基因组多态性
一、目的要求
1.握基因组多态性的概念。
2.握小卫星DNA和微卫星DNA多态性及单核苷酸多态性的遗传机理。
3.了解表达序列标签和序列标签位点的原理。
4.了解基因组表观遗传的机理。
5.了解基因组多态性在医学研究中的应用及进展。
二内容提要
3.1 小卫星DNA和微卫星DNA多态性
人类基因组高变区（HVR），HVR的特点，DNA指纹的特点，DNA指纹分析所采用的方法，微卫星DNA概念和特点，微卫星DNA与小卫星DNA的区别
3.2 单核苷酸多态性（SNP）
单核苷酸多态性与小卫星DNA和微卫星DNA的区别，单核苷酸多态性的检测方法
3.3表达序列标签和序列标签位点
表达序列标签和序列标签位点概念和特点
3.4基因组表观遗传
DNA甲基化，表观遗传的概念，表观遗传的现象，表观遗传的机制，位置效应与表观遗传
第四讲疾病基因组学
一、目的要求
1.了解单基因和复杂疾病相关基因研究策略和方法。
2.掌握复杂病相关基因研究的步骤。
3.了解连锁分析、关联分析、候选基因分析的原理。
4.了解肿瘤基因研究的现状。
二、内容提要
4.1单基因病基因研究策略和方法
基因定位，基因克隆
4.2复杂疾病相关基因研究策略和方法
连锁分析：参数连锁分析法、非参数连锁分析法、受累同胞对法关联分析：连锁不平衡、关联分析的优势
候选基因分析：候选基因的确定方法
4.3EST技术的应用
4.4 人类表型组计划
4.5 肿瘤基因研究
肿瘤基因的克隆演化，癌基因、抑癌基因的概念和主要机制
肿瘤转移基因、肿瘤转移抑制基因的概念和主要机制，基因再测序
第五讲基因组的进化与分子系统学
一、目的要求
1. 掌握基因组的进化与分子系统学的相关名词概念。
2. 掌握遗传系统起源的学说，生命三界的理论。
3. 掌握新基因产生的途径，了解内含子起源的假说。
4. 了解比较基因组学的研究内容和方法。
5.了解生命新特征的产生。
二、内容提要：
5.1遗传系统的起源
RNA世界，基因组的起源，生命三界
5.2新基因的产生
基因与基因组加倍，外显子洗牌与蛋白质创新，DNA水平转移，基因冗余
5.3 非编码顺序的扩张
转座因子与基因组进化，内含子的起源
5.4比较基因组学
同线性，基因岛和基因协同进化，直系同源集簇
5.5 分子系统发生学
表征学（phenetics）和分支系统学（cladistics），分子系统发生学，DNA系统发生树
5.6分子系统发生学与生物进化
生命的起源，人类和其它灵长类的起源与进化
5.7 生命新特征的产生
组合转换模型，转录调控的进化，关键特征，种系发生树的重建
第六讲DNA重组技术及其发展
一、目的要求
1. 掌握DNA重组技术的概念。
2. 掌握DNA重组技术的方法。
3. 熟悉DNA重组技术的应用。
4. 了解DNA重组技术的发展动态。
二、内容提要
6.1 DNA重组技术的概述
DNA重组技术概念及其与相关概念（基因克隆、基因工程、生物工程、生物技术等）之间的关系，DNA重组的工具酶（概念、种类和常用的工具酶），载体（概念、基本特征和常用的载体），宿主菌及感受态细菌（概念、基本条件和常用的宿主菌）
6.2 原理（基本步骤）及其相关技术/方法
目的基因的分离和制备，目的基因和载体的酶切，目的基因和载体的连接，重组DNA导入宿主细胞，含重组DNA的阳性菌落的筛选，重组DNA的表达（如果需要的是基因产物）
6.3 小结
6.4 应用
在生命科学基础理论研究中的应用，在医学和制药工业上的应用，其他工业上的应用，农业/林业/牧业等方面的应用
6.5 发展
如，超越PCR的新的DNA重组技术
第七讲分子杂交技术及其应用（包括Southern blotting、Northern blotting、Western blotting、FISH）
一、目的要求
1. 掌握分子杂交技术的概念。
2. 掌握分子杂交技术的原理。
3. 掌握分子杂交技术的方法。
4. 了解分子杂交技术的应用与发展。
二、内容提要
7.1 核酸分子杂交的概念
7.2 核酸分子杂交的种类
7.3 核酸分子杂交的用途
7.4 核酸分子杂交的原理
7.5 核酸分子杂交的过程
7.6 影响分子杂交的因素
7.7 核酸分子杂交的基本方法
7.8 探针的种类与标记
7.9核酸分子杂交的应用与发展
7.10 FISH的原理与应用
第八讲PCR技术（包括RT-PCR、定量PCR等）的应用与发展
一、目的要求
1．掌握PCR的概念及影响PCR反应的因素，熟悉PCR衍生技术的概念及意义，熟悉PCR产物的检测方法。
2．了解分子荧光的有关概念，掌握荧光定量PCR的概念及定量原理。
3．熟悉定量PCR检测的临床价值。
4．了解其它体外基因扩增的方法，了解其发展前景及优缺点。
二、内容提要
8.1 PCR概念
PCR是利用DNA聚合酶（如Taq DNA聚合酶）等在体外条件下，催化一对引物（指与待扩增DNA片断两翼互补的寡核苷酸，本质是单链DNA片断）间的特异DNA片断合成的基因体外扩增技术
8.2 PCR反应原理：变性－退火－延伸
8.3 PCR反应体系及影响因素：模板、引物（设计原则）、聚合酶、dNTP、buffer、温度、循环数
8.4 PCR产物的检测和分析：电泳、酶切、杂交、荧光检测等
8.5 PCR衍生技术：RT-PCR、反向PCR、多重PCR、巢式PCR
8.6 荧光定量PCR
荧光定量PCR的原理，常用荧光定量PCR类型，荧光定量PCR检测仪器
8.7 PCR检测技术的临床应用
PCR在病原微生物的检测中的应用，PCR在遗传病中的应用，PCR在肿瘤中的应用，其它方面的应用
8.8 PCR技术的发展
连接酶链反应、转录依赖的扩增系统、链替代扩增、分枝DNA信号放大系统、杂交捕获系统、核酸环介导等温扩增技术
第九讲转基因动物技术的应用与发展
一、目的要求
1.掌握转基因、基因敲除技术的概念。
2.熟悉转基因和基因敲除原理、方法。
3.了解转基因和基因敲除的应用与发展。
二、内容提要
9.1 概论
转基因和基因敲除的概念及意义。
9.2转基因和基因敲除的原理。
转基因的原理，基因敲除的原理。
9.3转基因和基因敲除的制作方法。
转基因动物的制作方法，基因敲除动物的制作方法。
9.4转基因和基因敲除的验证。
转基因动物的验证，基因敲除动物的验证。
9.5 转基因和基因敲除动物的饲养。
9.6 转基因和基因敲除动物在科研工作中的应用
9.7 转基因和基因敲除技术的发展动态
第十讲生物芯片的应用与发展
一、目的要求
1.掌握生物芯片的基本原理、种类及其应用。
2.掌握DNA芯片的基本原理、种类及其应用。
3.了解生物芯片的发展近况。
二、内容提要
10.1生物芯片（主要介绍其种类、基本原理和在医学领域的应用）
10.2基因芯片的基本原理（重点讲授）
10.3基本原理。
10.4 操作流程。
10.5 DNA芯片的种类
10.6 表达谱芯片。
10.7 诊断芯片。
10.8检测芯片
10.9 数据分析
11.10 lab-on-chip（主要介绍其基本原理和在医学领域的应用前景）
第十一讲新基因功能研究的策略与方法
一、目的要求：
1.了解人类功能基因组研究的国内外概况。
2.理解并掌握新基因功能研究的基本策略。
3.掌握在分子、细胞与个体水平上对新基因功能进行研究的各种方法及其原理。
二、内容提要
11.1人类功能基因组研究概况
人类功能基因研究概况，疾病基因组研究概况，各国研究概况
11.2新基因功能研究的策略与方法
新基因的生物信息学分析，编码产物预测分析，序列同源性分析，蛋白质功能域分析，其它
11.3 新基因的体内表达规律分析
mRNA水平的表达谱分析，蛋白质水平的表达分析
11.4 功能获得策略
基因过表达，转基因技术，功能失活策略，基于核酸的基因沉默技术
（反义寡核苷酸技术，核酶(Ribozyme)技术，RNA干扰，基因敲除
11.5 基因编码产物相互作用蛋白的寻找与鉴定
免疫共沉淀技术，酵母双杂交系统
11.6、结语与展望
第十二讲RNAi技术的应用与发展
一、目的要求
1.掌握RNAi的概念。
2.掌握RNAi的原理。
3.掌握RNAi的基本操作技术。
4.熟悉RNAi技术的应用。
5.了解RNAi技术的发展动态。
二、内容提要
12.1 RNAi的概论
RNAi的概念，RNAi的发现，RNAi的历史
12.1 RNAi的原理
RNA干扰（RNA interference，RNAi），小干扰RNA（small interfering RNAs，siRNA），短发夹RNA （small hairpin RNA，shRNA），微小RNA（microRNA，miRNA），内源性的小的短暂RNA
12.3 RNAi技术的大体操作步骤
12.4 RNAi的优缺点
12.5针对siRNA 存在问题的改进
12.5 RNAi的应用与发展
现代分子生物学重点
现代分子生物学 第一章 DNA的发现： 1928年，英国Griffith的体内转化实验 1944年，Avery的体外转化实验 1952年，Hershey和Chase的噬菌体转导实验 分子生物学主要研究内容（p11） DNA的重组技术 基因表达调控研究 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 基因组，功能基因组与生物信息学研究 第二章 DNA RNA组成 脱氧核糖核酸 A T G C 核糖核酸 A U G C 原核生物DNA的主要特征 ①一般只有一条染色体且带有单拷贝基因； ②整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列组成； ③几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。 染色体作为遗传物质的特点： （1）分子结构相对稳定（贮存遗传信息） （2）通过自我复制使前后代保持连续性（传递遗传信息） （3）通过指导蛋白质合成控制生物状态（表达遗传信息） （4）引起生物遗传的变异（改变遗传信息） C值以及C值反常 C值单倍体基因组DNA的总量 C值反常C值往往与种系进化的复杂程度不一致，某些低等生物却有较大的C值。如果这些DNA 都是编码蛋白质的功能基因，那么，很难想象在两个相近的物种中，他们的基因数目会 相差100倍，由此推断，许多DNA序列可能不编码蛋白质，是没有生理功能的。 DNA的中度重复序列，高度重复序列 中度各种rRNA，tRNA以及某些结构基因如组蛋白基因都属于这一类 高度卫星DNA 核小体 是由H2A H2B H3 H4 各2分子生成的八聚体和约200bp的DNA构成的，H1在核小体外面。 真核生物基因组的结构特点 ①基因组庞大； ②大量重复序列； ③大部分为非编码序列，90％以上； ④转录产物为单顺反子； ⑤断裂基因； ⑥大量的顺式作用元件； ⑦DNA多态性：SNP和串联重复序列多态性； ⑧端粒（telomere）结构。
第八章分子生物学常用技术的原理及其应用及人类基因组学
第八章分子生物学常用技术的原理及其应用及人类基因组学 测试题 一、名词解释 1．分子杂交 2．Southernblotting 3．Northernblotting 4．Westernblotting 5．dotblotting 6．DNA芯片技术 7．PCR 8．功能性克隆 9．转基因技术 二、填空题 1．Southernblotting用于研究、Northernblotting用于研究，Westernblotting用于研究。 2．PCR的基本反应步骤包括、和三步。 3.在PCR反应体系中，除了DNA模板外，还需加入、、和。 4．Sange法测序的基本步骤包括、、和。 5．目前克隆致病相关基因的主要策略有、、。 6．血友病第Ⅷ因子基因的首次克隆成功所采用的克隆策略是，而DMD致病基因的克隆所采用的克隆策略是。 三、选择题 A型题 1.经电泳分离后将RNA转移到硝酸纤维素(NC)膜上的技术是： A．SouthernblottingB．Northernblotting
C．WesternblottingD．dotblotting E．insituhybridization 2.不经电泳分离直接将样品点在NC膜上的技术是 A．SouthernblottingB．Northernblotting C．WesternblottingD．Dotblotting E．insituhybridization 3.经电泳分离后将蛋白质转移到NC膜上的技术是 A．SouthernblottingB.Northernblotting C．WesternblottingD．dotblotting E．insituhybridization 4.经电泳后将DNA转移至NC膜上的技术是A．SouthernblottingB．Northernblotting C．WesternblottingD．Easternblotting E．insituhybridization 5.PCR的特点不包括 A．时间短，只需数小时B．扩增产物量大 C.只需微量模板D．用途非常广泛 E.底物必须标记 6．用于PCR的DNA聚合酶必须 A．耐热B．耐高压C.耐酸D．耐碱E.耐低温7．PCR反应过程中，模板DNA变性所需温度一般是A．95?CB．85?CC．75?CD．65?CE．55?C 8．PCR反应过程中，退火温度一般是 A．72?CB．85?CC．75?CD．65?CE．55?C 9.PCR反应过程中，引物延伸所需温度一般是A．95?CB.82?CC．72?CD．62?CE．55?C
基因组学重点整理
生物五界：动物、植物、真菌、原生生物和原核生物；生物三界：真细菌、古细菌、真核生物 具有催化活性的RNA分子称为核酶（ribozyme）核酶催化的生化反应有：自我剪接、催化切断其它RNA、合成多肽键、催化核苷酸的合成 新基因的产生：基因与基因组加倍1）整个基因组加倍；2）单条或部分染色体加倍；3）单个或成群基因加倍。DNA水平转移：原核生物中的DNA水平转移可通过接合转移，噬菌体转染，外源DNA的摄取等不同途径发生，水平转移的基因大多为非必须基因。动物中由于种间隔离不易进行种间杂交，但其主要来源于真核细胞与原核细胞的内共生。动物种间基因转移主要集中在逆转录病毒及其转座成分。 外显子洗牌与蛋白质创新：产生全新功能蛋白质的方式有二种：功能域加倍，功能域或外显子洗牌 基因冗余：一条染色体上出现一个基因的很多复份(复本）当人们分离到某一新基因时，为了鉴定其生物学功能，常常使其失活，然后观察它们对表型的影响。许多场合，由于第二个重复的功能基因可取代失活的基因而使突变型表型保持正常。这意味着，基因组中有冗余基因存在。看家基因很少重复，它们之间必需保持剂量平衡，因此重复的拷贝很快被淘汰。与个体发育调控相关的基因表达为转录因子，具有多功能域的结构。这类基因重复拷贝变异可使其获得不同的表达控制模式，促使细胞的分化与多样性的产生，并导致复杂形态的建成，具有许多冗余基因。 非编码序列扩张方式：滑序复制、转座因子 模式生物海胆、果蝇、斑马鱼、线虫、蟾蜍、小鼠、酵母、水稻、拟南芥等。模式生物基因组中G+C%含量高, 同时CpG 岛的比例也高。进化程度越高, G+C 含量和CpG 岛的比例就比较低 如果基因之间不存在重叠顺序，也无基因内基因（gene-within-gene），那么ORF阅读出现差错的可能只会发生在非编码区。细菌基因组中缺少内含子，非编码序列仅占11%, 对阅读框的排查干扰较少。细菌基因组的ORF阅读相对比较简单，错误的机率较少。高等真核生物DNA的ORF阅读比较复杂：基因间存在大量非编码序列（人类占70%）；绝大多数基因内含有非编码的内含子。高等真核生物多数外显子的长度少于100个密码子 内含子和外显子序列上的差异：内含子的碱基代换很少受自然选择的压力，保留了较多突变。由于碱基突变趋势大多为C-T,故A/T的含量内含子高于外显子。由于终止密码子为TAA\TAG\TGA，如果以内含子作为编码序列，3种读码框有很高比例的终止密码子。 基因注释程序编写的依据：1）信号指令，包括起始密码子，终止密码子，终止信号，剪接受体位和供体位，多聚嘧啶序列，分支点保守序列2）内容指令，密码子偏好，内含子和外显子长短 基因功能的检测：基因失活、基因过表达、RNAi干涉 双链DNA的测序可从一端开始，亦可从两端进行，前者称单向测序，后者称双向测序。 要获得大于50 kb的DNA限制性片段必需采用稀有切点限制酶。 酵母人工染色体（YAC）1）着丝粒在细胞分裂时负责染色体均等分配。2）端粒位于染色体端部的特异DNA序列，保持人工染色体的稳定性3）自主复制起始点（ARS）在细胞中启动染色体的复制 合格的STS要满足2个条件：它应是一段序列已知的片段，可据此设计PCR反应来检测不同的DNA片段中是否存在这一顺序；STS必需在染色体上有独一无二的位置。如果某一STS在基因组中多个位点出现，那么由此得出的作图数据将是含混不清的。 遗传图绘制主要依据由孟德尔描述的遗传学原理，第一条定律为等位基因随机分离，第二条定律为非等位基因自由组合，显隐性规律/不完全显性、共显性、连锁 衡量遗传图谱的水平覆盖程度饱和程度 基因类型：transcribed, translatable gene (蛋白基因) ；transcribed but non-translatable gene ( RNA基因)Non- transcribed, non-translatablegene ( promoter, operator ) rRNA基因，tRNA基因, scRNA基因, snRNA基因, snoRNA基因, microRNA基因 基因组(genome)：生物所具有的携带遗传信息的遗传物质总和。 基因组学（genomic）：用于概括涉及基因作图、测序和整个基因功能分析的遗传学分支。 染色体组（chromosome set）：不同真核生物核基因组均由一定数目的染色体组成，单倍体细胞所含有的全套染色体。 比较基因组学（comparative genomics）：比较基因组学是基因组学与生物信息学的一个重要分支。通过模式生物基因组与人类基因组之间的比较与鉴别，为分离重要的候选基因，预测新的基因功能，研究生物进化提供依据。（目标）
全基因组关联分析的原理和方法
全基因组关联分析(Genome-wide association study;GWAS)是应用基因组中 数以百万计的单核苷酸多态性(single nucleotide ploymorphism ，SNP)为分子 遗传标记，进行全基因组水平上的对照分析或相关性分析，通过比较发现影响复杂性状的基因变异的一种新策略。 随着基因组学研究以及基因芯片技术的发展，人们已通过GWAS方法发现并鉴定了大量与复杂性状相关联的遗传变异。近年来，这种方法在农业动物重要经济性状主效基因的筛查和鉴定中得到了应用。 全基因组关联方法首先在人类医学领域的研究中得到了极大的重视和应用，尤其是其在复杂疾病研究领域中的应用，使许多重要的复杂疾病的研究取得了突破性进展，因而，全基因组关联分析研究方法的设计原理得到重视。 人类的疾病分为单基因疾病和复杂性疾病。单基因疾病是指由于单个基因的突变导致的疾病，通过家系连锁分析的定位克隆方法，人们已发现了囊性纤维化、亨廷顿病等大量单基因疾病的致病基因，这些单基因的突变改变了相应的编码蛋白氨基酸序列或者产量，从而产生了符合孟德尔遗传方式的疾病表型。复杂性疾病是指由于遗传和环境因素的共同作用引起的疾病。目前已经鉴定出的与人类复杂性疾病相关联的SNP位点有439 个。全基因组关联分析技术的重大革新及其应用，极大地推动了基因组医学的发展。(2005年, Science 杂志首次报道了年龄相关性视网膜黄斑变性GWAS结果,在医学界和遗传学界引起了极大的轰动, 此后一系列GWAS陆续展开。2006 年, 波士顿大学医学院联合哈佛大学等多个研究机构报道了基于佛明翰心脏研究样本关于肥胖的GWAS结果(Herbert 等. 2006);2007 年, Saxena 等多个研究组联合报道了与2 型糖尿病( T2D ) 关联的多个位点, Samani 等则发表了冠心病GWAS结果( Samani 等. 2007); 2008 年, Barrett 等通过GWAS发现了30 个与克罗恩病( Crohns ' disrease) 相关的易感位点; 2009 年, W e is s 等通过GWAS发现了与具有高度遗传性的神经发育疾病——自闭症关联的染色体区域。我国学者则通过对12 000 多名汉族系统性红斑狼疮患者以及健康对照者的GWAS发现了5 个红斑狼疮易感基因, 并确定了4 个新的易感位点( Han 等. 2009) 。截至2009 年10 月, 已经陆续报道了关于人类身高、体重、 血压等主要性状, 以及视网膜黄斑、乳腺癌、前列腺癌、白血病、冠心病、肥胖症、糖尿病、精神分 裂症、风湿性关节炎等几十种威胁人类健康的常见疾病的GWAS结果, 累计发表了近万篇 论文, 确定了一系列疾病发病的致病基因、相关基因、易感区域和SNP变异。) 标记基因的选择： 1)Hap Map是展示人类常见遗传变异的一个图谱, 第1 阶段完成后提供了 4 个人类种族[ Yoruban ,Northern and Western European , and Asian ( Chinese and Japanese) ] 共269 个个体基因组, 超过100 万个SNP( 约1
分子生物学考试重点
基因文库：包括基因组文库和部分基因文库。将含有某种生物不同基因的许多 DNA片段，（导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。） 蛋白激酶：是指能够将磷酸集团从磷酸供体分子转移到底物蛋白的氨基酸受体上的一大类酶。 蛋白磷酸酶：是具有催化已经磷酸化的蛋白质分子发生去磷酸化反应的一类酶分 子，与蛋白激酶相对应存在，共同构成了磷酸化和去磷酸化这一重要的蛋白质活性的开关系统。 受体：是细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合的蛋白分子。是信息分子的接收分子，它们的化学本质是存在于细胞表面或细胞内的蛋白分子。mRNA剪接：去除初级转录物上的内含子，把外显子连接成为成熟RNA的过程前导链：在复制过程中，连续复制的链的前进方向始终与复制叉前进方向一致称为前导链 校对：DNApolI的3’到5’外切酶活性将错配的A水解下来，同时利用5’到3’聚合 酶活性补回正确配对的C，复制可以继续下去，这种功能称为校对 核小体：真核生物染色质由DNA与蛋白质构成，其基本单位是核小体。各两分子的H2A、H2B、H3、H4构成八聚体的核心组蛋白，双链DNA缠绕在这一核心上形成核小体的核心颗粒。颗粒之间再由DNA和组蛋白H1构成的链接区相连形成串珠样结构。 解链温度/融解温度(Tm)：在解链过程中，紫外吸光度的变化ΔA260达到最大变化值的一半时所对应的温度定义为DNA的解链温度或融解温度。Tm值：DNA在加热变性过程中，紫外吸收值达到最大值的50%时的温度 增色效应：在DNA解链过程中，由于有更多的共轭双键得以暴露，含有DNA的溶液在260nm 处的吸光度随之增加，这种现象称为DNA的增色效应 DNA复性：当变性条件缓慢除去后，使原来两条彼此分离的DNA链重新缔合，形成双螺旋结构，这个过程称为DNA的复性。 退火：热变性的DNA经缓慢冷却后可以复性，这一过程称为退火。 DNA变性：某些理化因素（温度，pH，离子强度）导致DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂，使DNA双链解离为单链的现象 DNA复制：以亲代DNA分子为模板按照碱基配对原则合成子代DNA分子的过程。广义也指DNA或RNA基因组的扩增过程，其化学本质是酶促脱氧核苷酸聚合反应 不对称转录：在DNA分子双链上，按碱基互补配对规律能指导转录生成RNA的一股链作为模板指导转录，另一股链则不转录，这种模板选择性称为不对称转录 转录：以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。 逆转录：是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成。此过程中，核酸合成与转录（DNA到RNA）过程与遗传信息的流动方向（RNA到DNA）相反称为逆转录 颠换：嘌呤被嘧啶取代或反之。 转换：DNA链中一种嘌呤被另一种嘌呤取代，或嘧啶被另一种嘧啶所取代。
进化基因组学研究进展
研究进化基因组学进展 摘要：进化基因组学是利用基因组数据研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的学科。随着近年来基因组数据的不断增加，进化基因组学得到了长足的发展。进化基因组学主要包括从基因组水平理解和诠释生物进化和新基因分析研究探索两方面的内容。本文介绍了进化基因组学研究的主要内容和较为常用的方法，以及近年来在细菌、酵母、果蝇进化基因组学方面的研究进展。 关键词：进化基因组学系统进化比较基因组学新基因 正文 随着基因测序技术的不断进步以及基因组学的飞速的发展，人们积累了大量的基因组学数据，利用所得的大量的基因组数据与进化生物学相结合，在基因组水平研究生物进化机制，随即产生了进化基因组学。 近年来进化基因组学取得了长足的进展，在研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的终极方式等方面有重大突破，对人类理解生命现象和过程有重要作用。 研究系统进化学通常包括两个关键步骤：一方面，在不同物种中鉴定同源性特佂，另一方面利用构建系统进化树的方法比较这些特征，进而重新构建这些物种的进化历史[1]。针对这两个关键步骤，传统系统进化学，常采用基于形态学数据和单个基因研究的同源性状鉴定和重建系统进化树（常包括距离法、最大简约法、概率法）[1]的方法来研究。在目前拥有丰富基因组数据的条件下，我们可以分析基因组数据，利用进化基因组学研究系统进化。 一、目前进化基因组学的研究内容主要集中于两个方面：（1）在比较不同生物的基因数据的基础上，从基因组水平理解和诠释生物进化；（2）通过对新基因的分析研究探索基因进化过程的规律两个方面。在进行全基因组进化分析方面，进化基因组学主要集中于构建系统进化树、研究基因组进化策略、研究生物功能变化和进化机制、进化和生态功能基因组学、基因注释的等方面；在新基因方面
系统生物学综述doc
系统生物学：整合各种组学的信息和方法 姓名：王玉锋 学号：061023050 20世纪生物学经历了由宏观到微观的发展过程，由形态、表型的描述逐步分解、细化到生物体的各种分子及其功能的研究。70年代出现的基因工程技术极大地加速和扩展了分子生物学的发展；90年代启动的人类基因组计划是生命科学史上第一个大科学工程，开始了对生物全面、系统研究的探索；2003年已完成了人和各种模式生物体基因组的测序，第一次揭示了人类的生命密码。人类基因组计划和随后发展的各种组学技术把生物学带入了系统科学的时代。 系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。也就是说，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学。系统生物学将在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究，这是一个逐步整合的过程，由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径、网络、模块，最终完成整个生命活动的路线图。 借助于基因组和转录组的序列、功能基因组和蛋白质组的方法，可以绘制特定有机体的转录组图、蛋白质组图、相互作用图谱、表型组图及所有转录物和蛋白的定位图。这种整合的组学信息可以帮助我们消除单种组学研究方法中带来的假阳性和假阴性，给出基因产物及其相互作用和关系的更好的功能性注释，有利于相关的生物性假设的生成。基于这些整合数据的计算学的方法可以模拟生物过程的进程。系统生物学可以被看作是个种组学方法的整合、数据的整合、生物的系统化和模型化。 系统生物学的特点： 和以往系统科学研究复杂系统相比，系统生物学的研究将更为复杂和困难。非生物的复杂系统一般由相对简单的元件组合产生复杂的功能和行为，而生物体是由大量结构和功能不同的元件组成的复杂系统，并由这些元件选择性和非线性的相互作用产生复杂的功能和行为。因此，我们要建立多层次的组学技术平台，研究和鉴别生物体内所有分子，研究其功能和相互作用，在各种技术平台产生的大量数据的基础上，通过计算生物学用数学语言定量描述和预测生物学功能和生物体表型和行为。 系统生物学也将使生物学研究发生结构性的变化。长期以来，生物学研究是在规模较小的实验室进行的，系统生物学研究将由各种组学组成的大科学工程和小型生物学实验室有机结合实施的。系统生物学研究也将在更大范围和更高层次进行学科交叉和国际合作，如人类基因组计划、人类单体型图谱计划、人类表观基因组学计划等。 系统生物学的技术平台： 系统生物学的主要技术平台为基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学等。基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学分别在DNA、mRNA、蛋白质和代谢产物水平检测和鉴别各种分子并研究其功能。相互作用组学系统研究各种分子间的相互作用，发现和鉴别分子机器、途径和网络，构建类似集成电路的生物学模块，并在研究模块的相互作用基础上绘制生物体的相互作用图谱。表型组学是生物体基因型和表型的桥梁，目前还仅在细胞水平开展表型组学研究。 计算生物学可分为知识发现和模拟分析两部分。知识发现也称为数据开采，是从系统生物学各个组学实验平台产生的大量数据和信息中发现隐含在里面的规律并形成假设。模拟分析是用计算机验证所形成的假设，并对体内、外的生物学实验进行预测，最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。 系统生物学的工作流程： 系统生物学的基本工作流程有这样四个阶段。首先是对选定的某一生物系统的所有组分进行了解和确定，描绘出该系统的结构，包括基因相互作用网络和代谢途径，以及细胞内和细胞间的作用机理，以此构造出一个初步的系统模型。第二步是系统地改变被研究对象的内部组成成分（如基因突变）或外部生长条件，然后观测在这些情况下系统组分或结构
基因组学的研究内容
基因组学的研究内容 结构基因组学： 基因定位；基因组作图；测定核苷酸序列 功能基因组学：又称后基因组学（postgenomics基因的识别、鉴定、克隆；基因结构、功能及其相互关系；基因表达调控的研究 蛋白质组学： 鉴定蛋白质的产生过程、结构、功能和相互作用方式 遗传图谱 （genetic map）采用遗传分析的方法将基因或其它dNA序列标定在染色体上构建连锁图。 遗传标记： 有可以识别的标记，才能确定目标的方位及彼此之间的相对位置。 构建遗传图谱 就是寻找基因组不同位置上的特征标记。包括： 形态标记； 细胞学标记； 生化标记；DNA 分子标记 所有的标记都必须具有多态性！所有多态性都是基因突变的结果！ 形态标记： 形态性状：株高、颜色、白化症等，又称表型标记。 数量少，很多突变是致死的，受环境、生育期等因素的影响 控制性状的其实是基因，所以形态标记实质上就是基因标记。
细胞学标记 明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数量特征 ：染色体的核型、染色体的带型、染色 体的结构变异、染色体的数目变异。优点：不受环境影响。缺点：数量少、费力、费时、对生物体的生长发育不利 生化标记 又称蛋白质标记 就是利用蛋白质的多态性作为遗传标记。 如：同工酶、贮藏蛋白 优点： 数量较多，受环境影响小 ?
缺点： 受发育时间的影响、有组织特异性、只反映基因编码区的信息 DNA 分子标记： 简称分子标记以 DNA 序列的多态性作为遗传标记 优点： ? 不受时间和环境的限制 ? 遍布整个基因组，数量无限 ?
不影响性状表达 ? 自然存在的变异丰富，多态性好 ? 共显性，能鉴别纯合体和杂合体 限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism ， RFLP ） DNA 序列能或不能被某一酶酶切，
分子生物学知识点归纳
分子生物学 1．DNA的一级结构：指DNA分子中核苷酸的排列顺序。 2．DNA的二级结构：指两条DNA单链形成的双螺旋结构、三股螺旋结构以及四股螺旋结构。 3．DNA的三级结构：双链DNA进一步扭曲盘旋形成的超螺旋结构。 4．DNA的甲基化：DNA的一级结构中，有一些碱基可以通过加上一个甲基而被修饰，称为DNA的甲基化。甲基化修饰在原核生物DNA中多为对一些酶切位点的修饰，其作用是对自身DNA产生保护作用。真核生物中的DNA甲基化则在基因表达调控中有重要作用。真核生物DNA中，几乎所有的甲基化都发生于二核苷酸序列5’-CG-3’的C上，即5’-mCG-3’. 5．CG岛：基因组DNA中大部分CG二核苷酸是高度甲基化的,但有些成簇的、稳定的非甲基化的CG小片段,称为CG岛,存在于整个基因组中。“CG”岛特点是G+C含量高以及大部分CG二核苷酸缺乏甲基化。6．DNA双螺旋结构模型要点： （1）DNA是反向平行的互补双链结构。 （2）DNA双链是右手螺旋结构。螺旋每旋转一周包含了10对碱基，螺距为3.4nm. DNA双链说形成的螺旋直径为2 nm。每个碱基旋转角度为36度。DNA双螺旋分子表面存在一个大沟和一个小沟，目前 认为这些沟状结构与蛋白质和DNA间的识别有关。 （3）疏水力和氢键维系DNA双螺旋结构的稳定。DNA双链结构的稳定横向依靠两条链互补碱基间的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持。 7．核小体的组成： 染色质的基本组成单位被称为核小体，由DNA和5种组蛋白H1,H2A,H2B,H3和H4共同构成。各两分子的H2A,H2B,H3和H4共同构成八聚体的核心组蛋白，DNA双螺旋缠绕在这一核心上形成核小体的核心颗粒。 核小体的核心颗粒之间再由DNA和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠样结构。 8．顺反子（Cistron）：由结构基因转录生成的RNA序列亦称为顺反子。 9．单顺反子（monocistron）：真核生物的一个结构基因与相应的调控区组成一个完整的基因，即一个表达单位，转录物为一个单顺反子。从一条mRNA只能翻译出一条多肽链。 10．多顺反子(polycistron): 原核生物具有操纵子结构，几个结构基因转录在一条mRNA链上，因而转录物为多顺反子。每个顺反子分别翻译出各自的蛋白质。 11．原核生物mRNA结构的特点: (1) 原核生物mRNA往往是多顺反子的，即每分子mRNA带有几种蛋白质的遗传信息。 （2）mRNA 5‘端无帽子结构，3‘端无多聚A尾。 （3）mRNA一般没有修饰碱基。 12．真核生物mRNA结构的特点： （1）5‘端有帽子结构。即7－甲基鸟嘌呤－三磷酸鸟苷m7GpppN。 （2）3‘端大多数带有多聚腺苷酸尾巴。 （3）分子中可能有修饰碱基，主要有甲基化。 （4）分子中有编码区和非编码区。 14．tRNA的结构特点 （1）tRNA是单链小分子。 （2）tRNA含有很多稀有碱基。 （3）tRNA的5‘端总是磷酸化，5’末端核苷酸往往是pG. （4）tRNA的3‘端是CCA－OH序列。是氨基酸的结合部位。 （5）tRNA的二级结构形状类似于三叶草，含二氢尿嘧啶环（D环）、T环和反密码子环。 （6）tRNA的三级结构是倒L型。D环和T环在L的拐角上。 15．rRNA （1）rRNA是细胞内含量最丰富的RNA，它们与核糖体蛋白共同构成核糖体，后者是蛋白质合成的场所。 （2）核糖体和rRNA一般都用沉降系数S表示大小。原核生物核糖体的沉降系数为70S，由50S和30S 两个大小亚基组成，30S小亚基含有16SrRNA和21种蛋白质。50S大亚基含有23S和5SrRNA以及 34种蛋白质。真核生物沉降系数为80S，由大小亚基组成。40S小亚基含有18SrRNA和30多种蛋 白质。60SrRNA含有5S、5.8S和28SrRNA 以及大约45种蛋白质。 16．核酶（ribozyme）：某些RNA分子能催化自身或其他RNA分子进行化学反应，即具有酶样的催化活性，这类具有催化活力的RNA称为核酶。核酶分为3类：(1) 异体催化的剪切型。（2）自体催化的剪切型（3）内含子的自我剪切型。 17．核内不均一RNA（hnRNA）：真核生物转录生成的mRNA前体即为hnRNA。这类mRNA前体必须经过一系列的加工处理才能变成成熟的mRNA。加工过程的主要环节包括：（1）5‘端加帽（2）3’端加尾（3）内含子的切除和外显子的连接（4）分子内部的甲基化修饰（5）核苷酸序列的编辑作用。 18．miRNA:是一种单链小分子RNA，广泛存在于真核生物中，是一组不编码蛋白质的短序列RNA，其特点就是高度的保守性、时序性和组织特异性。研究表明miRNA可能决定组织和细胞的功能特异性，也可能参与了复杂的基因调控，对组织的发育起重要作用。 19．siRNA：小干扰RNA。是人工合成的短的双链RNA，它可抑制细胞内特定基因的表达，导致转录后基因失
基因组学(结构基因组学和功能基因组学).
问:基因组学、转录组学、蛋白质组学、结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学研究有哪些特点? 答:人类基因组计划完成后生物科学进入了人类后基因组时代,即大规模开展基因组生物学功能研究和应用研究的时代。在这个时代,生命科学的主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。以功能基因组学为代表的后基因组时代主要为利用基因组学提供的信息。 基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(struc tural genomics和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段,以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段,是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能,它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。 功能基因组学(functional genomics又往往被称为后基因组学(postgenomics,它利用结构基因组所提供的信息和产物,发展和应用新的实验手段,通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。 基因的功能包括:生物学功能,如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰;细胞学功能,如参与细胞间和细胞内信号传递途径;发育上功能,如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交,差示筛选,cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等,但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生,包括基因表达的系统分析,cDNA微阵列,DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异,因此需要建立模式生物体。 功能基因组学
麻省理工大学课件：系统微生物学11-基因组学I(笔记)
20.106J – Systems Microbiology Lecture 11 Prof. DeLong ?Chapter 15 – Brock Genomics o DNA sequencing technology – things have really changed. There’s a real race going on for who can develop the best technology Human genome project: only around 30,000 genes in the human code. The day is not at all far off when doctors will read people’s genomes to discover what their inherent risks are. The human genome project involved two main groups – one more commercially based (J. Craig Venter – Celera), and one more public, open source, with funding from NIH (Francis Collins – NHGRI). Also the Sanger Centre, Whitehead Institute… The human genome project drove innovation in biotechnology. Two major technological benefits: o Stimulated development of high throughput methods – the assembly line. It’s not just the individual with a pipette any more – it’s more like a factory approach (which matters for the social aspect of how science works). However, this might work back in the other direction as efficient machines develop… o Reliance on computational tools for data mining and visualization of biological information Biology is rapidly becoming informational science – bioinformatics and computational biology. DNA sequencing o Sanger’s technique Uses primer extension and DNA polymerase Dideoxynucleotides halt the replication at particular base pairs. Then you run for length on a slab gel, and you can tell which base pairs are at which locations, reading off the sequence and recording them manually. o Later people realized that you can use fluorescent labels instead of radiolabels. This meant that you didn’t have to deal with radioactivity It also meant that you could run them all in one lane. Instead of a slab gel, people use a thin tube, with a fluorescence detector automatically reading the wavelengths as they come out the other end. This method is fast and accurate
遗传学重点名词解释
Chapter 1 性状（character）: 生物体所表现的明显的能够遗传的特征。 单位性状（unit character）：一个基因或一组基因所决定的一个性状，作为一个遗传单位进行传导。 相对性状(contrasting character):遗传学中同一单位性状的相对差异。 真实遗传（true-breeding）自带性状永远与亲代性状相同的遗传方式。 纯系（pure line）：能够进行真是遗传的品种。 三个假说：（1）遗传因子成对存在（颗粒遗传因子） （2）显隐性（3）分离 表型（phenotype）:个体形状的外在表现。 基因型（genotype）:决定个体表型的基因形式。 等位基因（allele）：一个基因的不同形式，是由突变形成的。 纯合体(homozygote):基因座上有两个相同的等位基因，就这个基因座而言，这种个体或细胞成为纯合体。 杂合体（heterozygote）:基因座上有两个不同的等位基因。 侧交：杂交产生的后代与隐性纯合亲本交配以检测自带个体基因型。 自由组合定律：配子形成后，同一基因的等位基因分离，非等位基因自由组合。 染色体（chromosome）常由脱氧核糖核酸、蛋白质和少量核糖核酸组成的线状或棒状物，是生物主要遗传物质的载体。 染色质（euchromatin）:用碱性染料染色时着色浅的部位，是构成染色体DNA 的主体，在间期呈高度分散状态。 异染色质（heterochromatin）:用碱性染色质染色时着色深的部位，又分为组成型染色质. 组成型染色质（constitutive heterochromatin）: 在染色体上的大小和位置恒定，在间期时，仍保持螺旋化。如着丝粒。 兼性异染色体(facultative heterochromatin.): 起源于常染色质，在个体发育的特定阶段可转变成异染色质。如x染色体失活。 着丝粒（centromeres）：每个染色体上都有一个高度浓缩的区域。 核型分析（karyotype）:是指某一物种染色体的组成，通常用中期染色体的照片，铵长臂的大小或总的长度排列，用来表明物种的特点以及和亲缘种之间的进化关系。 带型（banding patterns）：用特定的染料对染色体染色后，会出现深浅不一的条带，条带的位置和大小既有高度的染色体的专一性。 端粒（tele mere）: 真核生物染色体的末端，有许多成串短的序列组成。 端粒的功能：稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿前导链和后滞链5’末端在消除RNA 引物后造成的空缺。 细胞周期（cell cycle）：一次分裂的开始到下一次分裂的开始的这段时间。 姐妹染色单体（sister chromosome）：染色体复制，着丝粒的DNA也复制，尽管仅能看到一个着丝粒。复制了的染色体是两个完全一样的拷贝。 G1 S关卡：检测细胞大小和DNA是否受损伤。 G2 M关卡：细胞进入有丝分裂之前检测细胞的生理状态。（如果DNA复制
真菌生命树的系统发生和系统基因组学
真菌生命树的系统发生和系统基因组学 近二三十年来，分子系统发生学从最初的建立到不断发展，已成为真菌的比较生物学的重要研究手段。曾经仅局限于分类学的系统树如今已广泛地应用到真菌生物学中并为了解主要生命形式的进化、描述复杂的生物群落以及实验生物学的预测提供了广泛的进化进化理论基础。在基因组领域这一趋势愈发显著，系统发生学和基因组学逐渐结合到一起并孕育出了一门崭新的学科—系统基因组学。虽然这是一门年轻的学科，但它已经应用到通过进化关系来预测同源性和不规则基因，以及基于基因组范围的对离散同源序列数据基因组的最大量—至少是大量—的采样对比分析。下面，让我们来了解一些目前这一领域的相关进展：（i）基于多基因系统发育的真菌系统发生学目前的地位；（ii）目前在分类真菌界里的进化关系中的进化假说；（iii）通过基因组采样来推断进化关系的应用。 真菌分子系统学 作为真菌分子系统发育的第一个领域，rRNA在鉴定推断这一界的系统发生关系时发挥了极其重要的关系。rRNA以各种形态广泛分布在自然界中，含有核苷酸保守区域，并以此为基础促进了宇宙原初物种的进化。既而，rRNA核苷酸数据的收集和排序也因此变得浅显易懂并使真菌分子系统发生的研究从上世纪90年代开始呈指数级增长。虽然这些分析仅是基于少量的数据，但是针对真菌和类真菌的系统发生的研究已取得了大量的里程碑式的发现。这些发现包括异鞭毛水霉菌和黏液菌的胞外替换，动物界和真菌界间的封闭进化关系识别，壶菌，结合菌，担子菌，子囊菌的单元菌物鉴定，子囊菌和担子菌的单源支持及他们间的姊妹组关系。 ??尽管取得了这些进展，由于rRNA数据仅限于与之相关的功能，要不断地了解真菌世界的进化过程还需要掌握更多相似不同源基因，特别是蛋白质编码的基因。由于在真菌系统中最大的两个RNA聚合酶（RPB1 RPB2）和翻译延伸因子TEF广泛地得到应用，PCR技术和测序引物也随之得到极大发展。这些基因提供了对rRNA系统发育的测评支持，并提供了更多形态学和生物学上的稳定性测试,他们还提供了起始多基因系统发生产生的未加工数据，致使真菌系统发生从基因树形式过渡到物种树。 ??为使多基因系统发生得到进一步发展，真菌系统协会创办了Research Coordination Network Deep Hypha.该协会的主要宗旨在于加快收集真菌系统生命树的多基因序列数据采集。这也是AFTOL工程的贡献之一。该工程推动了以下六方面的核苷酸序列采集：细胞核小亚基rRNA，细胞核大亚基rRNA，线粒体小亚基rRNA，RPB1，RPB2和TEF---真菌中目和科的分类单元目标集（Lutzoni et al., 2004）。AFTOL筹集了2000多个分类单元的5000多条公开可用序列并发展了真菌中额外引物的数据采集（更多完整序列及引物请登录WASABI研办的网站：https://www.wendangku.net/doc/cb7711118.html, Kauffet al.,2007]）。在多基因数据集的采集日趋完善的同时，基于模型的复杂核苷酸序列数据集系统发生分析算法也在不断发展。由于电脑处理器愈发强大以及相关计算分析软件的支撑(如:RAxML [Stamatakis,2006] GARLI [Zwickl,2008] MRBAYES[Ronquist and Huelsenbeck, 2003] and PhyloBayes [Lartillot and Philippe,2004] )，对大型多基因数据集的最大似然估计和贝叶斯计算如今也得到广泛应用。今年来对多基因编码数据的强化分析也提高了系统发生的分辨率测算(Matheny et.al.,2007; Hofstetter et.al.,2007)，并且证明了蛋白质编码的基因RPB1，RPB2和TEF比rRNA基因拥有更高层次的系统发生信息量（Townsend,2007; schoch et.al.,2009)。当我们把筹集相对大的多基因序列以及分析他们的能力有机地结合在一起时，我们就获得了目前对于真菌进化的最精确的了解。 真菌生命树 这里提到的真菌生命树，我们是指单源种的真菌界以及其下的各个亚门中所包含的。简明起见，这里不再讨论真菌以外的其它门类（例如：卵菌门），尽管他们很重要并且很多学者也在研究。我们的讨论将集中在更高级的分类学中，侧重于真菌进化中主要的真菌进化枝。
基因组学技术与原理v2
第2代测序技术 共同点：1、首先也是将基因组DNA随机切割成小片段DNA分子，然后在体外给这些小片段分子的末端连接上接头制成文库，也可以使用配对标签（mate-paired tag）制成跨步文库（jumping libraries）。2、通过原位polon、微乳液PCR（emulsion PCR）或桥式PCR（bridge PCR）等方法获得测序模板。这些方法有一个共同点，那就是任何一个小片段DNA分子的PCR扩增产物都是在空间上聚集的：原位polony法和桥式PCR法中所有的产物都集中在平板的某处，在微乳液PCR法（emulsion PCR）中所有的产物都集中在微珠的表面。3、真正的测序反应本身和传统测序法一样，是由重复的聚合酶促反应和最后的荧光读取分析反应组 一、ABI SOLiD技术平台 SOLiD使用连接法测序获得基于“双碱基编码原理”的SOLiD颜色编码序列，随后的数据分析比较原始颜色序列与转换成颜色编码的参考序列，把SOLiD颜色序列定位到reference上，同时校正测序错误，并可结合原始颜色序列的质量信息发现潜在SNP位点。 (1) 测序实验流程： 1、文库制备：随机片段文库、末端配对文库 2、模板磁珠制备：油包水微型反应体系； DNA片段在磁珠上扩增 3、磁珠固定：磁珠随机固定在测序玻片表面；可增大每个测序玻片上的磁珠密度 4、边连接边测序：四色荧光标记寡核苷酸；边连接边测序 5、测序引物重置：每一个模板选用5个引物进行连接反应测序 (2) 技术特点： 高通量，SOLiD 4.0每个测序反应能够获得50G的数据量； 高准确性，每个DNA碱基检测2次，增加了序列读取的准确性； 高稳定性，测序时采用连接反应，有效地解决了多聚核苷酸序列难读取的问题； 系统中两个独立控制的流动池和条码标定技术运用可以在单个测序中做很多不同的样品。 （3）详细过程 1. SOLiD文库构建 使用SOLiD测序时，可根据实际需要，制备片段文库(fragment library)或末端配对文库(mate-paired library)。制备片段文库就是在短DNA片段（60～110 bp）两端加上SOLiD接头（P1、P2 adapter）。而制备末端配对文库，先通过DNA环化、Ecop15I酶切等步骤截取长DNA片段（600bp到10kb）两末端各25 bp进行连接，然后在该连接产物两端加上SOLiD接头。两种文库的最终产物都是两端分别带有P1、P2 adapter的DNA双链，插入片段及测序接头总长为120～180 bp。 2 油包水PCR 文库制备得到大量末端带P1、P2 adapter但内部插入序列不同的DNA双链模板。和普通PCR一样，油包水PCR 也是在水溶液进行反应，该水相含PCR所需试剂，DNA模板及可分别与P1、P2 adapter结合的P1、P2 PCR引物。但与普通PCR不同的是，P1引物固定在P1磁珠球形表面 (SOLiD将这种表面固定着大量P1引物的磁珠称为P1磁珠)。PCR反应过程中磁珠表面的P1引物可以和变性模板的P1 adapter负链结合，引导模板合成，这样一来，P1引物引导合成的DNA链也就被固定到P1磁珠表面了。 油包水PCR最大的特点是可以形成数目庞大的独立反应空间以进行DNA扩增。其关键技术是“注水到油”，基本过程是在PCR反应前，将包含PCR所有反应成分的水溶液注入到高速旋转的矿物油表面，水溶液瞬间形成无数个被矿物油包裹的小水滴。这些小水滴就构成了独立的PCR反应空间。理想状态下，每个小水滴只含一个DNA模板和一个P1磁珠，由于水相中的P2引物和磁珠表面的P1引物所介导的PCR反应，这个DNA模板的拷贝数量呈指数级增加，PCR反应结束后，P1磁珠表面就固定有拷贝数目巨大的同来源DNA模板扩增产物。 3. 含DNA模板P1磁珠的固定 SOLiD测序反应在SOLiD玻片表面进行。含有DNA模板的P1磁珠共价结合在SOLiD玻片表面。磁珠是SOLiD测序的最小单元。每个磁珠SOLiD测序后形成一条序列。 4. SOLiD双碱基编码原理及测序流程 SOLiD“双碱基编码原理”实质上是阐明了荧光探针的颜色类型与探针编码区碱基对的对应关系。SOLiD连接反应的底物是8碱基单链荧光探针混合物。连接反应中，这些探针按照碱基互补规则与单链DNA模板链配对。探针5’末端可分别标记“CY5，Texas Red，CY3，6-FAMTM”4种颜色的荧光染料，并且这四种颜色用数字“3，2，1，0”示