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基因组学第二三章

2024-07-10 10:41:44   1  举报

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基因组学第二三章的思维导图

基因组学

杨金水

笔记

考研

生物信息学

学校教育

学习笔记

作者其他创作

大纲/内容

基因组测序技术

DNA复制

DNA聚合酶Ⅰ

复制时可有效掺入双脱氧核苷酸或其它修饰类似物（如荧光标记）; 具有较高的加工性能; 在缺少外切核酸酶活性时仍然具有很高的保真度: 能产生清晰的一致的信号用于读序。 天然DNA聚合酶不能直接用于DNA测序,必须进行改造。

测序用的DNA聚合酶

1)  Klenow (E. coli DNA聚合酶片段):加工性能低（~15 nt )，具5’-3'和3’—5外切核酸酶活性;已弃用 2)  T7 DNA Pol:需硫氧还蛋白辅助，加工性能达~800nt，具3’-5’外切核酸酶活性，保真度高;常规测序 3)  Taq DNA Pol:耐热聚合酶(最适温度720 c，100nt/sec），缺3'-5外切核酸酶活性,保真度低,错配率1/9 000，合成3'-端具A突出;PCR测序 4)  Pfu DNA Pol:耐热聚合酶(最适温度720C，10 nt/sec），具3’-5外切核酸酶活性，保真度高，错配率1.3/106，3'-端平端,加工性能差;辅助PCR测序

测序

第一代测序

1)间断测序(双脱氧核苷酸) 2)单一测序(单一模板DNA) 3)携带标记(同位素或荧光) 4)限长测序(长度有限)

Sanger测序

第二代测序

1）连续测序（焦磷酸反应) 2）平行测序（芯片设计) 3）自动化测序（荧光判读) 4）高通量测序(达到Gb级)

焦磷糖测序

第三代测序

1)基于单分子DNA合成的实时测序 2)纳米孔单分子DNA电流阻遏(current blockage)测序; 3)纳米孔单分子DNA碱基序列的电子阅读。 目前单分子DNA测序技术总体上极不成熟。

全基因组测序

鸟枪法测序

将基因组DNA随机断裂后克隆，随后根据载体插入位点序列设计通用引物自动化两端测序。 两端序列为读序，可输入计算机拼接为重叠群(Contig)。

1）流感嗜血杆菌基因组测序

2）人类基因组测序

3）水稻基因组测序

质量判断

基因组DNA随机克隆后，采取克隆DNA两端测序。获得的测序称为读序(reads )可以根据序列的重叠依次排序组成重叠群(Contig）。 这些Contig的质量判断引入了一个统计学的估算，即Contig N50。大于Contig N50的重叠群可被入选，进入下一步的组装。

遗传图

遗传图距

染色体标记

相对位置

分子路标（染色体标记）

座位

染色体上经遗传分析确定的某个位置

位点

位点是指基因组物理图上某一确定的DNA顺序

最早发现的分析路标RFLD

1)  处于染色体上的位置相对固定;

2)  同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变;

3）同一凝胶电泳可显示等位区段不同多态性片段，表现为共显性。

4）需要用Southern杂交检测显示。

第二代分子标记SSR

如何检测

根据保守序列设计引物

1）在基因组中分布均匀; 2)  可用DNA测序凝胶直接显示，检测方便; 3）杂合子DNA多态性表现共显性; 4）群体中SSR标记的多态性信息量高。

SNP标记

1)  DNA单链的每个碱基位置可有4种选择:A，T，C, G ,即4种可能的多态性。因此SNP可由核苷酸代换产生; 2)  人类基因组平均600bp含一个SNP，密度高，分布均一; 3)  人类基因组SNP总量大于500万; 4）紧密连锁的SNP可组成单倍型(Haplotype)，便于构建进化树; 5)  SNP的缺点︰需要DNA测序或芯片杂交确定，费用较高。

群体多态性组成频率(PIC)

多态性信息量(polymorphic information content,PIC)PIC用来表示群体中某一位点多态性的程度:

大肠杆菌遗传作图

大肠杆菌的遗传图绘制主要采取结合转移方法。 通过转移供体染色体片段与受体细菌同源DNA发生重组与交换,可绘制遗传遗传图。 遗传图图距以转移时间计算，图距单位为分钟。

物理图

实物图

物理距离

大分子DNA

制备——琼脂糖包埋法 酶切——稀有酶切位点限制酶 分离——脉冲电泳分离 克隆——载体设计

叠连群

获得大分子DNA克隆后，必须将彼此重叠的大分子DNA克隆依次排列。 由连续重叠的一组克隆DNA组建的克隆群称为叠连群或重叠群( contig )，是初始的基因组物理图。

辐射杂种