第三节基因组教案.doc

第三节基因组教案
第三节 基因组
教学目标：1、掌握基因组的概念的定义、基因组的特点和人类 基因组，各类生物基因组的特点。
2、掌握基因组的染色体的单倍体、遗传图谱、基因图谱、物理图谱、序列图谱的定义
3、熟悉遗传图谱和基因图谱
4、了解人类基因的应用
教学重点：1、掌握基因组的相关定义、基因组的特点和人类基因组
2、掌握基因组的染色体的单倍体、遗传图谱、基因图谱、物理图谱、序列图谱的义
教学难点：遗传图谱、基因图谱、物理图谱、序列图谱
教学课时：6时
教学方法：利用多媒体与视频作辅助教学、讲授教学
教学内容：
从简单的病毒到复杂的高等动植物细胞，都有一套决定于生物基本特征和功能的遗传信息，贮存于病毒或细胞的核酸中；RNA和蛋白质的结构信息都以基因的形式贮存于DNA（或RNA）中；DNA中有大量非编码序列，在真核生物中高达95%以上；含有一种生物的一整套遗传信息的遗传物质，称为基因组。病毒、原核生物与真核生物所贮存的遗传信息量有巨大的差别，其基因组的结构与组织形式上也各有特点。
一、基因组的定义：
基因组：一个细胞或者生物体所携带的一套完整的单倍体（单倍体：是体细胞染色体组数等于本物种配子染色体组数的个体）序列（DNA分子是由4种核苷酸（A,T,G,C）排列组成，DNA序列就是组成某一DNA分子的核苷酸的排列次序。），包括全套基因和间隔序列。可是基因组测序的结果发现基因编码序列只占整个基因组序列的很小一部分。因此，基因组是指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。所有生命都具有指令其生长发育、维持其结构与功能所必需的遗传信息，生物中携带遗传信息的遗传物质的总和称为基因组。说的更确切些，核基因组是单倍体细胞核内的全部 DNA分子；线粒体基因组则是一个线粒体所包含的全部DNA分子；叶绿体基因组则是一个叶绿体所包含的全部DNA分子。对细菌和噬菌体（噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的细菌病毒的总称）而言，它们的基因组是单个染色体上所含的全部基因。而真核生物的基因组是维持配子或配子体正常功能的最基本的一套染色体与其所携带的全部基因。基因组不是简单的基因随机组合，而是有功能性的高级结构。中国研究人员成功破高山倭wēi蛙基因组 迄今为止破译的首个现代蛙类基因组。
二、基因组的结构特点
细菌和真核生物基因组与高等真核生物和低等真核生物基因组之间，基因结构和基因在基因组中的组织方式有显著不同。细菌和大多数低等真核生物有高度复杂的高基因密度的小基因组，基因组的大部分是可表达的单一DNA顺序，其特点是基因小，没有内含子。而高级真核生物的基因组大，主要是非编码的DNA，可以是单一顺序或重复顺序。基因大小变化很大，包含多个内含子，内含子一般比外显子大。在细菌中，基因经常根据功能成簇排列成操纵子，但在真核生物中很少。
结构：指不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排列情况。
功能：贮存和表达遗传信息
特点：1）、基因组储存了生物体整套的遗传信息
基因组：泛指一个细胞或病毒的全部遗传信息。在真核生物体中，基因组是指一套完整单倍体DNA(染色体DNA)和线粒体DNA的全部序列，既包括编码序列，也包括大量存在的非编码序列。
人类基因组包含22条常染色体和X、Y两条性染色体上的全部遗传物质（核基因组）以与胞浆线粒体上的遗传物质（线粒体基因组）。某些病毒的基因组由RNA组成。
2）、不同生物基因组蕴含的遗传信息量有着巨大的差别
基因组的大小通常以其DNA含量来表示，单倍体基因组中的全部DNA量称为C值；DNA的长度是根据碱基对的多少推算出来的。各门生物存在着一个C值范围，在每一门中随着生物复杂性的增加，其基因组大小的最低程度也随之增加。
不同生物的基因组大小差异很大。基因组大小和DNA含量随着生物进化复杂程度的增加以与生物结构和功能复杂程度的增加而逐步上升；
高等生物具有比低等生物更复杂的生命活动，所以，理论上应该是它们的C值也应该更高。但是事实上C值没有体现出与物种进化程度相关的趋势。高等生物的C值不一定就意味着它的C值高于比它低等的生物。这种生物学上的DNA总量的比较和矛盾，称为C值悖论。
C值矛盾：如人的C值只有109bp，肺鱼的C值为1011bp；
基因组的大小与基因的数目没有直接的线性关系。
3）、不同生物基因组的结构与组织形式也明显不同
原核生物的基因组一般较小，结构比较简单；病毒基因组的大小和结构差异较大；真核生物基因组一般较庞大，但结构基因在基因组中所占的比例较小，其中编码序列更小，且存在大量重复序列；人的基因组中只有2~3% 的DNA序列是编码序列。
4）、不同的生物体，其基因组的大小和复杂程度各不相同，进化程度越高的生物其基因组越复杂。
真核生物、原核生物和病毒的基因组有不同的特点：
原核生物的基因组一般较小，结构比较简单；病毒基因组的大小和结构差异较大；核生物基因组一般较庞大，但结构基因在基因组中所占的比例较小，其中编码序列更小，且存在大量重复序列；人的基因组中只有2~3% 的DNA序列是编码序列。
一）、真核生物基因组特点：
1.基因组较大。真核生物的基因组由多条线形的染色体构成，每条染色体有一个线形的DNA分子，每个DNA分子有多个复制起点；
2.不存在操纵子结构。真核生物的同一个基因簇的基因，不会像原核生物的操纵子结构那样，转录到同一个mRNA上；
3.存在大量的重复序列。真核生物的基因组里存在大量重复序列，通过其重复程度可将其分成高度重复序列、中度重复序列、低度重复序列和单一序列；
4.有断裂基因。大多数真核生物为蛋白质编码的基因都含有“居间序列”，即不为多肽编码，其转录产物在mRNA前体的加工过程中被切除的成分；
5.真核生物基因转录产物为单顺反子；
6.功能相关基因构成各种基因家族。
二）原核生物基因组特点
1.基因组较小，通常只有一个环形或线形的DNA分子；
2.通常只有一个DNA复制起点；
3.非编码区主要是调控序列；
4.存在可移动的DNA序列；
5.基因密度非常高，基因组中编码区大于非编码区；
6.结构基因没有内含子，多为 单拷贝，结构基因无重叠现象；基因重叠：指基因组DNA中某些序列被两个或两个以上的基因所共用。这些基因序列之间互相有重叠，所以称基因重叠
7.重复序列很少，重复片段为转座子（转座因子(TE) 是细胞中能改变自身位置的一段DNA序列）；转座因子改变位置，如：从染色体的一个位置转移到另一个位置，或者从质粒转移到染色体的行为称为转座。
8.有编码同工酶的等基因；
9.基因组的大部分序列是用来编码蛋白质的，基因之间的间隔序列很短；
10. 广泛存在操纵子结构。
操纵子是指数个功能上相关的基因串联在一起,连同上游的调控区和 下游的转录终止信号，构成一个基因的表达单位。
三）病毒基因组特点
1. 不同病毒基因组大小相差较大；
2.不同病毒基因组可以是不同结构的核酸；
3. 除逆转录病毒外，通常为单倍体基因组（某物种的基因组称之为它的单倍体基因组）；
4.有的病毒基因组是连续的，有的病毒基因组分节段；
5. 有的基因有内含子；
6. 病毒基因组大部分为编码序列；
7. 基因重叠。即同一段DNA片段能够编码两种或两种以上的蛋白质分子，这种现象在其他生物细胞中仅见于线粒体和质粒DNA
三、基因组的染色体倍数性和数目
基因的剂量：指一个细胞中某基因的拷贝数。将一个细胞中特定基因的拷贝数目定义为剂量，而整个基因组的拷贝数被定义为细胞的倍数性，在真核生物中这就是染色体的数目。真核细胞如只有一组染色体则为单倍体，有两组则为二倍体。细胞的倍数性——指细胞中整套染色体的拷贝数，真核细胞就是指染色体的数目，如2倍体细胞，4倍体细胞等
在真核生物中，一倍体数目是代表基因组一份拷贝的染色的数目，即一套染色体中染色体的数目。单倍数是配子（配子是指生物进行有性繁殖时由生殖细胞所产生的成熟性细胞。例如，精子和卵子。）中染色体的数目，在大多数真核生物中，配子包含一套染色体，二倍体数目为大多数动物体细胞中染色体总数。C值是单倍体基因组中DNA的总量，它可用碱基对、分子量来表示。有时染色体倍数性可用C值表示，如二倍体细胞为2C.。核型是描述总染色体数目和性染色体构象的方式。在异常细胞中，核型增加表示特定染色体异常 。
四、遗传图谱、基因图谱、物理图谱、序列图谱
1、遗传图谱
定义：某一物种的染色体图谱（也就是我们所知的连锁图谱），显示所知的基因和/或遗传标记的相对位置，而不是在每条染色体上特殊的物理位置。
它是以具有遗传多态性（遗传多态性：同一群体中两种或两种以上变异类型并存的现象，其中最少的一种类型也并非由于反复突变才得以维持，并且变异类型不包括连续性变异如人的高度等。）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。它的原理是真核生物遗传过程中会发生减数分裂，此过程中染色体要进行重组和交换，这种重组和交换概率会随着染色体上任意两点间相对距离的远近而发生相应的变化。由此就可以推断出同一条染色体两点间的相对距离和位置关系，得到的这张图谱也就只能显示标记之间的相对距离。如果同一条染色体上的两个基因相对距离越长，那么他们减数分裂发生重组的概率将越大，共同遗传的概率也就越小。因此可以根据他们后代性状的分离可以判断他们的交换率，也就可以判断他们在遗传图谱上的相对距离。我们称这一相对距离为遗传距离，由此构建的图谱被称为遗传图谱。
主要作用：通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率，确定他们的相对距离，一般用厘摩(cM，即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多，但是在DNA多态性技术未开发时，鉴定的连锁图很少，随着DNA多态性的开发，使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性)；80年代后出现的有STR(短串联重复序列，又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。
构建遗传图谱的基本方法：杂交实验和家系分析
首先要根据遗传材料选择合适的作图群体,再应用分子标记技术对基因型进行标记分析,确定标记间的连锁关系.主要包括构建合适的遗传群体,包括亲本的选择,分离群体类型的选择与群体大小的确定等；利用合适的分子标记进行分析；利用计算机软件进行图谱构建,建立标记间的连锁排序和遗传距离； 利用计算机软件绘出遗传图谱这几个部分.
构建连锁图谱是基于染色体的交换与重组上的.在细胞减数分裂时,非同源染色体上的基因相互独立自由组合,同源染色体上的基因产生交换与重组.位于同一染色体上的相邻基因在减数分裂过程中表现为基因连锁,如果同一条染色体上的两个基因相对距离越长,那么他们减数分裂发生重组的概率将越大,共同遗传的概率也就越小.因此可以根据他们后代性状的分离可以判断他们的交换率,也就可以判断他们在遗传图谱上的相对距离.一般用重组率来表示基因间的遗传距离,图距单位用厘摩表示,一个厘摩的大小相当于1%的重组率.
2、基因图谱
基因图谱是鉴别人类目前认为的全部6万~10万个基因，其中包括决定各类RNA的基因。了解基因行使得功能与其在全部基因中所占的百分比，弄清全部基因以与基因组中其他序列的结构与功能，才是人类基因组计划的最终目标。
基因图谱是用以表示基因在一个DNA分子(染色体或质粒)上相对位置、连锁关系或物理组成(序列)的图示.
基因图谱就是31亿个“字母”——A、T、G、C的排列组合。对生物的基因进行鉴定，此测定它的染色体上的特定为止，然后用图的方式把他表示出来，就行成了基因图谱。
基因图谱的主要作用：
中国人有自己的基因背景，有着悠久历史、文化传统的中华民族，在长期的进化发展中形成了自身独特的生活方式和习惯，对环境适应和疾病的发生也有其不同于其他族群和群体之处。建立中国人和亚洲人的参照基因组图谱，对中华民族的医疗卫生事业和健康产业发展，有着不言而喻的重要性和必要性。 如人们想知道为什么肝病、鼻咽癌等疾病在中国人群里发病率非常高，有些病，如中国人很普通的流行性感冒，对于白种人来说可能非常厉害。因此想了解中国人自己的遗传背景，就先要把中国人自己的基因测定清楚。
1）如果有了自己的基因图谱，就可以知道自己和疾病之间的关系。
如知道自己得糖尿病的几率比较高，就可以控制饮食，提前锻炼，经常去检查身体，提早治疗。人类的基因决定了人的生老病死，它存在于人体每一个细胞内的脱氧核糖核酸分子即DNA分子。DNA分子在细胞核内的染色体上，由两条相互盘绕的链组成，每一条链都是由单一成分首位相接纵向排列而成，这种单一成分被称为碱基（因为这些化合物溶于水中能形成碱性溶液）。碱基有4种，分别简写为A、T、G、C。它们排列组合构成了基因。
2）个人基因图谱承载着个人的全部生命秘密，个体今后的兴趣、爱好，体能，饮食习惯、性格与各种潜在的遗传病等都清楚地写在个人的基因图谱上。
3）个人基因图谱最成功的应用应该是预测遗传疾病。
科学家已发现了大约1400种遗传疾病基因。具有遗传病家族史的人，只要做一张个人基因图谱检测，在医生的帮助下就可以知道患有何种遗传病、何时发病、何时治疗等信息。这是最乐观的、对部分遗传病的预测。但是人类的大部分遗传疾病病因十分复杂，大多数情况下一种遗传病是多基因的共同作用的结果，而不是单基因引发的。例如科学家推测，精神分裂症就很可能与多基因相互作用相关。但要想了解究竟是哪些基因发生了作用，可能需要对上千名患者进行基因组测序，然后再与健康人群进行比对。在个人基因组测序的成本超过50万英镑的条件下，这几乎是不现实的。如果基因测序和分析的成本降低到100英镑以下，相信会有很多人渴望绘制出属于自己的基因图，这样，很多遗传疾病就可以通过基因组测序和分析来找到病因。
4）绘制个人基因组图谱还有一个极为重要的潜在利好，就是彻底战胜人类绝症——癌症。
对于这种人类的最大杀手，科学家认为，其形成的原因主要是由于正常细胞发生基因突变形成癌变细胞所致。每个癌变细胞都有一套完整的基因，过去人们只能检测和研究很小一部分基因。如果大规模绘制个人基因图谱成为可能，医生就可以通过比对细胞的基因差异，进而发现基因的变异情况，从而找到治疗癌症的手段。更为重要的是，每个癌症患者的基因变异情况可能不尽相同，通过比对癌症细胞与正常细胞，有助于医生根据每个患者的不同情况，设计出最有针对性的个性化治疗手段。
5）绘制个人基因图谱不仅仅对有遗传家族史的人以与癌症患者有益，对于我们平时所认为的健康人群同样具有十分重要的意义。事实上，我们很多人是处在对自己健康风险的无知状态，直到有一天发现自己患有疾病时，可能早已错失了最佳治疗时间。有了个人基因图谱，我们不仅可以提早预知自己的健康风险，尽早采取措施把疾病消灭在萌芽状态，而且还可以从预防疾病的角度出发，改变不利于健康的生活习惯，改善生活环境，从而使短暂的生命能得以延长，过得健康，过得充实。
6）人类基因组图谱被誉为“人体的第二张解剖图”，通过分析人体24条染色体的碱基序列，获得个人基因组，有助于预防遗传疾病，为新药物研制以与新医疗方法提供依据。
3、物理图谱
物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息与其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础，也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图谱制作开始，它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种，这里选择一种常用的简便方法──标记片段的部分酶解法，来说明图谱制作原理。
物理图谱构建的方法 ：辐射杂种和克隆作图
4、序列图谱
随着遗传图谱和物理图谱的完成，测序就成为重中之重的工作。序列图谱，人类基因组计划的最终目标之一。
序列分析采用一个区域的DNA序列重叠群使测序工作不断延伸，使用其中的序列标记位点（STS）作为两个片段间的重叠区域，使分别被测序的短序列进行正确的拼接，最后获得DNA全序列图谱。
五、人类基因组
1、人类基因组的定义
它是多对人类自身认识生物体一个细胞所包含DNA结构的一整套基因，携带着决定生物特性的全部遗传信息，参与即记录基因组全部DNA序列。人类基因组就是人体一个细胞内包含的所有遗传物质的总称。其中包括22对体染色体、1条X染色体和1条Y染色体和线粒体中的所有DNA序列。人类基因组含有约30亿个DNA碱基对，碱基对是以氢键相结合的两个含氮碱基，以胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基排列成碱基序列，其中A与T之间由两个氢键连接，G与C之间由三个氢键连接，碱基对的排列在DNA中也只能是A对T，G对C。其中一部分的碱基对组成了大约20000到25000个基因。
全世界的生物学与医学界在人类基因组计划中，调查人类基因组中的真染色质基因序列，发现人类的基因数量比原先预期的少得多，其中的外显子，也就是能够制造蛋白质的编码序列，只占总长度的1.5%。
（一）人类基因组计划产生的背景
　 人类基因组计划的产生与“肿瘤计划”的搁浅是分不开的。美国从70年代起启动了“肿瘤计划”，但是，不惜血本的投入换来的是令人失望的结果。人们渐渐认识到，包括癌症在内的各种人类疾病都与基因直接或间接相关。测出基因的碱基序列，则是基因研究的基础。这时，科学家们面临两种选择：要么“零敲碎打”地从人类基因组中分离和研究出几个肿瘤基因，要么对人类基因组进行全测序。
（二）世界的行动
1、1984年在科罗拉多州举行的一个科学会议上，美能源部科学家建议发动全国的科技力量来做人类基因组图谱的分析工作，结果支持者寥寥。因为以当时的技术水平，每分析一个碱基对需要3-5美元， 搞清 30亿个碱基对的排序需要150亿美元的巨资。
1986年3月7日，杜尔贝科在《科学》上发表了一篇名为《癌症研究的转折点-----人类基因组全序列分析》的有关开展人类基因组计划的短文，引起了全世界的强烈反响。 不仅推动了美国，也推动了全世界的人类基因组计划的发展；1987年初，美国能源部和国家健康研究院为“人类基因组计划”下拨了启动经费550万美元，全年1.66亿美元。
1988年2月，国家科学研究委员会的专家成立了"国家人类基因组研究中心"，由沃森任第一任主任。但是，美国国会正式批准的“人类基因组计划”到1990年10月1日才正式启动，其规模在世界上是最大的，计划在15年内投入30亿美元以上的资金进行人类基因组的分析。 至此，被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划开始启动。在杜尔贝科短文的影响下，整个欧洲都行动起来了，并且各具特色。
2、1987年，意大利国家的HGP启动，其特色是技术多样（YAC、杂交细胞、cDNA为具有与某RNA链呈互补的碱基序列的单链DNA等）、区域集中（X染色体的q24—qter区域）。
3、1989年2月，英国国家的HGP启动；其特色是资源集中、全国协调（资金、技术森格尔测序）。
4、1990年6月，法国国家的HGP启动，其特色是注重整体基因组、cDNA和自动化，而且法国为世界HGP的研究做出了不可磨灭的功献。法国不仅建立了多态性中心、全基因组的YAC重叠群和微卫星标记技术，而且法国民众进行了捐资，还有驰名中外的用作基因组研究的经典材料CEPH家系（3代80多个家系）。
5、1990年6月，欧共体通过"欧洲人类基因组计划"。主要资助23个实验室重点用于“资源中心”的建立和运转。
6、1995年，德国国家的HGP启动，其特色是先后建立了资源中心和基因扫描定为中心，并开始了对21号染色体进行大规模的测序工作。
7、中国的HGP始于1994年，是在吴旻，强伯勤，陈竺，杨焕明等人的倡导下启动的。最初由国家自然科学基金委员会和“863”高科技计划的支持下，先后启动了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”和“重大基因相关基因的定位、克隆、结构与功能研究”。
1998年3月由陈竺院士挂帅成立上海中心，10月改名为中国南方基因中心。同时，决定成立由国家卫生部牵头的若干中国人类遗传资源保护中心。1999年由强伯勤院士挑头在北京先后成立了中国科学院北京人类基因组中心和北方人类基因组中心。 1999年7月我国在国际人类基因组HGSI注册，9月中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%，也就是3号染色体上的3000万个碱基对。中国是继美、英、日、德、法之后第六个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。
在对人类23对染色体上多达30亿对碱基的测定上，美国人的贡献率最大，承担了54%，其次是英国，承担了33%,日本为7%,法国为2.8%，德国为2.2%，中国科学家承担了1%的测序任务。
此外，丹麦，日本，韩国，俄罗斯和澳大利亚也加入行动行列，除政府投资HGP外，世界几乎所有的医药公司都参与人类基因组的研究，与国际人类基因组计划展开竞争。
可见，人类基因组计划发展成一个由多国政府支持的国际项目，先后有美、英、日、德、法与中国等国家参加，有16个实验室与1100名生物科学家、计算机专家和技术人员参加。
2．人类基因组计划研究的意义
人类基因组计划（HGP）是20世纪90年代开始的在全球范围内广泛参与和合作的一项研究计划，目标是全面而透彻地认识人类基因组的正常结构、功能与基因的异常结构（变异）与人类疾病，对生命进行系统和科学的解码，以达到了解和认识生命的起源、种间和个体存在的差异的起因、疾病产生的机制以与长寿与衰老等生命现象的目的。人类基因组研究主要分为两个部分，一是人类基因组DNA全部序列测定，二是基因DNA序列的识别和正常功能，基因变异与人类疾病的研究。
它的意义可以从以下几个方面反映出来:
1) HGP对人类疾病基因研究的贡献 　　
人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病,采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路,导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现,为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病(老年性痴呆、精神分裂症)、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。 健康相关研究是HGP的重要组成部分,1997年相继提出:“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。 　　
2) HGP对医学的贡献
基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息
的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。 　　
3) HGP对生物技术的贡献 　　
(1)基因工程药物:分泌蛋白(多肽激素,生长因子,趋化因子,凝血和抗凝血因子等)与其受体。 　　
(2)诊断和研究试剂产业:基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型。 　　
(3)对细胞、胚胎、组织工程的推动:胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。 　　
4) HGP对制药工业的贡献 　　
筛选药物的靶点:与组合化学和天然化合物分离技术结合,建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计:基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。 　　个体化的药物治疗:药物基因组学。 　　
5) HGP对社会经济的重要影响 　　
生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱;发现新功能基因的社会和经济效益;转基因食品;转基因药物(如减肥药,增高药)
6）HGP对生物进化研究的影响 　　
生物的进化史,都刻写在各基因组的“天书”上;草履虫是人的亲戚——13亿年;人是由300～400万年前的一种猴子进化来的;人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿;人类的“夏娃”来自于非洲,距今20万年——第二次“走出非洲”?
7）、HGP带来的负面作用 　　
侏罗纪公园不只是科幻故事;种族选择性灭绝性生物武器;基因专利战;基因资源的掠夺战;基因与个人隐私。
3、人类基因组计划研究的内容
HGP的主要任务是人类的DNA测序，包括下图所示的四张谱图，此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。
(1) 基因组作图 绘制每条染色体的遗传连锁图谱和物理图谱等各种图谱。最后得到一张基因组的整和图谱。
(2) 基因组的序列测定 测定全基因组DNA分子的核苷酸的排列次序。
(3) 基因识别 在作图、基因定位核测序的同时，识别出基因的序列，设法克隆基因，以与着手研究基因的生物学功能。
(4) 模式生物的研究， 从模式生物研究得到的资料对于阐明人类生物学是必不可少的。常用的模式生物有大肠杆菌、酵母、线虫、小鼠、大鼠、果蝇等。植物有拟南芥等。
(5) 发展生物信息学和计算生物学 对基因组测序产生的大量数据，包括核苷酸序列、蛋白质序列等，需要建立数据库,可进行管理，甄别，解释，分配和使用等。这些都需要使用计算机才能完成，由此形成了一门新的学科——生物信息学和计算生物学。
(6) 基因组研究对伦理、法律和社会产生的影响。要考虑到基因组的数据对人类社会可能产生的冲击和影响，其中包括人们对基因组研究结果怀有的疑虑。
例如在分析某人的基因组序列资料时发现，他带有某些致病性相关的基因，虽然当时他并没有发病，外观和正常健康人一样。如果这个人的资料被他人得知，那这个人在求职、择偶、投保以与服兵役等时是否会受到歧视？ 其实这个人不一定会发病。这里就提出了个人的基因组资料是否属于个人隐私，是否应该加以保护的问题，由此引发出一系列的伦理、商业和法律的问题。也有人担心一旦最终揭示了人类遗传本性的奥秘后，是否有人会利用基因工程的手段来主动改造某个民族、种族或阶层的遗传性，创造出超人一等的“超人”和“超等民族”。从而为新的种族主义提供技术基础？这些担心都需要在研究的各个环节上制定出相应的措施和法律，以消除人们的疑虑，防止这类情况的出现。
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六、人类基因组的生物信息在药物研究中的应用
生物信息学是在生物学与计算机科学以与应用数学等学科相互交叉形成的一门新兴学科。通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，从而达到揭示数据所蕴含的生物学意义的目的。生物信息如同一个向导，帮助生物学家从生物信息库中寻找所需要的生物学知识。在推动生物信息学发展的各种动力中，除了人类基因组计划外，生物医药工业也是推动生物信息发展的一个很重要动力。有些基因产物可以直接作为药物，有些基因则可以成为药物的对象，而生物信息学为分子生物学家提供了大量对基因序列进行分析的工具。通过资料的获取，包括从数据库中寻找基因序列等信息以与大量经过信息处理的药物筛选和加工过程，可加快新药开发的过程。
习题：1、名词解释 基因组， 人类基因组，遗传图谱，染色质
2、 简述人类基因组计划研究的内容
3、基因组的特点是什么？4、人类基因组计划研究的意义是什么？
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