中美倡议启动“地球生物基因组计划”，对所有真核生物测序

中美倡议启动“地球生物基因组计划”，对所有真核生物测序

在美国斯密森尼生物多样性基因组学项目组与中国华大基因公司近日联合主办的生物基因组学会议（BioGenomics2017）闭幕论坛上，加州大学戴维斯分校基因组学家哈瑞斯·莱文等人和华大基因生物学家张国捷等组成的科研团队联合倡议，全球科学家合作开启另一项与人类基因组计划（HGP）类似的项目--地球生物基因组计划（EBP），对地球上所有真核生物进行测序。

据《科学》杂志官网报道，EBP计划大约两年前第一次提出，将着重对包括所有植物、动物和单细胞生物在内的真核生物群体进行测序。倡议团队估计，得益于测序技术的进步和成本下降，可能只需10年时间以及与HGP相当的费用（约27亿美元），就能完成对全部真核生物的测序。

现有EBP框架大约分三步完成：第一步，为9000个真核生物科中的每科选出一个代表进行DNA测序，获得的参考基因组要与人类基因组相当或更好；第二步，对15万到20万个真核生物属中每个属选取一个物种测序，详细程度不需达到第一步的标准；第三步，对150万个真核生物物种进行粗略性测序。

项目倡议人员表示，EBP已经取得良好开端，好几个测序项目已经启动，包括为1万种脊椎动物进行基因组测序的基因组10K项目、破译5000种节肢动物基因组的i5K项目、为1万多种禽类物种测序基因组的B10K项目等。"我们就是要把EBP打造成 战斗机中的战斗机 。"莱文说。

在会议上，中国华大基因和英国韦尔科姆基金会桑格研究所等基因组学领头企业，表明了积极参与的立场，但EBP项目目前仍面临重大挑战：一是因生物多样性问题，只有更多发展中国家参与并开展更加国际化的合作，该项目才能最终成型；二是制定高质量测序和保存有机体样本的标准，其中因现有博物馆动植物样品的保存方式不符合要求，或需要大量的野外采集样品，这可能耗费很大成本。

基因组、功能基因组、人类基因组计划有什么区别？

基因组 ： 是一种生物体或个体细胞内基因的总和。它分为核基因组、线粒体基因组与叶绿体基因组。基因组内包括编码序列与非编码序列

人工自动免疫：给人体接种抗原性物质，如疫苗、类毒素等，刺激机体免疫系统产生特异性免疫的方法。这种方法诱导机体产生特异性免疫较慢但维持时间长。可用于预防、控制传染病。

生命的定义：1 、生命是由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力，生命的物质基础是调节代谢的酶蛋白和储藏遗传信息的核酸。问题在于，已知某种病毒样生物却并无核酸。
2 、生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断地新陈代谢，而且这种新陈代谢一停止，生命就随之停止，结果便是蛋白质的分解。也就是说，具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系统，就是生命。问题是，某些细菌却并不呼吸。

功能基因组学：功能基因组学（Functuional 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得研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。

基因工程：是指在基因水平上，采用与工程设计十分类似的方法，根据人们的意愿，主要是在体外进行基因切割、拼接和重新组合，再转入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具有新的遗传特征的生物类型，并能使之稳定地遗传给后代

全能干细胞：是指具有无限分化潜能，能分化成所有组织和器官的干细胞。换句话说，也就是具有形成完整个体分化潜能。是指受精卵到卵裂期32细胞前的所有细胞

细胞工程：细胞工程是指在细胞水平上的遗传操作，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的技术。

人类基因组计划：人类基因组计划是1986年由美国学者提出，世界各国展开合作研究的项目。其主要研究内容包括：人类基因组遗传学作图；染色体物理图谱制作；人类基因组全序列测定

维生素： 是维持机体正常功能所必需的一类微量低分子有机化合物。他们在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给。

分子病：由于基因突变导致蛋白质一级结构的改变，进而引起生物体某些结构和功能的异常，这种疾病称为分子病。

免疫：是指机体免疫系统识别“自己”与“非己”抗原物质，对“自己”物质耐受

而排除“非己”抗原物质的生理过程。

二、 简答题

1. 从降低遗传病发病率的角度，应采取哪些优生措施。

答：A、开展婚前检查 B、禁止近亲结婚 C、提倡适龄生育：20岁以下年轻母亲所生子女中，先天畸形发生率比25～34岁者要高50%，40岁以上母亲所生子女中，先天愚型的发病率要比25～34岁者高10倍。 D、开展遗传咨询 E、开展产前诊断
F、妊娠早期避免接触致畸剂：如链霉素可致胎儿听神经受损，氯霉素可致灰色综合症，电离辐射可致胎儿生长缓慢

2. 试说明通过细胞工程克隆产生的绵羊“多莉”和通过正常胚胎发育产生的绵羊本质上有何区别？

答：无性生殖是不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式。无性生殖的方式有：分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖、营养生殖。有性生殖是由合子发育成为新个体的生殖方式。而合子是由亲本产生有性生殖细胞，经过两性生殖细胞的结合，成为合子。而克隆绵羊多利和通过正常胚胎发育的绵羊的本质区别正如上述所说。

3人类对转基因食品应用方面的担忧包括哪些方面？

答：人们对转基因食品的安全性担忧主要有三类：

一是转基因食品里新出现的成分对消费者有没有构成威胁，新物质有没有危险；二是转基因技术对人以外的生物有无危害，如抗虫棉作物对人无危害，但棉铃虫减少以后，以之为食的其它生物会受到影响，从而危及生物多样性； 三是一些转基因植物的竞争能力非常强，把原有的其它物种排挤掉，也会使生物多样性受到威胁。

4、叙述酶与人类生活的关系？

答：在人和动植物的生理活动中，酶起着重要的作用，如含有淀粉的食物常常为人们的唾液和胰液中含有的淀粉酶所水解。

人们现在已经知道的酶有1000种以上，工业上大量使用的酶，多数是通过微生物发酵制得的，并且已经有许多种酶制成了晶体，酶已得到广泛的应用，如淀粉酶应用于食品、发酵、纺织、制药等工艺；蛋白质用于医药、制革等工艺；脂肪酶用来使脂肪水解、羊毛脱脂等。酶也用于制造多种有机溶剂和试剂，如柠檬酸、丙酮、丁醇等。

5、什么是干细胞？种类有哪些？应用价值有哪些？

答：干细胞是具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，即这些细胞可以通过细胞分裂维持自身细胞群的大小，同时又可以进一步分化成为各种不同的组织细胞，从而构成机体各种复杂的组织器官。目前，通常将干细胞分为全能干细胞（如胚胎干细胞可以分化形成所有的成体组织细胞，甚至发育成为完整的个体）、多能干细胞（具有多向分化的潜能，可以分化形成除自身组织细胞外的其他组织细胞，如造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞等）和专能干细胞（维持某一特定组织细胞的自我更新，如肠上皮干细胞）。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础，即由单个受精卵发育成为具有各种组织器官的个体；成体干细胞的进一步分化则是成年动物体内组织和器官修复再生的基础。

6、简述衰老的主要机制？

答：1、生命大分子的交联聚合和指褐素的累积。2、器官组织细胞的破坏与减少3、免疫功能的降低

7、癌症发生的主要原因有哪些？

答： (1)外界致癌因素
化学致癌：如芳香胺类，亚硝胺类、砷、铬、镉、镍等 物理致癌：如电离辐射、日光及紫外线照射等。生物致癌：如病毒、寄生虫及慢性炎症刺激。
(2)内在致癌因素：遗传因素、种族因素、性别与年龄、激素因素、免疫因素。

8、当今人类社会面临的最重大的问题和挑战有哪些？请举出至少4个。①人口问题 ②资源问题 ③环境问题 ④发展问题

三、论述题

1、简述“多利”羊的克隆过程。谈谈克隆技术发展的意义及其影响。

答：从一只成年绵羊身上提取体细胞，然后把这个体细胞的细胞核注入另一只绵羊的卵细胞之中，而这个卵细胞已经抽去了细胞核，最终新合成的卵细胞在第三只绵羊的子宫内发育形成了多利羊。

2、试述人类免疫系统及其功能。谈谈人工免疫的方法及其应用。

答：人类的免疫功能主要有三道防线：一、皮肤和黏膜二、体内的杀菌物质和吞噬细胞三免疫器官和免疫细胞
功能：一、抵抗抗原的侵入，防止疾病的发生维护人体的健康二、及时清除人体内的衰老的、死亡的、损伤的细胞三、随时识别和清除人体内产生的异常细胞（如肿瘤细胞）
人工免役的方法：在体内注射疫苗如：平常打的预防针等都属于人工免疫。

3. 试以近代人类利用生物技术在医学和农业中所取得的成就为例，说明技术的进步和应用会给我们带来怎样的影响。

答：在新经济时代，高科技的信息将成为一种重要的生产力，推动着人类社会的发展；高科技的生物工程作为一种新生力量，直接导致农业、医药卫生、食品工业和化学工业革命，推动着新经济的进步；高科技的新材料作为新经济的里程碑，将重构新经济的材料基础；高科技的新能源将使人们不再为资源的短缺而忧愁，作为新经济的火车头，它将带来人类社会的可持续发展；航天技术使人们从地球的怀抱中飞向太空，新经济也随着航天技术的发展而腾飞；海洋技术将开拓人类新经济社会生活新空间；软科学技术使人们的管理效率更高，决策更正确，分析更透彻

4、试述转基因技术应用价值和可能造成的危害。答：1)具有明显的经济效益2)解决发展中国家人民的饥饿问题3)可能大大缩短作物生长期危害：农作物广泛减产；严重影响整个食物供给；未进行较长时间的安全性试验；产生毒素；产生不能预见的和未知的变态反应原；减少食品的营养价值或降解食品中重要的成份；产生抗菌素耐药性细菌；副作用能杀害人体

5、引起疾病的内、外因素有哪些？答：内因，包括免疫性因素、神经内分泌因素、遗传性因素、先无性因素、心理因素和年龄性别因素等

所谓外因，是指感受于外界（自然界）的某些致病因素，相当于现在所知道的寄生虫、细菌、病毒、衣原体、支原体等，这些物质存在于自然界，由外入侵人体后产生疾病。

6论述生物进化的主要证据有哪些？

答：比较解剖学证据胚胎学证据 细胞遗传学证据 生物地理学证据 生化与分子生物学证据

7、对基因工程的诞生起决定作用的现代分子生物学领域理论上的三大发现和技术上的三大发明是什么？谈一谈基因工程的应用。

答：三大发现:核酸是遗传物质的基础 DNA的双螺旋结构中心法则
三大技术:DNA的特异切割 DNA的分子克隆 DNA的快速测序；

基因工程的应用：1、基因疗法；2、基因工程药物研究；3、加快农作物新品种的培育 4、分子进化工程的研究；

8、基因工程中通常获取目的基因的方法有哪些？

答；构建基因文库、通过PCR方式从含有该基因的生物的DNA中，直接获得，也可以通过反转录，用PCR方式从mRNA中获得
9、试述人类对基因的认识过程。谈谈人类基因组计划及其意义。

答；1）。人类对基因的认识过程
孟德尔第一次明确提出了遗传因子的概念，并且提出了遗传因子控制遗传性状的若干规律，还提出了杂交、自交、回（测）交等以桃科学有效的遗传研究方法，来研究遗传因子的规律。20世纪初，摩根和他的学生用果蝇为材料的杂交实验确定了基因在染色体上的分布规律，发现了基因间存在着连锁和交换现象也就是遗传学第三定律。Avery的实验证实，进入细菌改变特性的遗传物质是DNA。Watson和Crick提出DNA的双螺旋模型说明DNA分子能够充当遗传的物质基础，在细胞分裂时，DNA的合成是：“半保留复制”的模式。后来进一步发现了基因的语言即遗传密码设想ATGC。以孟德尔学说为开端的遗传理论发展到以DNA分子结构为基础的分子遗传学，使我们对遗传规律有了确切了解，但是目前，基因理论仍存在许多复杂情况。
（2）。人类基因组计划
1．启动：1986年，提出人类基因组计划——测出人类全套基因组的DNA碱基序列
1900年，美国国会批准“人类基因计划”拟在15年内投资30亿美元
以美国为主，包括英、法、日、德和中国多国科学家参加国际合作计划。
共有6个国家，16个实验中心参与
2。主要目标
确立人类染色体的DNA序列
“读出”、“读懂”人类基因组的全部“核苷酸语言”
确定基因的位置、结构、功能
揭示人类自身的奥秘：寻找人类祖先、国家或民族的起源、走出人种理论误区、追溯疾病原因、了解民族疾病的差异、为临床诊断和治疗奠定基础
解释各种生命现象
从分子水平阐明各种疾病的发病机理
3．意义：人类基因组计划是人类科学史上的伟大科学工程，人类基因组序列是全人类的共同财富，应该用来为全人类造福。人类基因组计划产生了重大影响，在HGP推动下，世界大公司投入生物技术意向剧增，也推动了新学科的兴起。

什么是人类基因组计划？

人类基因组计划这个设想，是要在2005年，把人体内约20，000--25，000个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。

人类基因组计划(human genome project, HGP)：是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。

按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约20，000--25，000个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人20，000--25，000个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。被誉为生命科学的"登月计划"。

人类基因组计划(英语:Human Genome Project, HGP)：是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程。其宗旨在于测定组成人类染色体(指单倍体)中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。

基因组计划是人类为了探索自身的奥秘所迈出的重要一步，是继曼哈顿计划和阿波罗登月计划之后，人类科学史上的又一个伟大工程。截止到2005年，人类基因组计划的测序工作已经完成。其中，2001年人类基因组工作草图的发表(由公共基金资助的国际人类基因组计划和私人企业塞雷拉基因组公司各自独立完成，并分别公开发表)被认为是人类基因组计划成功的里程碑。

测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，找出它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。

HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。

什么是人类基因组计划？其结果显示人类有多少个基因？这些基因是否只能表达同数量蛋白质，为什么？

人类基因组计划很长，看后面。

目前已经发现和定位了26000多个功能基因，其中尚有42%的基因尚不知道功能，在已知基因中酶占10.28%，核酸酶占7.5%，信号传导占12.2%，转录因子占6.0%，信号分子占1.2%，受体分子占5.3%，选择性调节分子占3.2%，等。发现并了解这些功能基因的作用对于基因功能和新药的筛选都具有重要的意义。

至于蛋白数量，肯定不同，因为一条基因顶多对应一条mRNA，至于mRNA翻译前剪切和连接就会形成很多，然后翻译成肽链，经过折叠，修饰和不同亚基组合后，种类就更多了。有的蛋白肽链相同，活性金属不同也会成为不同的蛋白。所以，蛋白数是远远大于基因数的。

人类基因组计划简介
人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体10万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。
1986年,诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco发表短文《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》（Science, 231: 1055－1056）。文中指出：如果我们想更多地了解肿瘤，我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力？如果我们想理解人类肿瘤，那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对DNA的详细知识而得到巨大推动。”
什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。
人类基因组计划的目的
为什么选择人类的基因组进行研究？因为人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。
测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，找出它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。
在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。
HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。
[编辑本段]HGP的诞生和启动
对人类基因组的研究在70年代已具有一定的雏形，在80年代在许多国家已形成一定规模。
1984年在Utah州的Alta,White R and Mendelsonhn M受美国能源部(DOE）的委托主持召开了一个小型专业会议讨论测定人类整个基因组的DNA序列的意义和前景（Cook Deegan RM,1989）
1985年5月在加州Santa Cruz由美国DOE的Sinsheimer RL主持的会议上提出了测定人类基因组全序列的动议，形成了美国能源部的“人类基因组计划”草案。
1986年3月，在新墨西哥州的Santa Fe讨论了这一计划的可行性，随后DOE宣布实施这一计划。
1986年遗传学家McKusick V提出从整个基因组的层次研究遗传的科学称为“基因组学”
1987年初，美国能源部和国立卫生研究院为HGP下拨了启动经费约550万美元（全年1.66亿美元）
1988年，美国成立了“国家人类基因组研究中心”由Watson J出任第一任主任
1990年10月1日，经美国国会批准美国HGP正式启动，总体计划在15年内投入至少30亿美元进行人类全基因组的分析。
1987年，意大利共和国国家研究委员会开始HGP研究，其特点是技术多样（YAC，杂种细胞，cDNA等）、区域集中（基本上限于Xq24-qter区域）
1989年2月英国开始HGP，特点是：帝国癌症研究基金会与国家医学研究委员会(ICRP-MRC)共同负责全国协调与资金调控，剑桥附近的Sanger中心注重首先在线虫基因组上积累经验，改进大规模DNA测序技术；同时建立了YAC库的筛选与克隆、特异细胞系、DNA探针、基因组DNA、cDNA文库、比较生物基因组DNA序列、信息分析等的“英国人类基因组资源中心”。可谓“资源集中、全国协调”。
1990年6月法兰西共和国的HGP启动。科学研究部委托国家医学科学院制定HGP，主要特点是注重整体基因组、cDNA和自动化。建立了人类多态性研究中心（CEPH），在全基因组YAC重叠群、微卫星标记（遗传图）的构建以及驰名世界的用作基因组研究的经典材料CEPH家系（80个3代多个体家系）方面产生了巨大影响。
1995年德意志联邦共和国开始HGP，来势迅猛，先后成立了资源中心和基因扫描定位中心，并开始对21号染色体的大规模测序工作。
1990年6月欧共体通过了“欧洲人类基因组研究计划”，主要资助23个实验室重点用于“资源中心”的建立和运转。还有丹麦王国、俄罗斯联邦、日本、大韩民国、澳大利亚等。
1994年，我国HGP在吴旻、强伯勤、陈竺、杨焕明的倡导下启动，最初由国家自然科学基金会和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“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构和功能研究”，1998年在国家科技部的领导和牵线下，1998年在上海成立了南方基因中心，1999年在北京成立了北方人类基因组中心，1998年，组建了中科院遗传所。1999年7月在国际人类基因组注册，得到完成人类3号染色体短臂上一个约30Mb区域的测序任务，该区域约占人类整个基因组的1％。
人类基因组计划（Human genome project）由美国于1987年启动，我国于1999年9月积极参加到这项研究计划中的，承担其中1%的任务，即人类3号染色体上约3000万个碱基对的测序任务。我国因此成为参加这项研究计划的唯一的发展中国家。2000年6月26日人类基因组工作草图完成。由于人类基因测序和基因专利可能会带来巨大的商业价值，各国政府和一些企业都在积极地投入该项研究，如1997年AMGE公司转让了一个与中枢神经疾病有关的基因而获利3.92亿美元。
[编辑本段]HGP的研究内容
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、遗传图谱（genetic map）
又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。
第1代标记：经典的遗传标记，例如ABO血型位点标记，HLA位点标记。70年中后期，限制性片段长度多态性（RFLP），位点数目大与105，用限制性内切酶特异性切割DNA链，由于DNA的一个“点”上的变异所造成的能切与不能切两种状况，可产生不同长度的片段（等位片段），可用凝胶电泳显示多态性，从片段多态性的信息与疾病表型间的关系进行连锁分析，找到致病基因。如Huntington症。但每次酶切2-3个片段，信息量有限。
第2代标记：1985年，小卫星中心（minisatellite core）、可变串联重复VNTR（variable number of tandem repeats）可提供不同长度的片段，其重复单位长度为6至12个核苷酸 ，1989年微卫星标记（microsatellite marker）系统被发现和建立，重复单位长度为2~6个核苷酸，又称简短串联重复（STR）。
第3代标记：1996年MIT的Lander ES又提出了SNP（single nucleotide polymorphysm）的遗传标记系统。对每一核苷酸突变率为10-9，双等位型标记，在人类基因组中可达到300万个，平均约每1250个碱基对就会有一个。3~4个相邻的标记构成的单倍型（haplotype）就可有8~16种。
2、物理图谱（physical map）
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及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。
用部分酶解法测定DNA物理图谱包括二个基本步骤：
(1)完全降解：选择合适的限制性内切酶将待测DNA链(已经标记放射性同位素)完全降解，降解产物经凝胶电泳分离后进行自显影，获得的图谱即为组成该DNA链的酶切片段的数目和大小。
(2)部分降解：以末端标记使待测DNA的一条链带上示踪同位素，然后用上述相同酶部分降解该DNA链，即通过控制反应条件使DNA链上该酶的切口随机断裂，而避免所有切口断裂的完全降解发生。部分酶解产物同样进行电泳分离及自显影。比较上述二步的自显影图谱，根据片段大小及彼此间的差异即可排出酶切片段在DNA链上的位置。下面是测定某组蛋白基因DNA物理图谱的详细说明。
完整的物理图谱应包括人类基因组的不同载体DNA克隆片段重叠群图，大片段限制性内切酶切点图，DNA片段或一特异DNA序列（STS）的路标图，以及基因组中广泛存在的特征型序列（如CpG序列、Alu序列，isochore）等的标记图，人类基因组的细胞遗传学图（即染色体的区、带、亚带，或以染色体长度的百分率定标记），最终在分子水平上与序列图的统一。
基本原理是把庞大的无从下手的DNA先“敲碎”，再拼接。以Mb、kb、bp作为图距，以DNA探针的STS（sequence tags site）序列为路标。1998 年完成了具有52,000个序列标签位点(STS)，并覆盖人类基因组大部分区域的连续克隆系的物理图谱。构建物理图的一个主要内容是把含有STS对应序列的DNA的克隆片段连接成相互重叠的“片段重叠群（contig）”。用“酵母人工染色体(YAC)作为载体的载有人DNA片段的文库已包含了构建总体覆盖率为100%、具有高度代表性的片段重叠群”，近几年来又发展了可靠性更高的BAC、PAC库或cosmid库等。
3、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。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。
大规模测序基本策略

逐个克隆法：对连续克隆系中排定的BAC克隆逐个进行亚克隆测序并进行组装（公共领域测序计划）。
全基因组鸟枪法：在一定作图信息基础上，绕过大片段连续克隆系的构建而直接将基因组分解成小片段随机测序，利用超级计算机进行组装（美国Celera公司）。
4、基因图谱
基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。
其原理是：所有生物性状和疾病都是由结构或功能蛋白质决定的，而已知的所有蛋白质都是由mRNA编码的，这样可以把mRNA通过反转录酶合成cDNA或称作EST的部分的cDNA片段，也可根据mRNA的信息人工合成cDNA或cDNA片段，然后，再用这种稳定的cDNA或EST作为“探针”进行分子杂交，鉴别出与转录有关的基因。用PolyA互补的寡聚T或克隆载体的相关序列作为引物对mRNA双端尾侧的几百个bp进行测序得到EST（表达序列标签）。2000年6月，EMBL中EST数量已有4,229,786。
基因图谱的意义：在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。
人类基因组是一个国际合作项目：表征人类基因组，选择的模式生物的DNA测序和作图，发展基因组研究的新技术，完善人类基因组研究涉及的伦理、法律和社会问题，培训能利用HGP发展起来的这些技术和资源进行生物学研究的科学家，促进人类健康。

20世纪科学三大计划有哪三大

人类基因组计划，( 因其对预防治疗遗传疾病、破解人类遗传密码具有里程碑式的意义 ）与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划，被称为20世纪的人类自然科学史上三大科学计划。

　　人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。

　　1986年,诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco发表短文《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》（Science, 231: 1055－1056）。文中指出：如果我们想更多地了解肿瘤，我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力？如果我们想理解人类肿瘤，那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对DNA的详细知识而得到巨大推动。”

　　什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。

　　为什么选择人类的基因组进行研究？因为人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。

　　“人类基因组计划”是测定人体细胞中24条染色体（x,y染色和22条常染色）上的基因及其碱基排列顺序。

　　在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。

　　HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。

　　阿波罗计划从1961年5月肯尼迪总统宣布开始到1972年12月结束，历时约11.5年，工程共耗资255亿美元，大约有40万人和2万多家企业、研究机构参加

　　1969年7月16日，巨大的土星5号火箭载着阿波罗11号离开月球飞船在肯尼迪航天中心39A发射台点火发射，参加这次登月任务的航天员是：内尔·阿姆斯特朗、布兹·奥尔德林、迈克尔·科林斯。1969年7月20日，美国东部时间下午10点56分，阿姆斯特朗踏上月球，首次实现了人类登月的梦想。

　　曼哈顿计划(Manhattan Project)

　　美国陆军部于1942年6月开始实施的利用核裂变反应来研制原子弹的计划，亦称曼哈顿计划。为了先于纳粹德国制造出原子弹，该工程集中了当时西方国家(除纳粹德国外)最优秀的核科学家，动员了10万多人参加这一工程，历时3年，耗资20亿美元，于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸，并按计划制造出两颗实用的原子弹。整个工程取得圆满成功。在工程执行过程中，负责人L.R.格罗夫斯和R.奥本海默应用了系统工程的思路和方法，大大缩短了工程所耗时间。这一工程的成功促进了第二次世界大战后系统工程的发展。

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