第三章 人类基因组学
基因组指一个生命体的全套遗传物质。从基因组整体层次上研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学即基因组学。基因组学的研究内容包括三个基本方面，即结构基因组学，功能基因组学和比较基因组学。
人类基因组计划（HGP）是20世纪90年代初开始，由世界多个国家参与合作的研究人类基因组的重大科研项目。其基本目标是测定人类基因组的全部DNA序列，从而为阐明人类全部基因的结构和功能，解码生命奥秘奠定基础。人类基因组计划的成果体现在人类基因组遗传图，物理图和序列图的完成，而基因图的完成还有待大量的工作。
后基因组计划（PGP）是在HGP的人类结构基因组学成果基础上的进一步探索计划，将主要探讨基因组的功能，即功能基因组学研究。由此派生了蛋白质组学，疾病基因组学，药物基因组学，环境基因组学等分支研究领域，同时也促进了比较基因组学的展开。后基因组计划研究的进展，促进了生命科学的变革，可以预见会对医学、药学和相关产业产生重大影响。
HGP的成就加速了基因定位研究的进展，也提高了基因克隆研究的效率。基因的定位与克隆是完成人类的基因图，进而解码每一个基因的结构和功能的基本研究手段。本章扼要介绍了基因定位的方法和原理，及基因克隆的研究策略。
一、基本纲要
1.掌握基因组，基因组学，结构基因组学，功能基因组学，比较基因组学的概念。 2.熟悉人类基因组计划（HGP）的历史，HGP的基本目标；了解遗传图，物理图，序列图，基因图的概念和构建各种图的方法原理。
3.了解RFLP，STR和SNP三代DNA遗传标记的特点。
4.熟悉后基因组计划（PGP）的各个研究领域即功能基因组学、蛋白质组学、疾病基因组学、药物基因组学，比较基因组学、生物信息学等的概念和意义。
5.了解基因定位的各种方法的原理，尤其是连锁分析与LOD值计算。 6.了解基因克隆的三种研究策略。
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二、习题
（一）选择题（A型选择题）
1.人类基因组计划仍未完成的基因组图为___________。
A.遗传图 B.物理图 C.序列图 D.连锁图 E.基因图 2.下列不属于基因组学分支学科的是____________。
A.基因组文库 B.环境基因组学 C.疾病基因组学 D.药物基因组学 E.比较基因组学
30.科学家还发现与蛋白质合成有关的基因序列只占整个基因组序列的______。
A.10% B.2% C.1% D.5% E.3%
3.科学家发现与蛋白质合成有关的基因序列只占整个基因组序列的__________。
A.10% B.2% C.1% D.5% E.3% 4.HGP是美国科学家在__________年率先提出的。
A. 970 B. 1985 C. 1990 D. 2005 E. 以上都不是 5.不属于结构基因组学研究任务是__________。
A.基因图 B.遗传图 C.物理图 D.序列图 E.三维转录图
6.用作遗传制图的遗传标记有一个发展的过程。第一代DNA遗传标记是__________。 A.序列标记部位 B.表达序列标记 C.限制性片段长度多态性 D.短串联重复序列 E.单核苷酸多态性 7.后基因组计划不包括__________。
A.药物基因组学 B.环境基因组学 C.蛋白质组学 D.比较基因组学 E.序列图制作 8.基因定位研究不需用的技术是__________。
A.连锁分析 B.放射杂种 C.原位杂交 D.YAC克隆 E.体细胞杂交 9.在基因组遗传图和物理图的制作过程中，不需要的DNA特定结构是__________。 A.STR B.SNP C.CpG岛 D.conting E.BAC
10.在基因组序列图和基因图的制作过程中，不需要的DNA特定结构是__________。 A.BAC B.Conting C.CpG岛 D.EST E.RFLP
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11.第一、二、三遗传标记分别是_______________。
A.RFLP，EST，SNP B.EST，STS，SNP C.EST，STR，SNP D.RFLP，STR，SNP E.VNTR，STS，SNP 12.基因克隆研究策略不包括__________。
A.功能克隆 B.定位克隆 C.定位候选克隆 D.候选克隆 E.cDNA策略 （二）空题
1.基因组学是从__________层次上研究生命体遗传物质的结构和功能的科学。 2.基因组学的研究内容包括三个基本方面，即__________，__________和__________。 3.美国率先提出的人类基因组计划于__________年启动，至________年完成此计划。 4.HGP的基本任务是建立人类基因组的结构图谱，即_________，___________和__________，并在此基础上，鉴定人类的每一个基因，绘出人类的基因图。 5.遗传图又称连锁图。它是以具有遗传多态性的__________作为“位标”，以__________为“图距”的基因组图。
6.两个连锁的基因位点在生殖细胞形成时，发生重组的几率为__________，其间距为1cM，相当于106bp（1Mb）。
7.随着HGP的完成，科学家们又启动了后基因组计划。它主要研究__________，即__________。
8.人类基因组多样性计划是比较研究不同人种，民族，族群_________的差异，探讨其含义。
9.基因定位研究的基本技术方法有_________、__________、________和________等。 10.基因克隆的研究策略包括__________，__________，和__________。 （三）名词解释 1.基因组（genome） 2.基因组学(genomics)
3.比较基因组学（comparative genomics） 4.疾病基因组学（morbid genomics） 5.蛋白质组学（protomics）
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6.生物信息学（bioinformatics） 7.遗传标记（genetic marker） 8.CpG岛（CpG island） 9.表达序列标签（EST） 10.基因定位（gene mapping） 11.连锁分析（linkage analysis） 12.原位杂交（hybridization in situ） 13.基因克隆（gene cloning） 14.定位克隆（positional cloning） （四）问答题
1.概述基因组学的研究内容。 2.说明HGP的科学目标和工作任务。 3.什么是遗传图和物理图？简述构建原理。 4.基因定位的主要方法的特点是什么？ 5.说明基因克隆的三种研究策略。
三、参考答案
（一）选择题
1.E 2.A 3.D 4.C 5.E 6.C 7.E 8.D 9.C 10.E 11.D 12.E （二）填空题 1.基因组
2.结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学 3.1990、2005
4.遗传图、物理图、序列图 5.遗传标记、遗传距离 6.1%
7.基因的功能、功能基因组学 8.基因组
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9.连锁分析、体细胞杂交、原位杂交、放射杂种 10.功能克隆、定位克隆、候选克隆
（三）名词解释
1.基因组指某生命体的全套遗传物质。
2.基因组学是从基因组层次上系统地研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学。
3.比较基因组学是在基因组层次上比较不同生物种群之间的异同，探讨其含义。 4.疾病基因组学是从基因组中分离重要疾病的致病基因与相关基因，确定其致病机制。
5.蛋白质组学是研究组织细胞中基因组所表达的全部蛋白质，尤其是不同生命时期、不同生命状态、及不同环境条件下全部蛋白质的变化。
6.生物信息学是生物学与计算机科学和应用数学交叉的一门科学，对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，进而达到揭示所含的生物学意义有重要作用。
7.遗传标记可以是任何一种呈孟德尔式遗传的性状或物质形式，可以是基因，血型，血清蛋白等，确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用于遗传重组分析。
8.CpG岛是哺乳动物基因组DNA中长约1000bp的CG重复序列，在基因组中含量高，约占基因组总量的1%。几乎所有持家基因及约40%的组织特异性基因的5′端均有CpG岛，它易于甲基化，从而影响基因的表达活性。
9.表达序列标签（EST）是长约200～300bp的cDNA片段，它在基因组中的定位是不明确的。这是由特定组织细胞中提取到mRNA后，经反转录酶催化而合成的。由它可用不同方法获得全长cDNA，再经FISH定位在染色体上。
10.基因定位是运用一定的方法将各个基因确定到染色体的实际位置。 11.连锁分析是基因定位的一种方法。基因在染色体上呈线性排列，在减数分裂后，由于同源染色体重组，可结合家系分析进行不同座位的基因间重组的统计，依据待定位基因与已定位基因之间的重组值分析，可确定二者之间的连锁关系和遗传距离而达到基因定位。
12.原位杂交是核酸分子杂交技术在基因定位中的应用。用经放射性同位素标记的探针，同染色体标本载玻片上原位变性的染色体DNA进行分子杂交，通过放射自显
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第03章 人类基因组学
