掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
宇宙、量子和人類心靈
-
>
氣候文明史
-
>
南極100天
-
>
考研數學專題練1200題
-
>
希格斯:“上帝粒子”的發明與發現
-
>
神農架疊層石:10多億年前遠古海洋微生物建造的大堡礁
-
>
聲音簡史
基因組學方法 版權信息
- ISBN：9787030355881
- 條形碼：9787030355881 ; 978-7-03-035588-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
基因組學方法 內容簡介
本書是一本基因組學方法的入門讀物，我們希望借本書的編寫和出版為大專院校學生、科研人員提供參考，為政府各部門在基因組學科學、技術和產業發展的戰略決策和實施規劃制訂上提供參考，并希望借此書引導人們去思考中國基因組學及其產業體系的創新發展。
基因組學方法 目錄
目錄
前言
**章 基因組學的發展歷程 (1)
**節 基因組學的研究內涵 (1)
一、雙螺旋模型對遺傳信息儲藏方式的啟示 (1)
二、動態變化中的染色體/染色質是遺傳信息的載體 (1)
三、中心法則——遺傳信息的使用 (2)
四、基因組和基因組學 (3)
第二節 基因組學的發展歷程 (4)
一、基因組學的催生婆：“人類基因組計劃” (4)
二、測序技術的發展 (6)
三、基因組學研究領域的拓展 (6)
四、從解讀生命到書寫生命 (8)
第二章 基因組學主要創新方法 (11)
**節 測序技術 (11)
一、測序技術的基本原理 (11)
二、測序的操作流程(以Illumina/HiSeq2000測序儀為例) (18)
三、現有測序技術的優點和不足 (23)
四、測序技術改進的方向和途徑 (23)
第二節 測序技術的應用 (24)
一、全基因組測序 (24)
二、目標序列的捕獲：芯片技術和測序技術的結合 (24)
三、轉錄組 (26)
四、數字化表達譜 (27)
五、表觀遺傳學 (31)
六、小RNA分析 (36)
七、調控組 (37)
八、翻譯組 (38)
九、宏基因組學 (38)
十、DNA鑒定 (39)
第三節 序列的組裝和解讀：生物信息學 (40)
一、基因組測序的策略 (40)
二、序列的組裝 (42)
三、序列的解讀 (44)
四、序列數據庫 (62)
五、軟硬件配置 (67)
第四節 本領域當前急待解決的關鍵技術問題 (72)
一、大基因組denovo組裝算法設計與軟件開發 (72)
二、大基因組注釋核心技術開發 (73)
三、比較基因組與進化分析核心技術開發 (74)
四、大基因組重測序數據分析核心技術的開發 (75)
五、RNA分析 (76)
第三章 基因組學的應用與成果 (78)
**節 基因組學研究成果 (78)
一、人類基因組學研究成果 (78)
二、動植物基因組學研究成果 (82)
第二節 基因組學現狀 (86)
一、癌癥基因組研究 (86)
二、復雜疾病和孟德爾疾病基因組研究 (87)
三、動物基因組及進化與分子育種研究 (89)
四、植物基因組及進化與分子育種研究 (89)
五、微生物基因組研究 (90)
第四章 基因組學方法創新的發展策略與途徑 (93)
**節 基因組學發展趨勢 (93)
一、由單一組學向多組學研究過渡 (93)
二、由基礎型研究向應用型研究過渡 (93)
第二節 我國基因組學方法創新發展的需求 (94)
一、技術需求 (95)
二、產業需求 (95)
第三節 我國基因組學方法創新的目標、方向和重點 (100)
一、主要目標 (100)
二、研究重點 (100)
參考文獻 (104)
前言
**章 基因組學的發展歷程 (1)
**節 基因組學的研究內涵 (1)
一、雙螺旋模型對遺傳信息儲藏方式的啟示 (1)
二、動態變化中的染色體/染色質是遺傳信息的載體 (1)
三、中心法則——遺傳信息的使用 (2)
四、基因組和基因組學 (3)
第二節 基因組學的發展歷程 (4)
一、基因組學的催生婆：“人類基因組計劃” (4)
二、測序技術的發展 (6)
三、基因組學研究領域的拓展 (6)
四、從解讀生命到書寫生命 (8)
第二章 基因組學主要創新方法 (11)
**節 測序技術 (11)
一、測序技術的基本原理 (11)
二、測序的操作流程(以Illumina/HiSeq2000測序儀為例) (18)
三、現有測序技術的優點和不足 (23)
四、測序技術改進的方向和途徑 (23)
第二節 測序技術的應用 (24)
一、全基因組測序 (24)
二、目標序列的捕獲：芯片技術和測序技術的結合 (24)
三、轉錄組 (26)
四、數字化表達譜 (27)
五、表觀遺傳學 (31)
六、小RNA分析 (36)
七、調控組 (37)
八、翻譯組 (38)
九、宏基因組學 (38)
十、DNA鑒定 (39)
第三節 序列的組裝和解讀：生物信息學 (40)
一、基因組測序的策略 (40)
二、序列的組裝 (42)
三、序列的解讀 (44)
四、序列數據庫 (62)
五、軟硬件配置 (67)
第四節 本領域當前急待解決的關鍵技術問題 (72)
一、大基因組denovo組裝算法設計與軟件開發 (72)
二、大基因組注釋核心技術開發 (73)
三、比較基因組與進化分析核心技術開發 (74)
四、大基因組重測序數據分析核心技術的開發 (75)
五、RNA分析 (76)
第三章 基因組學的應用與成果 (78)
**節 基因組學研究成果 (78)
一、人類基因組學研究成果 (78)
二、動植物基因組學研究成果 (82)
第二節 基因組學現狀 (86)
一、癌癥基因組研究 (86)
二、復雜疾病和孟德爾疾病基因組研究 (87)
三、動物基因組及進化與分子育種研究 (89)
四、植物基因組及進化與分子育種研究 (89)
五、微生物基因組研究 (90)
第四章 基因組學方法創新的發展策略與途徑 (93)
**節 基因組學發展趨勢 (93)
一、由單一組學向多組學研究過渡 (93)
二、由基礎型研究向應用型研究過渡 (93)
第二節 我國基因組學方法創新發展的需求 (94)
一、技術需求 (95)
二、產業需求 (95)
第三節 我國基因組學方法創新的目標、方向和重點 (100)
一、主要目標 (100)
二、研究重點 (100)
參考文獻 (104)
展開全部
基因組學方法 節選
**章 基因組學的發展歷程 **節 基因組學的研究內涵 一、雙螺旋模型對遺傳信息儲藏方式的啟示 人們都知道生物具有代代相傳的特性，這種遺傳的物質基礎就是基因組（genome），每一種生物的基因組都包含著相應的遺傳信息，這些信息決定了它們的個體建立和生物學特征。絕大多數基因組，包括人的基因組，都是由脫氧核糖核酸（DNA）組成的，但是也有一些病毒基因組由核糖核酸（RNA）組成。DNA和RNA 是由核苷酸（nucleotide）單體組成的多聚分子。組成DNA的核苷酸都由三部分組成，1個戊糖基、1個含氮的堿基和1個磷酸基團。含氮堿基包含4種，分別為胞嘧啶（cytosine，C）、胸腺嘧啶（thymine，T）、腺嘌呤（ade-nine，A）和鳥嘌呤（guanine，G）（圖1.1）。 圖1.1 組成DNA基本結構單位的核苷酸的4種堿基 DNA雙螺旋結構被認為是20世紀*重要的科學發現之一。1953年，Watson和Crick在綜合堿基比值和X射線衍射圖譜的基礎上，運用模型構建的方法推導出了DNA的雙螺旋結構。根據Watson和Crick的雙螺旋結構模型（圖1.2左），DNA就像一個右手螺旋的樓梯，它由兩條反向互補的多核苷酸單鏈相互纏繞而成。磷酸與核糖在外側通過3′，5′G磷酸二酯鍵相連接形成樓梯的骨架，而位于內側的兩條多聚核苷酸上的堿基通過氫鍵互補配對原則形成樓梯的階梯。堿基配對形成的氫鍵和相鄰堿基間疏水作用形成的堿基堆積力是維持這個樓梯穩定性的主要因素。堿基配對由于具有非常重要的生物學意義而顯得更加重要。根據堿基互補配對原則（圖1.2右），即A 僅與T，G僅與C互補配對，任何一個親本DNA可以準確地產生出子代分子來，這也是細胞通用的DNA復制法則。此外，堿基間的配對在轉錄、翻譯和調控等遺傳信息流動過程中也至關重要。 二、動態變化中的染色體/染色質是遺傳信息的載體 作為遺傳物質的DNA在生物體中具有一定的組織形式，這就是染色質，包括DNA和蛋白質兩部分。染色質（圖1.3）上的蛋白質包括組蛋白和非組蛋白。組蛋白可以看成染色質的結構蛋白。當細胞進行分裂時，DNA緊密裝配收縮成棒狀，被稱為染色體。細胞分裂完成后，染色體結構疏松呈線性排列，同時非組蛋白在一定的調控機制下與DNA結合，基因開始行使功能。染色質/染色體上DNA和蛋白質之間持續發生著互動，這對于基因的表達調控（即DNA的遺傳信息）讀取起著至關重要的作用。 圖1.2 DNA雙螺旋結構的演示（左）和DNA雙螺旋結構形成的化學基礎：堿基互補配對（右） 圖1.3 DNA和組蛋白組裝形成染色體 三、中心法則——遺傳信息的使用 一個物種的遺傳信息可以看做是一本書，書中的文字就是DNA序列。我們已經知道基因組（DNA）序列的每三個核苷酸對應一種氨基酸（終止密碼子除外），氨基酸組成蛋白質，*后蛋白質行使生命的功能。總的來看，核苷酸序列的順序決定了蛋白質的結構和功能，其根本上又是由核苷酸和氨基酸的對應關系實現的，這種對應關系被稱為遺傳密碼（圖1.4），每三種核苷酸被稱為一個密碼子。成千上萬的密碼子按照一定順序排列在DNA上，還需要一些其他的功能序列來影響和決定其組織的方式以及何時何地被使用，這些功能序列和包含著密碼子的編碼序列一起決定了這個物種全部可能的生命活動。 圖1.4 遺傳密碼表：三核苷酸和氨基酸的對應關系 圖1.5 中心法則 我們已經了解了生命之書是如何在生命的代代之間傳遞的，那么，作為生命的基本單位——細胞，又是如何使用這本生命之書的呢？這需要通過一個被稱為“中心法則”的過程（圖1.5），首先在細胞核內以DNA的一條鏈為模板合成RNA，這個過程被稱為轉錄，RNA 的序列與模板鏈互補配對，在堿基組成上將T（胸腺嘧啶）換成了U（尿嘧啶）。RNA 經過剪接和修飾后進入細胞質中，再于核糖體上通過密碼子規則指導合成蛋白質，這個過程被稱為“翻譯”。“翻譯”出的蛋白質還需經過一系列的折疊和修飾才能行使生命功能。后來科學家發現RNA 也可以被反轉錄為DNA，同時RNA 也可以自我復制，這就形成了“中心法則”理論現在的形式，細胞（生命體）正是通過它將“書”上的生命“劇本”轉化實現為了豐富多彩的生命“舞劇”。 四、基因組和基因組學 基因組指單倍體細胞中的編碼序列和非編碼序列在內的全部DNA分子。基因組DNA序列編寫著一切生命體活動*基本的生物信息，這些信息是生物體個體建立和維持其生物學特征所必需的。基因組學就是通過分析基因組DNA序列或其表達中間過程或產物等來解讀這些信息的學科。在技術上，基因組學通過測序和解讀兩個相對獨立的環節來達到這一目標。 生命是序列的，如何獲取序列成為基因組學的首要問題，測序技術也就成為基因組學*核心的技術。1977年，Gilbert等人報道了通過化學降解測定DNA序列的方法，同年，Sanger建立了雙脫氧鏈終止法。測序技術的發展給基因組學研究帶來了革命性的改變。20世紀80年代末，測序技術在分子實驗室的日常化促使了“人類基因組計劃”的誕生；到20世紀90年代末，Sanger測序法高通量、自動化的實現促使了“人類基因組計劃”的完成，并奠定了21世紀基因組學和醫學發展的格局；2006年以來，第二代測序技術的出現更使“萬物基因組”和“個體基因組”推上議事日程；在未來幾年內，我們將有幸看到下一代測序技術的通用和以基因組學為基礎的生命科學時代的到來。 解讀基因組序列中的遺傳信息是基因組學研究的根本目標。定位、注釋基因組序列中功能元件是解讀基因組序列的重要內容。這是一個以生物信息為導向、與實驗相結合的過程。對于多數功能元件來說，可以直接通過特征序列的尋找和同源分析進行定位和功能注釋，也可以用基于轉錄的高通量實驗分析達到目的。 基因組學研究的*終目的就是，通過測序和解讀基因組為一切以生物學為基礎的產業和應用提供基本的遺傳信息。20世紀70年代，基因重組技術的誕生使得分子生物學家借到了“上帝之手”，可以通過改造單個基因而獲得相應的性狀。基因組學的發展使遺傳工程領域有了較快的發展，它為這種“上帝之手”提供了*基本的素材——物種所有基因序列。小鼠基因敲除計劃就是一個例子。 然而，由于重組技術本身的缺陷，僅僅對單個基因改造，并不能與基因組學發展的規模和速度相稱。一個全新的概念誕生了——“合成生物學”，即人為地從通路和基因組水平設計和制造新的生物部件、裝置和系統；或重新設計已有的天然生物系統為人類的特殊目的服務。合成生物學需要兩個基本的條件：一個是合成基因組序列的技術；一個是人為地設計能產出所需產物的代謝通路。而后一個完全依賴于大規模基因組測序所得的基因和代謝網絡數據庫。另外，*近也誕生了能快速改造整個代謝通路的技術。如果說“堿基序列”是基因組這本大書的基本字符，基因組的“解讀”為我們提供了基本的語法和素材，那么，我們“書寫”基因組的時代指日可待！ 第二節 基因組學的發展歷程 一、基因組學的催生婆：“人類基因組計劃” “人類基因組計劃”（Human Genome Project，HGP）是一項規模宏大的科學計劃，其旨在測定組成人類染色體（指單倍體）中所包含的30億個核苷酸序列的堿基組成，從而繪制出人類基因組圖譜，且辨識并呈現其上的所有基因及其他功能元件。“人類基因組計劃”是人類為了解自身的奧秘所邁出的重要一步，是繼曼哈頓計劃和阿波羅登月計劃之后，人類科學史上的又一個偉大工程。 經歷長達10年的醞釀，“人類基因組計劃”于1990年正式啟動，計劃投資30億美元，預期在15年內完成。該計劃由美國能源部和國家衛生研究院率先啟動，隨后，英國、日本、法國、德國和中國先后加入。中國承擔并完成“人類基因組計劃”的1%任務（簡稱“1%項目”）。 “人類基因組計劃”的主要內容包括基因組的全序列測定，建立遺傳圖譜、物理圖譜、序列圖譜、轉錄圖譜；進行人類基因的鑒定；建立基因組研究技術、人類基因研究的模式生物；建立信息系統。此外，“人類基因組計劃”還包括對社會、法律與倫理問題的研究，交叉學科的技術訓練，技術的轉讓，研究計劃的外延等九方面內容。自1990年正式啟動后，“國際人類基因組協作組（International Human Genome Consortium）”先后完成了平均分辨率為0.7cM 的遺傳圖譜（Murray，etal.1994）和平均分辨率為100kb的物理圖譜的繪制工作（Schuler，etal.1996），并于2001年發表了人類基因組草圖（HGPConsortium2001），于2004年發表了常染色質完成序列（HGPConsortium2004）。從1999年完成22號染色體序列分析到2006年完成1號染色體序列分析，全部24條染色體（22條常染色體和2條性染色體X、Y）的序列都已被全部解析。至此，基因組序列圖整合了由7000個標記組成、分辨率為0.7cM 的遺傳圖譜（Murray，etal.1994；Dib，etal.1996）和由36000個標記組成、分辨率為100kb的物理圖譜（Hudson，etal.1995；Schuler，etal.1996），序列全長28.1億堿基對，覆蓋99%常染色質區，全基因組僅剩341個空洞，注釋了20000~25000個蛋白質編碼基因。至此，“人類基因組計劃”終于完美謝幕了。 人類基因組學的啟動標志著基因組學作為生物學的一個分支學科的誕生，而它的順利完成標志著基因組學走向獨立和成熟。可以說“人類基因組計劃”就是基因組學的催生婆（圖1.6）。 圖1.6 “人類基因計劃”奠定了21世紀生物學和醫學的基礎并對社會發展產生深遠影響 “人類基因組計劃”*終勾畫出人類基因組的共有的“參考性”圖譜。但是，實際上每個人的基因組序列都是有著部分的差異，雖然比重不大，但從全部的30億對堿基來看總的改變數目仍是不容忽視的。其中*常見的變異是單核苷酸多態性（single nucleotide polymer-phism，SNP）。為了描述這些SNP在DNA上存在的位置、在同一群體內部和不同人群間的分布狀況，“人類基因組單體型圖計劃（Hap Map計劃）”于2003年啟動。中國負責10%的工作，所產生的全部數據與“人類基因組計劃”一樣免費向公眾開放（IHGSC2005；IHGSC2007）。Hap Map集合了頻率高于5%的SNPS和包括插入、缺失、拷貝數變異、結構變化等其他形式的人類遺傳變異。隨后中國深圳華大基因研究院、英國Sanger研究所（Wellcome Trust Sanger Institute）和美國國家人類基因組研究所（National Human Genome Research Institute，NHGRI）于2008年1月啟動了“千人基因組計劃”，旨在提供*詳盡的人類遺傳變異圖譜，鑒別出所有在人群中出現頻率高于1%的突變，以支持疾病的研究。 隨著測序技術的發展，“ENCODE計劃”、“癌癥基因組計劃”、“千種動植物基因組計劃”等一系列重大計劃相繼啟動，開啟了人類解讀生命密碼的新征程。 二、測序技術的發展 測序技術是基因組學的核心技術。正是近年來測序技術突飛猛進的發展帶來了基因組學今天的繁榮。沒有毛細管電泳自動測序儀（Sanger測序法）的應用，“人類基因組計劃”不可能于本世紀初完成。在此之后，測序技術的發展更是日新月異。首先公布的是焦磷酸測序技術，由Roche公司推出了相應的測序儀器454。之后，Illumina公司推出基于“邊合成邊測序（Sequencing by Synthesis，SBS）”的Solexa測序技術，ABI公司推出的“邊連接邊測序（Sequencing by Ligation，SBL）”的SOLiD測序技術已經發展成熟，并在不斷改進化
書友推薦
- >
我與地壇
- >
小考拉的故事-套裝共3冊
- >
中國人在烏蘇里邊疆區:歷史與人類學概述
- >
【精裝繪本】畫給孩子的中國神話
- >
月亮與六便士
- >
朝聞道
- >
詩經-先民的歌唱
- >
新文學天穹兩巨星--魯迅與胡適/紅燭學術叢書(紅燭學術叢書)
本類暢銷
