為什麼要構建物理圖譜

A. 什麼技術有助於測出人類基因組鹼基對的全序列

第1代標記
經典的遺傳標記，例如ABO血型位點標記，HLA位點標記。70年中後期，限制性片段長度多態性（RFLP），位點數目大於105，用限制性內切酶特異性切割DNA鏈，由於DNA的一個「點」上的變異所造成的能切與不能切兩種狀況，可產生不同長度的片段（等位片段），可用凝膠電泳顯示多態性，從片段多態性的信息與疾病表型間的關系進行連鎖分析，找到致病基因。如Huntington症。但每次酶切2-3個片段，信息量有限。
第2代標記
1985年，小衛星中心（minisatellite core）、可變串聯重復VNTR（variable number of tandem repeats）可提供不同長度的片段，其重復單位長度為6至12個核苷酸 ，1989年微衛星標記（microsatellite marker）系統被發現和建立，重復單位長度為2~6個核苷酸，又稱簡短串聯重復（STR）。
第3代標記
1996年MIT的Lander ES又提出了SNP（single nucleotide polymorphysm）的遺傳標記系統。對每一核苷酸突變率為10-9，雙等位型標記，在人類基因組中可達到300萬個，平均約每1250個鹼基對就會有一個。3~4個相鄰的標記構成的單倍型（haplotype）就可有8~16種。

物理圖譜
物理圖譜是指有關構成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構成基因組的DNA分子進行測定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統地排列出來。DNA物理圖譜是指DNA鏈的限制性酶切片段的排列順序，即酶切片段在DNA鏈上的定位。因限制性內切酶在DNA鏈上的切口是以特異序列為基礎的，核苷酸序列不同的DNA，經酶切後就會產生不同長度的DNA片段，由此而構成獨特的酶切圖譜。因此，DNA物理圖譜是DNA分子結構的特徵之一。DNA是很大的分子，由限制酶產生的用於測序反應的DNA片段只是其中的極小部分，這些片段在DNA鏈中所處的位置關系是應該首先解決的問題，故DNA物理圖譜是順序測定的基礎，也可理解為指導DNA測序的藍圖。廣義地說，DNA測序從物理圖譜製作開始，它是測序工作的第一步。製作DNA物理圖譜的方法有多種，這里選擇一種常用的簡便方法──標記片段的部分酶解法，來說明圖譜製作原理。
用部分酶解法測定DNA物理圖譜包括二個基本步驟：
⑴完全降解
選擇合適的限制性內切酶將待測DNA鏈（已經標記放射性同位素）完全降解，降解產物經凝膠電泳分離後進行自顯影，獲得的圖譜即為組成該DNA鏈的酶切片段的數目和大小。
⑵部分降解
以末端標記使待測DNA的一條鏈帶上示蹤同位素，然後用上述相同酶部分降解該DNA鏈，即通過控制反應條件使DNA鏈上該酶的切口隨機斷裂，而避免所有切口斷裂的完全降解發生。部分酶解產物同樣進行電泳分離及自顯影。比較上述二步的自顯影圖譜，根據片段大小及彼此間的差異即可排出酶切片段在DNA鏈上的位置。下面是測定某組蛋白基因DNA物理圖譜的詳細說明。
完整的物理圖譜應包括人類基因組的不同載體DNA克隆片段重疊群圖，大片段限制性內切酶切點圖，DNA片段或一特異DNA序列（STS）的路標圖，以及基因組中廣泛存在的特徵型序列（如CpG序列、Alu序列，isochore）等的標記圖，人類基因組的細胞遺傳學圖（即染色體的區、帶、亞帶，或以染色體長度的百分率定標記），最終在分子水平上與序列圖的統一。
基本原理是把龐大的無從下手的DNA先「敲碎」，再拼接。以Mb、kb、bp作為圖距，以DNA探針的STS（sequence tags site）序列為路標。1998 年完成了具有52,000個序列標簽位點（STS），並覆蓋人類基因組大部分區域的連續克隆系的物理圖譜。構建物理圖的一個主要內容是把含有STS對應序列的DNA的克隆片段連接成相互重疊的「片段重疊群（contig）」。用「酵母人工染色體（YAC）作為載體的載有人DNA片段的文庫已包含了構建總體覆蓋率為100%、具有高度代表性的片段重疊群」，近幾年來又發展了可靠性更高的BAC、PAC庫或cosmid庫等。

序列圖譜
隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術是一個包括制備DNA片段化及鹼基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖譜。
大規模測序基本策略
逐個克隆法
對連續克隆系中排定的BAC克隆逐個進行亞克隆測序並進行組裝（公共領域測序計劃）。
全基因組鳥槍法
在一定作圖信息基礎上，繞過大片段連續克隆系的構建而直接將基因組分解成小片段隨機測序，利用超級計算機進行組裝（美國Celera公司）。

B. 圖位克隆法的圖位克隆的技術環節

用於作圖群體的類型可有多種。一般說來，在這類群體中，異花授粉植物分子標記的檢出率較自花授粉植物的高。但是對於基因的圖位克隆而言，培育特殊的遺傳群體是篩選與目標基因緊密連鎖的分子標記的關鍵環節。這些遺傳材料應該滿足這樣的條件，即除了目標基因所在座位的局部區域外，基因組DNA序列的其餘部分都是相同的，在這樣的材料間找到的多態性標記才可能與目標基因緊密連鎖。
目標基因的近等基因系(NILs)是符合條件的一類群體。近等基因系是指幾乎僅在目標性狀上存在差異的兩種基因型個體，這可通過連續回交的途徑獲得。由於NILs的遺傳組成特點，一般凡是能在近等基因系間揭示多態性的分子標記就極有可能位於目標基因的兩翼附近。Martin等(1993)就是用RAPD技術分析番茄PTO基因的近等基因系而獲得了與該基因表現共分離的分子標記，以該分子標記為探針篩選基因組文庫而實現了染色體登陸。又如在玉米上，利用AFLP技術分析玉米CMS-S型雄性不育的恢復基因及近等基因系，已獲得與目標基因緊密連鎖的分子標記並以其用作分離RF3基因的探針。
一般說來，當標記為顯性遺傳時，欲獲得最大遺傳信息量的F2群體，須藉助於進一步的子代測驗，以分辨F2中的雜合體。為此，Michelmore等(1991)發明了分離群體分組分析法(bulked segregant analysis，BSA)以篩選目標基因所在局部區域的分子標記。其原理是將目標基因的F2(或BC1)代分離體的各個體僅以目標基因所控制的性狀按雙親的表型分為兩群，每一群中的各個體DNA等量混合，形成兩個DNA混合池(如抗病和感病、不育和可育)。由於分組時僅對目標性狀進行選擇，因此兩個DNA混合池之間理論上主要在目標基因所在局部區域的差異，這非常類似於NILs，故也稱作近等基因池法。研究表明，近等基因系法、分離群體分組分析法再結合AFLP等強有力的分子標記技術使人們能夠在短時間內從數量眾多的分子標記中篩選出與目標基因緊密連鎖的標記。更為有意義的是，這種策略在尚未構建遺傳圖譜的物種中也是可行的。 比較基因組研究主要是利用相同的DNA分子標記(主要是cDNA標記和基因克隆)在相關植物種之間進行遺傳或物理作圖，比較這些標記在不同物種基因組中的分布特點，揭示染色體或染色體片段上的基因及其排列順序的相同(共線性)或相似性(同線性)，並由此對相關物種的基因組結構和起源進化進行分析。已有的研究表明，存在生殖隔離的不同植物物種之間在標記探針的同源性、拷貝數及連鎖順序上都具有很大程度的保守性。如番茄、馬鈴薯和辣椒；水稻、小麥和玉米；小麥、黑麥和大麥；高粱和玉米；擬南芥和芸薹屬；以及大麥和水稻。更為有趣的是，Moore等(1995)同時對水稻、小麥、玉米、穀子、甘蔗及高粱等6種主要禾本科物種的基因組進行了比較作圖研究，結果表明其中基因組最小的水稻居於中樞的位置，即這些禾本科植物基因組的保守性可歸結到水稻基因組的19個連鎖區段上。由這19個區段可實現對所研究的全部禾穀類作物染色體的重建，並可構成一個禾穀類作物祖先種的染色體骨架。通過這一研究，人們對禾穀類作物的進化演變歷程有了更深入的認識。植物比較基因組的研究成果表明，在更廣的范圍上，包括禾本科、十字花科、豆科植物及一些樹木的基因組在基因組成和基因排列順序上都存在很大程度的一致性。而在包括小麥、玉米和水稻等重要農作物的禾本科作物上，基因組成和排列順序的一致性非常完好，人們可以在模式植物水稻上用圖位克隆技術克隆相關物種的大多數重要基因。此外，比較基因組研究還給人們一個重要的啟示，那就是模式植物上遺傳作圖的成果可推而廣之，這對那些遺傳作圖工作相對滯後的植物尤其重要。比較基因組作圖使建立高密度遺傳連鎖圖可資利用的標記顯著增加，從而大大提高獲取離目標基因很近的分子標記的可能性。
比較基因組作圖是利用分子標記技術在1個目標性狀的分離群體中把目的基因定位於染色體的一定區域內，然後通過利用高密度的分子連鎖分析，以精細定位目的基因。目前，作圖的類型可分為2類，分別是遺傳圖譜和物理圖譜。遺傳圖譜對圖位克隆雖然非常重要，但更精細的物理圖譜尤為重要。而增加圖譜上的分子標記數目是精細作圖的基礎，增加分子標記的方法—是整合已有的遺傳圖譜，再者就是尋找新的分子標記。現在已有越來越多的植物的遺傳圖譜趨於飽和，如水稻已有3275個分子標記的圖譜，覆蓋基因組的1512.5 cM和10400個EST標記。目前利用稀有切點內切酶結合PEGE技術已成功用於植物基因組的大規模物理作圖，從而可以確定連鎖標記與目的基因間的實際物理距離的大小，為基因的克隆奠定了基礎。 一旦把目標基因定位在某染色體的特定區域後，接下來就要對其進行精細的作圖及篩選與目標基因緊密連鎖的分子標記。目前的作圖類型分為兩類，分別是遺傳圖譜和物理圖譜。
（1）遺傳圖譜的構建
染色體的交換與重組是遺傳圖譜構建的理論基礎，通過作圖群體的分析，如果一個基因與兩側最近的分子標記距離均在2 cM以上，就需要作精細的遺傳圖譜。因為即使是在小基因組水稻中，平均1 cM也相當於250 kb左右的物理距離，如果在著絲粒附近就可能相當於1000 kb左右，需要進行若干步的染色體步行，非常費時費力。因此，精細的遺傳圖譜對圖位克隆顯得非常重要，而增加遺傳圖譜上的分子標記數目是精細作圖的基礎。在一個已知區域內增加分子標記有兩種方法，第一種方法是整合已有的遺傳圖譜。如將生理、生化、分子標記圖在同一區域內整合在一起，就會提高分子標記的密度。另一種方法是尋找新的分子標記。在植物上，精細作圖的發展速度超過了動物的同類研究，這主要是因為在植物上可很方便地建立和維持較大的分離群體，並建立了幾種不同的檢測標記間連鎖關系的統計軟體。現在，業已建圖的植物已多達幾十種，其中包括了所有重要的農作物(Tanksley，1995)，如玉米、番茄、水稻、小麥、大麥、燕麥、大豆、高粱、油菜、萵苣、馬鈴薯等。尤其值得一提的是，過去被公認為難以開展遺傳作圖的木本植物，如今也涌現出了許多密度可觀的分子標記連鎖圖，如蘋果和松樹等。由於許多科學家的共同努力和連年的工作積累，已有越來越多生物的遺傳圖譜趨於飽和，這就為生物的物理圖譜的構建奠定了基礎。
（2）物理圖譜的構建
由於分子標記與目標基因之間的實際距離是按鹼基數(bp)來計算的，它會因不同染色體區域基因重組值不同而造成與遺傳距離的差別，所以物理圖譜是真正意義上的基因圖譜。物理圖譜的種類很多，從簡單的染色體分帶圖到精細的鹼基全序列都是物理圖譜。最為常用的物理圖譜有限制酶切圖譜、跨疊克隆群和DNA序列圖譜等。限制酶切圖譜是用幾種限制性內切酶消化DNA，通過電泳檢查限制性片段長度的辦法確定它們的排列順序；對於較大的基因組，可以利用稀有切點限制性內切酶和脈沖電脈。製作跨疊克隆群則需具有一定容量的大片段基因組文庫。比較各個克隆的插人片段，將它們排列成與原來在染色體中的順序一樣的連續克隆群，即跨疊克隆群(也叫重疊克隆群)。
跨疊克隆群的製作方法有三種：
1）菌落雜交法。其基本原理是利用基因組某一區域特有的或與所需分離的目標基因緊密連鎖的DNA分子標記為探針篩選大片段基因組文庫，可以分別得到一系列的陽性克隆，這些克隆之間有部分片段是重疊的，根據其重疊部分可以把它們有序地呈線狀排列成跨疊群(contig)。在兩個跨疊群之間會出現空隙，需要通過染色體步行來填補。該技術從分離大片段陽性克隆群的左、右末端人手，以它們為探針再次篩選基因組文庫，獲得新的克隆即為沿著染色體向前走了一步，重復這一過程，就能一步一步地將空隙填滿，將兩個克隆群整合在一起，這一方法能利用各種分子標記掃描文庫，准確得到攜帶分子標記的陽性克隆，是構建跨疊克隆群的首選策略。
2）PCR法。即以PCR技術為基礎發展了一系列技術，包括STS、RAPD、AFLP和Alu-PCR等已被廣泛應用於跨疊克隆群的構建。STS策略是利用已知核酸序列，從兩端合成兩個與其配對的引物，利用PCR進行擴增，理論上講具有相同擴增帶型的克隆，也可以說共享一個或數個STS位標的克隆肯定是跨疊的。這個方法具有簡便、快速、精確度高等優點，是人類基因組計劃所採用的主要策略之一。另一重要的基於PCR的策略是A1u-PCR技術，該技術利用人類基因組的Alu重復序列，合成一對特異性引物，進行PCR擴增，然後以PCR產物為探針，從文庫中篩選出陽性克隆。這一方法簡便，但有時會出現一些誤差，當與限制性內切酶物理圖譜結合使用時，就可以比較精確地排列出陽性克隆的重疊順序。
3）DNA指紋—錨標法。其原理是首先對隨機克隆的DNA選定一個6鹼基識別位點的限制性內切酶消化，然後用放射性同位素進行末端標記，經標記後DNA片段用另一個4個鹼基識別位點的限制性內切酶消化，用序列分析膠分離這些片段，然後經放射性自顯影檢測。這些指紋圖譜數據經計算機處理後，根據片段的相似性，構建跨疊克隆群。
熒光原位雜交技術(Fiber-FISH)是最近幾年新發展的方法，它使FISH技術的分辨力接近其理論值1 Kb，在光學顯微鏡的識別范圍內。Fiber-FISH適宜於基因組的數量作圖，而且由於可以在熒光顯微鏡下同時觀察幾種探針的位置和順序，將有效地排除染色體步行過程中經常遇到的復重序列帶來的因難。這些物理圖譜的構建，無疑給圖位克隆感興趣的基因奠定了堅實的基礎。
（3）構建高質量的基因組文庫
在基因的圖位克隆技術中，高質量的基因組文庫的構建也是克隆成功的另一關鍵。圖位克隆的基因組文庫主要有Cos質粒文庫和人工染色體(YAC)文庫。作為被克隆的載體。可以採用Cos質粒，它是1種含有λ噬菌體的cos位點的質粒載體，大小在10 kb左右，可高效地克隆25~35 kb的DNA片段。當要克隆大片段DNA時。需要YAC作載體，以YAC為載體，可將300~1000 kb的DNA片段克隆：因此，以YAC為載體可以構建高等植物的完整基因組文庫。除YAC外。後來又陸續發展了BAC、PAC等幾種以細菌為寄主的載體系統。
圖位克隆在理論上適用於任何物種，但目前主要還是用於真核生物。真核生物一般都有內含子，一個基因往往長達幾個到幾十個kb，只有容納大片段插入子克隆載體，才能攜帶完整的基因。柯斯質粒從λ噬菌體改造而來，由於採用質粒的復制子，柯斯質粒克服了包裝的限制，插人片段可達40~50 kb。雖然如此，柯斯質粒還是不敷應用，就又發展了人工染色體技術。人工染色體在細胞周期中可以正常復制，配對和分離。作為載體，人工染色體的插入片段可達2 Mb左右，能夠覆蓋完整的真核基因。最早發展的人工染色體是酵母人工染色體（YAC）。1983年，Murray等首次構建了總長度為55 kb的YAC。1987年，Burke等得到了能夠克隆大片段DNA的YAC載體，證明YAC可以構建高等生物的完整基因組文庫。YAC具有比較大的容納能力，但不太穩定，嵌合體比例也較高，而且難以與酵母自身的染色體分開。後來陸續發展了P1、BAC、PAC等幾種以細菌為寄主的載體系統。值得一提的是進展一直緩慢的哺乳動物人工染色體(MAC)和人類人工染色體(HAC)也已取得突破性進展。 找到與目標基因緊密連鎖的分子標記(最好分布在基因兩側)和鑒定出分子標記所在的大片段克隆以後，接著是以該克隆為起點進行染色體步行，逐漸靠近目標基因，以該克隆的末端作為探針篩選基因組文庫，鑒定和分離出鄰近的基因組片段的克隆，再將這個克隆的遠端末端作為探針重新篩選基因組文庫。繼續這一過程，直到獲得具有目標基因兩側分子標記的大片段克隆或重疊群。如果目標基因所在區域已經完成分子作圖，就有一套現成的順序排列的大片段克隆可以利用。當遺傳連鎖圖譜指出基因所在的特定區域時，即可取回需要的克隆，獲得目標基因。
染色體步行的主要困難在於，當必須經過一個無法克隆的片段時(如對寄主無害)，步行的過程會被打斷；當克隆的一端是重復序列時，步行的方向會步入歧途。為了克服這些困難，發展了染色體登陸、跳步和連接等方法。染色體登陸是找出與目標基因的物理距離小於基因組文庫插入片段的平均距離還小的分子標記，通過篩選文庫直接獲得含有目標基因的克隆，完全避開染色體步行的過程。染色體跳步—連接是使用一個識別位點很少的隨機一個識別位點很多的酶構建跳步文庫和連接文庫。跳步文庫的插入片段是大片段克隆末端經過雙酶切的部分，由同樣的文庫進行克隆。連接文庫的插入片段是由切點較少的酶產生的，具有切點較少的那個酶的識別位點。在染色體步行的過程中，交替應用兩個文庫進行跳步和連接，最終逼近目標基因。 篩選和鑒定目的基因是圖位克隆技術的最後環節，找到與目的基因緊密連鎖的分子標記並鑒定出分子標記所在的大片段克隆後，接著是以該克隆為起點進行染色體步行，逐漸靠近目的基因。當遺傳連鎖圖譜指出基因所在的特定區域時，即可取回需要的克隆，獲得目的基因。在與目的基因緊密連鎖的分子標記及大插入片段基因組文庫都具備的情況下，就可以以該分子標記為探針通過菌落雜交，藍、白斑挑選的方式篩選基因組文庫而獲得可能含有因的基因的陽性克隆。在用覆蓋目的基因區域的大片段基因組DNA克隆篩選區域特異的cDNA後，仍需對目的基因編碼的cDNA作進一步證實。現有證實目的基因編碼的cDNA克隆的方法有：1) 精細作圖來證實某候選基因克隆與目標性狀共分離； 2) 證實某候選基因克隆的時空表達模式與目標性狀的表現相同；3） 把候選基因序列與現有已知功能基因序列資料庫進行同源性比較，推斷其功能；4) 比較候選基因序列在野生型與突變型之間的差異，確定在二者之間變異的cDNA序列；5) 轉化候選基因。
這些陽性克隆中可能含有多個候選基因，從一系列候選基因中鑒定基因是定位克隆技術的最後一個關鍵環節。現在最常用的方法是用含有目標基因的大片段克隆如BAC克隆或YAC克隆去篩選cDNA文庫，並查詢生物數據信息庫，待找出候選基因後，把這些候選基因進行下列分析以確定目標基因：1) 精確定位法檢查cDNA是否與目標基因共分離；2) 檢查cDNA時空表達特點是否與表型一致；3) 測定cDNA序列，查詢資料庫，以了解該基因的功能；4) 篩選突變體文庫，找出DNA序列上的變化及與功能的關系；5) 進行功能互補實驗，通過轉化突變體觀察突變體表型是否恢復正常或發生預期的表型變化。功能互補實驗是最直接、最終鑒定基因的方法。

C. 什麼是人類基因組計劃

很長，不過很全，肯定有你想了解在裡面！

人類基因組計劃
中文名稱：人類基因組計劃
英文名稱：human genome project;HGP;Human Genome Project
定義1：於20世紀80年代提出的，由國際合作組織包括有美、英、日、中、德、法等國參加進行了人體基因作圖，測定人體23對染色體由3×109核苷酸組成的全部DNA序列，於2000年完成了人類基因組「工作框架圖」。2001年公布了人類基因組圖譜及初步分析結果。其研究內容還包括創建計算機分析管理系統，檢驗相關的倫理、法律及社會問題，進而通過轉錄物組學和蛋白質組學等相關技術對基因表達譜、基因突變進行分析，可獲得與疾病相關基因的信息。
應用學科：生物化學與分子生物學（一級學科）；總論（二級學科）

定義2：於20世紀80年代提出，由美、英、日、中、德、法等國參加並於2001年完成的針對人體23對染色體全部DNA的鹼基對（3×109）序列進行排序，對大約25 000基因進行染色體定位，構建人類基因組遺傳圖譜和物理圖譜的國際合作研究計劃。 應用學科：細胞生物學（一級學科）；總論（二級學科） 定義3：1990年由美國能源部(DOE)和國立健康研究院(NIH)資助的一個研究計劃。目的是：① 鑒定出人類的所有基因；② 確定構成人類基因組的約30億個鹼基對的序列；③ 將上述信息儲存於專門的資料庫中，並開發出相應的分析工具；④ 研究由此而產生的倫理、法律和社會問題並提出相應對策。
應用學科：遺傳學（一級學科）；總論（二級學科）

以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布

人類基因組計劃人類基因組計劃(human genome project, HGP)是由美國科學家於1985年率先提出，於1990年正式啟動的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯邦共和國、日本和我國科學家共同參與了這一預算達30億美元的人類基因組計劃。按照這個計劃的設想，在2005年，要把人體內約10萬個基因的密碼全部解開，同時繪制出人類基因的譜圖。換句話說，就是要揭開組成人體4萬個基因的30億個鹼基對的秘密。人類基因組計劃與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃並稱為三大科學計劃。

目錄

簡介
目的
誕生和啟動
研究內容1、遺傳圖譜（genetic map）
2、物理圖譜（physical map）
3、序列圖譜
4、基因圖譜
對人類的重要意義對人類疾病基因研究的貢獻
對醫學的貢獻
對生物技術的貢獻
對細胞、胚胎、組織工程的推動
對制葯工業的貢獻
對社會經濟的重要影響
對生物進化研究的影響
帶來的負面作用
應用實例1、疾病基因
2、葯物靶
3、基礎生物學
進展與未來完成人類基因組序列完成圖
草圖的作用
眾多的發現
中國人類基因組研究概況
研究現狀與展望研究現狀
展望
人類基因組計劃之塞雷拉人類基因組計劃特點
基因的智慧財產權之爭
後人類基因組計劃簡介
目的
誕生和啟動
研究內容 1、遺傳圖譜（genetic map）
2、物理圖譜（physical map）
3、序列圖譜
4、基因圖譜
對人類的重要意義 對人類疾病基因研究的貢獻
對醫學的貢獻
對生物技術的貢獻
對細胞、胚胎、組織工程的推動
對制葯工業的貢獻
對社會經濟的重要影響
對生物進化研究的影響
帶來的負面作用
應用實例 1、疾病基因
2、葯物靶
3、基礎生物學
進展與未來 完成人類基因組序列完成圖
草圖的作用
眾多的發現
中國人類基因組研究概況研究現狀與展望
研究現狀 展望人類基因組計劃之塞雷拉人類基因組計劃
特點 基因的智慧財產權之爭後人類基因組計劃展開 編輯本段簡介
1986年,諾貝爾獎獲得者Renato Dulbecco發表短文《腫瘤研究的轉折點：人類基因組測序》（Science, 231: 1055－1056）。文中指出：如果我們想更多地了解腫瘤，我們從現在起必須關注細胞的基因組。…… 從哪個物種著手努力？如果我們想理解人類腫瘤，那就應從人類開始。……人類腫瘤研究將因對DNA的詳細知識而得到巨大推動。」 什麼是基因組(Genome)?基因組就是一個物種中所有基因的整體組成。人類基因組有兩層意義：遺傳信息和遺傳物質。要揭開生命的奧秘，就需要從整體水平研究基因的存在、基因的結構與功能、基因之間的相互關系。
編輯本段目的
人類基因組DNA草圖
為什麼選擇人類的基因組進行研究？因為人類是在「進化」歷程上最高級的生物，對它的研究有助於認識自身、掌握生老病死規律、疾病的診斷和治療、了解生命的起源。 測出人類基因組DNA的30億個鹼基對的序列，發現所有人類基因，找出它們在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息。 在人類基因組計劃中，還包括對五種生物基因組的研究：大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅和小鼠，稱之為人類的五種「模式生物」。 HGP的目的是解碼生命、了解生命的起源、了解生命體生長發育的規律、認識種屬之間和個體之間存在差異的起因、認識疾病產生的機制以及長壽與衰老等生命現象、為疾病的診治提供科學依據。
編輯本段誕生和啟動
對人類基因組的研究在70年代已具有一定的雛形，在80年代在許多國家已形成一定規模。 人類基因組計劃
1984年在Utah州的Alta,White R and Mendelsonhn M受美國能源部(DOE）的委託主持召開了一個小型專業會議討論測定人類整個基因組的DNA序列的意義和前景（Cook Deegan RM,1989） 1985年5月在加州Santa Cruz由美國DOE的Sinsheimer RL主持的會議上提出了測定人類基因組全序列的動議，形成了美國能源部的「人類基因組計劃」草案。 1986年3月，在新墨西哥州的Santa Fe討論了這一計劃的可行性，隨後DOE宣布實施這一計劃。 1986年，諾貝爾獎得主杜爾貝科（R. Dulbecco）在《科學》（Science）周刊撰文回顧腫瘤研究的進展，指出要麼依舊採用「零敲碎打」的策略，要麼從整體上研究和分析人類基因組。 1986年遺傳學家McKusick V提出從整個基因組的層次研究遺傳的科學稱為「基因組學」 1987年初，美國能源部和國立衛生研究院為HGP下撥了啟動經費約550萬美元（全年1.66億美元） 1988年，美國成立了「國家人類基因組研究中心」由Watson J出任第一任主任 1990年10月1日，經美國國會批准美國HGP正式啟動，總體計劃在15年內投入至少30億美元進行人類全基因組的分析。 1987年，義大利共和國國家研究委員會開始HGP研究，其特點是技術多樣（YAC，雜種細胞，cDNA等）、區域集中（基本上限於Xq24-qter區域） 1989年2月英國開始HGP，特點是：帝國癌症研究基金會與國家醫學研究委員會(ICRP-MRC)共同負責全國協調與資金調控，劍橋附近的Sanger中心注重首先在線蟲基因組上積累經驗，改進大規模DNA測序技術；同時建立了YAC庫的篩選與克隆、特異細胞系、DNA探針、基因組DNA、cDNA文庫、比較生物基因組DNA序列、信息分析等的「英國人類基因組資源中心」。可謂「資源集中、全國協調」。 人類基因組遺傳圖
1990年6月法蘭西共和國的HGP啟動。科學研究部委託國家醫學科學院制定HGP，主要特點是注重整體基因組、cDNA和自動化。建立了人類多態性研究中心（CEPH），在全基因組YAC重疊群、微衛星標記（遺傳圖）的構建以及馳名世界的用作基因組研究的經典材料CEPH家系（80個3代多個體家系）方面產生了巨大影響。 1990年，美國能源部(DOE)與國立衛生研究院(NIH)共同啟動HGP，原定投入30億美元，用15年時間完成該計劃。英、日、法、德等國相繼加入。 1995年德意志聯邦共和國開始HGP，來勢迅猛，先後成立了資源中心和基因掃描定位中心，並開始對21號染色體的大規模測序工作。 1990年6月歐共體通過了「歐洲人類基因組研究計劃」，主要資助23個實驗室重點用於「資源中心」的建立和運轉。還有丹麥王國、俄羅斯聯邦、日本、韓國、澳大利亞等。 1994年，我國HGP在吳旻、強伯勤、陳竺、楊煥明的倡導下啟動，最初由國家自然科學基金會和863高科技計劃的支持下，先後啟動了「中華民族基因組中若干位點基因結構的研究」和「重大疾病相關基因的定位、克隆、結構和功能研究」， 1998年在國家科技部的領導和牽線下，1998年在上海成立了南方基因中心， 1998年5月11日，世界上最大的測序儀生產商美國PE Biosystems公司，以其剛研製成功的300台最新毛細管自動測序儀（ABI 3700）和3億美元資金，成立了Celera Genomics公司，宣稱要在3年內，以所謂的「人類全基因組霰彈法測序策略」完成人類基因組測序，並聲稱要專利200～400個重要基因，並將所有序列信息保密3個月。Celera公司已有雇員300多人，購買了號稱「全球第三」的超大型計算機，號稱擁有了超過全球所有序列組裝解讀力量總和的實力。就在六國共同宣布工作框架圖構建完成的同一天，Celera公司宣稱已組裝出了完整的人類遺傳密碼。Celera公司此舉，是對公益性的HGP的競爭與挑戰 1999年在北京成立了北方人類基因組中心，1998年，組建了中科院遺傳所。1999年7月在國際人類基因組注冊，得到完成人類3號染色體短臂上一個約30Mb區域的測序任務，該區域約占人類整個基因組的1%。 人類基因組計劃（Human genome project）由美國於1987年啟動，我國於1999年9月積極參加到這項研究計劃中的，承擔其中1%的任務，即人類3號染色體短臂上約3000萬個鹼基對的測序任務。我國因此成為參加這項研究計劃的唯一的發展中國家。2000年6月26日人類基因組工作草圖完成。由於人類基因測序和基因專利可能會帶來巨大的商業價值，各國政府和一些企業都在積極地投入該項研究，如1997年AMGE公司轉讓了一個與中樞神經疾病有關的基因而獲利3.92億美元。
編輯本段研究內容
HGP的主要任務是人類的DNA測序，包括下圖所示的四張譜圖，此外還有測序技術、人類基因組序列變異、功能基因組技術、比較基因組學、社會、法律、倫理研究、生物信息學和計算生物學、教育培訓等目的。
1、遺傳圖譜（genetic map）
又稱連鎖圖譜(linkage map)，它是以具有遺傳多態性（在一個遺傳位點上具有一個以上的等位基因，在群體中的出現頻率皆高於1%）的遺傳標記為「路標」，以遺傳學距離（在減數分裂事件中兩個位點之間進行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM）為圖距的基因組圖。遺傳圖譜的建立為基因識別和完成基因定位創造了條件。意義：6000多個遺傳標記已經能夠把人的基因組分成6000多個區域，使得連鎖分析法可以找到某一致病的或表現型的基因與某一標記鄰近（緊密連鎖）的證據，這樣可把這一基因定位於這一已知區域，再對基因進行分離和研究。對於疾病而言，找基因和分析基因是個關鍵。
第1代標記 經典的遺傳標記，例如ABO血型位點標記，HLA位點標記。70年中後期，限制性片段長度多態性（RFLP），位點數目大與105，用限制性內切酶特異性切割DNA鏈，由於DNA的一個「點」上的變異所造成的能切與不能切兩種狀況，可產生不同長度的片段（等位片段），可用凝膠電泳顯示多態性，從片段多態性的信息與疾病表型間的關系進行連鎖分析，找到致病基因。如Huntington症。但每次酶切2-3個片段，信息量有限。 第2代標記 1985年，小衛星中心（minisatellite core）、可變串聯重復VNTR（variable number of tandem repeats）可提供不同長度的片段，其重復單位長度為6至12個核苷酸 ，1989年微衛星標記（microsatellite marker）系統被發現和建立，重復單位長度為2~6個核苷酸，又稱簡短串聯重復（STR）。 第3代標記 1996年MIT的Lander ES又提出了SNP（single nucleotide polymorphysm）的遺傳標記系統。對每一核苷酸突變率為10-9，雙等位型標記，在人類基因組中可達到300萬個，平均約每1250個鹼基對就會有一個。3~4個相鄰的標記構成的單倍型（haplotype）就可有8~16種。
2、物理圖譜（physical map）
物理圖譜是指有關構成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構成基因組的DNA分子進行測定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統地排列出來。DNA物理圖譜是指DNA鏈的限制性酶切片段的排列順序，即酶切片段在DNA鏈上的定位。因限制性內切酶在DNA鏈上的切口是以特異序列為基礎的，核苷酸序列不同的DNA，經酶切後就會產生不同長度的DNA片段，由此而構成獨特的酶切圖譜。因此，DNA物理圖譜是DNA分子結構的特徵之一。DNA是很大的分子，由限制酶產生的用於測序反應的DNA片段只是其中的極小部分，這些片段在DNA鏈中所處的位置關系是應該首先解決的問題，故DNA物理圖譜是順序測定的基礎,也可理解為指導DNA測序的藍圖。廣義地說，DNA測序從物理圖譜製作開始，它是測序工作的第一步。製作DNA物理圖譜的方法有多種，這里選擇一種常用的簡便方法──標記片段的部分酶解法，來說明圖譜製作原理。 用部分酶解法測定DNA物理圖譜包括二個基本步驟： (1)完全降解 選擇合適的限制性內切酶將待測DNA鏈(已經標記放射性同位素)完全降解，降解產物經凝膠電泳分離後進行自顯影，獲得的圖譜即為組成該DNA鏈的酶切片段的數目和大小。 (2)部分降解 以末端標記使待測DNA的一條鏈帶上示蹤同位素，然後用上述相同酶部分降解該DNA鏈，即通過控制反應條件使DNA鏈上該酶的切口隨機斷裂，而避免所有切口斷裂的完全降解發生。部分酶解產物同樣進行電泳分離及自顯影。比較上述二步的自顯影圖譜，根據片段大小及彼此間的差異即可排出酶切片段在DNA鏈上的位置。下面是測定某組蛋白基因DNA物理圖譜的詳細說明。 完整的物理圖譜應包括人類基因組的不同載體DNA克隆片段重疊群圖，大片段限制性內切酶切點圖，DNA片段或一特異DNA序列（STS）的路標圖，以及基因組中廣泛存在的特徵型序列（如CpG序列、Alu序列，isochore）等的標記圖，人類基因組的細胞遺傳學圖（即染色體的區、帶、亞帶，或以染色體長度的百分率定標記），最終在分子水平上與序列圖的統一。 基本原理是把龐大的無從下手的DNA先「敲碎」，再拼接。以Mb、kb、bp作為圖距，以DNA探針的STS（sequence tags site）序列為路標。1998 年完成了具有52,000個序列標簽位點(STS)，並覆蓋人類基因組大部分區域的連續克隆系的物理圖譜。構建物理圖的一個主要內容是把含有STS對應序列的DNA的克隆片段連接成相互重疊的「片段重疊群（contig）」。用「酵母人工染色體(YAC)作為載體的載有人DNA片段的文庫已包含了構建總體覆蓋率為100%、具有高度代表性的片段重疊群」，近幾年來又發展了可靠性更高的BAC、PAC庫或cosmid庫等。
3、序列圖譜
隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術是一個包括制備DNA片段化及鹼基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖譜。 大規模測序基本策略 逐個克隆法 對連續克隆系中排定的BAC克隆逐個進行亞克隆測序並進行組裝（公共領域測序計劃）。 全基因組鳥槍法 在一定作圖信息基礎上，繞過大片段連續克隆系的構建而直接將基因組分解成小片段隨機測序，利用超級計算機進行組裝（美國Celera公司）。 基因圖譜
4、基因圖譜
基因圖譜是在識別基因組所包含的蛋白質編碼序列的基礎上繪制的結合有關基因序列、位置及表達模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%~5%長度的全部基因的位置、結構與功能，最主要的方法是通過基因的表達產物mRNA反追到染色體的位置。 原理 所有生物性狀和疾病都是由結構或功能蛋白質決定的，而已知的所有蛋白質都是由mRNA編碼的，這樣可以把mRNA通過反轉錄酶合成cDNA或稱作EST的部分的cDNA片段，也可根據mRNA的信息人工合成cDNA或cDNA片段，然後，再用這種穩定的cDNA或EST作為「探針」進行分子雜交，鑒別出與轉錄有關的基因。用PolyA互補的寡聚T或克隆載體的相關序列作為引物對mRNA雙端尾側的幾百個bp進行測序得到EST（表達序列標簽）。2000年6月，EMBL中EST數量已有4,229,786。 基因圖譜的意義 在於它能有效地反應在正常或受控條件中表達的全基因的時空圖。通過這張圖可以了解某一基因在不同時間不同組織、不同水平的表達；也可以了解一種組織中不同時間、不同基因中不同水平的表達，還可以了解某一特定時間、不同組織中的不同基因不同水平的表達。 人類基因組是一個國際合作項目：表徵人類基因組，選擇的模式生物的DNA測序和作圖，發展基因組研究的新技術，完善人類基因組研究涉及的倫理、法律和社會問題，培訓能利用HGP發展起來的這些技術和資源進行生物學研究的科學家，促進人類健康。
編輯本段對人類的重要意義
對人類疾病基因研究的貢獻
人類疾病相關的基因是人類基因組中結構和功能完整性至關重要的信息。對於單基因病，採用「定位克隆」和「定位候選克隆」的全新思路，導致了亨廷頓舞蹈病、遺傳性結腸癌和乳腺癌等一大批單基因遺傳病致病基因的發現，為這些疾病的基因診斷和基因治療奠定了基礎。對於心血管疾病、腫瘤、糖尿病、神經精神類疾病（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點。 健康相關研究是HGP的重要組成部分，1997年相繼提出：「腫瘤基因組解剖計劃」「環境基因組學計劃」。
對醫學的貢獻
基因診斷、基因治療和基於基因組知識的治療、基於基因組信息的疾病預防、疾病易感基因的識別、風險人群生活方式、環境因子的干預。
對生物技術的貢獻
胚胎細胞克隆羊——多利
（1）基因工程葯物 分泌蛋白（多肽激素，生長因子，趨化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受體。 （2）診斷和研究試劑產業 基因和抗體試劑盒、診斷和研究用生物晶元、疾病和篩葯模型。
對細胞、胚胎、組織工程的推動
胚胎和成年期幹細胞、克隆技術、器官再造。
對制葯工業的貢獻
篩選葯物的靶點：與組合化學和天然化合物分離技術結合，建立高通量的受體、酶結合試驗以知識為基礎的葯物設計：基因蛋白產物的高級結構分析、預測、模擬—葯物作用「口袋」。 個體化的葯物治療：葯物基因組學。
對社會經濟的重要影響
生物產業與信息產業是一個國家的兩大經濟支柱；發現新功能基因的社會和經濟效益；轉基因食品；轉基因葯物（如減肥葯，增高葯）
對生物進化研究的影響
生物的進化史，都刻寫在各基因組的「天書」上；草履蟲是人的親戚——13億年；人是由300～400萬年前的一種猴子進化來的；人類第一次「走出非洲」——200萬年的古猿；人類的「夏娃」來自於非洲，距今20萬年——第二次「走出非洲」？

D. 物理圖譜的構建方法主要有哪幾種

物理圖譜的構建方法主要有哪幾種
研究物理的科學方法有許多,經常用到的有觀察法、實驗法、比較法、類比法、等效法、轉換法、控制變數法、模型法、科學推理法等.研究某些物理知識或物理規律,往往要同時用到幾種研究方法.如在研究電阻的大小與哪些因素有關時,

E. 生物學 EST是什麼啊 詳細的介紹一下

EST是Expressed Sequence Tag的縮寫，意思是表達序列標簽，指從一個隨機選擇的cDNA克隆，進行5』端和3』端單一次測序挑選出來獲得的短的cDNA 部分序列。

EST是從一個隨機選擇的cDNA 克隆進行5』端和3』端單一次測序獲得的短的cDNA 部分序列，代表一個完整基因的一小部分，在資料庫中其長度一般從20 到7000bp 不等，平均長度為360 ±120bp。

EST 來源於一定環境下一個組織總mRNA 所構建的cDNA 文庫，因此EST也能說明該組織中各基因的表達水平。

(5)為什麼要構建物理圖譜擴展閱讀

EST的作用表現在：

1、 用於構建基因組的遺傳圖譜與物理圖譜；

2、作為探針用於放射性雜交;

3、 用於定位克隆；

4、藉以尋找新的基因;

5、作為分子標記；

6、 用於研究生物群體多態性。