單倍型遺傳距離的原理是什么?
- 教育綜合
- 2021-08-31 19:44:14
簡(jiǎn)答題:hla基因的遺傳特征如何?
人類(lèi)白細(xì)胞抗原(Human Leukocyte Antigen,HLA) 基因復(fù)合物位于6p21.3,有220多個(gè)不同的功能基因,是人類(lèi)基因組最復(fù)雜的遺傳多態(tài)系統(tǒng).HLA等位基因的變異在醫(yī)學(xué)、法醫(yī)學(xué)、人類(lèi)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的意義.自從1964年以來(lái),HLA分型一直采用經(jīng)典的微量淋巴細(xì)胞毒實(shí)驗(yàn),但該方法是血清學(xué)水平的分型,不能識(shí)別很多特異性的等位基因,而且高質(zhì)量的抗體也不易獲得.從20世紀(jì)90年代起,在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下,首先開(kāi)展HLA Ⅱ類(lèi)位點(diǎn)基因分型研究及大規(guī)模群體多態(tài)性調(diào)查,所獲得的中國(guó)主要民族基因數(shù)據(jù)已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域.相比之下,HLA Ⅰ類(lèi)基因數(shù)量更豐富,包含了A、B、C、E、F、G分子生物學(xué)AMOVA法是什么意思?
分子方差分析法(Analysis of molecular variance) 通過(guò)估計(jì)單倍型(含等位基因) 或基因型之間的進(jìn)化距離,進(jìn)行遺傳變異的等級(jí)剖分,引入進(jìn)化距離(evolutionary distance) 來(lái)計(jì)量并計(jì)算單倍型(或基因型) 間的方差 ,使所有種類(lèi)的單倍型之間的差方組成一個(gè)距離矩陣。大學(xué)遺傳學(xué)中,兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)中遺傳距離值相加不等的原因是什么?
對(duì)于一系列連鎖基因,如果相鄰基因之間的距離不大D10cM)以致其間不能形成多交換時(shí),就可以測(cè)定相鄰基因的距離,然后相加,得出間隔較長(zhǎng)的多個(gè)連鎖基因的距離,即連鎖基因的距離具有可加性,這樣估算遺傳圖距可以避免多交換相互抵消的效果,這是重組的重要特征,也是繪制遺傳圖譜的原理。對(duì)于三個(gè)緊密相鄰的連鎖基因,既可采用兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的方法,也可用三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的方法繪制遺傳圖譜,但后者更有效,也更準(zhǔn)確。原因是三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)只用1次雜交和測(cè)交,而兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)需要3次,而且三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)估算了兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)中無(wú)法檢測(cè)的雙交換這里指位于中間的那個(gè)基因同時(shí)分別與另外兩個(gè)基因之間單交換產(chǎn)生的雙交換),因而實(shí)際估算得到的重組率要比兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)中的更大,也更接近基因的實(shí)際遺傳距離?!菊?/p>
大學(xué)遺傳學(xué)中,兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)中遺傳距離值相加不等的原因是什么?【提問(wèn)】
您好,我已經(jīng)看到您的問(wèn)題啦,請(qǐng)您耐心等待五分鐘,我正在為您整理答案。如果感覺(jué)我的回答對(duì)您有幫助的話(huà),請(qǐng)您動(dòng)動(dòng)小手,給我個(gè)贊,好嗎?【回答】
基因間的距離越長(zhǎng),發(fā)生交換的機(jī)會(huì)越多,所以交換值就越大【回答】
遺傳距離與物理距離成正比。【回答】
我的意思是說(shuō):為什么這個(gè)圖片上,兩個(gè)小的值加起來(lái)不等于最大值?【提問(wèn)】
稍等【回答】
對(duì)于一系列連鎖基因,如果相鄰基因之間的距離不大D10cM)以致其間不能形成多交換時(shí),就可以測(cè)定相鄰基因的距離,然后相加,得出間隔較長(zhǎng)的多個(gè)連鎖基因的距離,即連鎖基因的距離具有可加性,這樣估算遺傳圖距可以避免多交換相互抵消的效果,這是重組的重要特征,也是繪制遺傳圖譜的原理。對(duì)于三個(gè)緊密相鄰的連鎖基因,既可采用兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的方法,也可用三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的方法繪制遺傳圖譜,但后者更有效,也更準(zhǔn)確。原因是三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)只用1次雜交和測(cè)交,而兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)需要3次,而且三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)估算了兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)中無(wú)法檢測(cè)的雙交換這里指位于中間的那個(gè)基因同時(shí)分別與另外兩個(gè)基因之間單交換產(chǎn)生的雙交換),因而實(shí)際估算得到的重組率要比兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)中的更大,也更接近基因的實(shí)際遺傳距離?!净卮稹?/p>
nei’s基因多樣性
這是一個(gè)科學(xué)家的名字,有這么一個(gè)系數(shù),叫做nei氏多樣性指數(shù) 植物分子群體遺傳學(xué)研究動(dòng)態(tài) 分子群體遺傳學(xué)是當(dāng)代進(jìn)化生物學(xué)研究的支柱學(xué)科, 也是遺傳育種和關(guān)于遺傳關(guān)聯(lián)作圖和連鎖分析的基礎(chǔ)理論學(xué)科。分子群體遺傳學(xué)是在經(jīng)典群體遺傳的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的, 它利用大分子主要是DNA序列的變異式樣來(lái)研究群體的遺傳結(jié)構(gòu)及引起群體遺傳變化的因素與群體遺傳結(jié)構(gòu)的關(guān)系, 從而使得遺傳學(xué)家能夠從數(shù)量上精確地推知群體的進(jìn)化演變, 不僅克服了經(jīng)典的群體遺傳學(xué)通常只能研究群體遺傳結(jié)構(gòu)短期變化的局限性, 而且可檢驗(yàn)以往關(guān)于長(zhǎng)期進(jìn)化或遺傳系統(tǒng)穩(wěn)定性推論的可靠程度。同時(shí), 對(duì)群體中分子序列變異式樣的研究也使人們開(kāi)始重新審視達(dá)爾文人類(lèi)基因組怎樣形成的?
人類(lèi)基因組,又譯人類(lèi)基因體,是智慧人種的基因組。共組成24個(gè)染色體,分別是22個(gè)體染色體、X染色體與Y染色體,含有約30億個(gè)DNA堿基對(duì)。堿基對(duì)是以氫鍵相結(jié)合的兩個(gè)含氮堿基,以A、T、C、G四種堿基排列成堿基序列。其中一部分的堿基對(duì)組成了大約20000到25000個(gè)基因。
全世界的生物學(xué)與醫(yī)學(xué)界在人類(lèi)基因組計(jì)劃中,調(diào)查人類(lèi)基因組中的真染色質(zhì)基因序列。發(fā)現(xiàn)人類(lèi)的基因數(shù)量比原先預(yù)期的更少,其中的外顯子,也就是能夠制造蛋白質(zhì)的編碼序列,只占總長(zhǎng)度的1.5%。
現(xiàn)代遺傳學(xué)家認(rèn)為,基因是DNA(脫氧核糖核酸)分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸序列的總稱(chēng),是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段。基因位于染色體上,并在染色體上呈線(xiàn)性排列?;虿粌H可以通過(guò)復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代,還可以使遺傳信息得到表達(dá)。不同人種之間頭發(fā)、膚色、眼睛、鼻子等不同,是基因差異所致。
人類(lèi)只有一個(gè)基因組,大約有5萬(wàn)~10萬(wàn)個(gè)基因。
隨著人類(lèi)基因組逐漸被破譯,一張生命之圖將被繪就,人們的生活也將發(fā)生巨大變化?;蛩幬镆呀?jīng)走進(jìn)人們的生活,利用基因治療更多的疾病不再是一個(gè)奢望。因?yàn)殡S著我們對(duì)人類(lèi)本身的了解邁上新的臺(tái)階,很多疾病的病因?qū)⒈唤议_(kāi),藥物就會(huì)設(shè)計(jì)得更好些,治療方案就能“對(duì)因下藥”,生活起居、飲食習(xí)慣有可能根據(jù)基因情況進(jìn)行調(diào)整,人類(lèi)的整體健康狀況將會(huì)提高,21世紀(jì)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)將由此奠定。
利用基因,人們可以改良果蔬品種,提高農(nóng)作物的品質(zhì),更多的轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物、食品將問(wèn)世,人類(lèi)可能在新世紀(jì)里培育出超級(jí)作物。通過(guò)控制人體的生化特性,人類(lèi)將能夠恢復(fù)或修復(fù)人體細(xì)胞和器官的功能,甚至改變?nèi)祟?lèi)的進(jìn)化過(guò)程。
人類(lèi)基因組計(jì)劃人類(lèi)基因組計(jì)劃(HGP)是由美國(guó)科學(xué)家于1985年率先提出,于1990年正式啟動(dòng)的。美國(guó)、英國(guó)、法蘭西共和國(guó)、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、日本和我國(guó)科學(xué)家共同參與了這一價(jià)值達(dá)30億美元的人類(lèi)基因組計(jì)劃。按照這個(gè)計(jì)劃的設(shè)想,在2005年,要把人體內(nèi)約10萬(wàn)個(gè)基因的密碼全部解開(kāi),同時(shí)繪制出人類(lèi)基因的譜圖。換句話(huà)說(shuō),就是要揭開(kāi)組成人體10萬(wàn)個(gè)基因的30億個(gè)堿基對(duì)的秘密。人類(lèi)基因組計(jì)劃與曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅計(jì)劃并稱(chēng)為三大科學(xué)計(jì)劃。
1986年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Renato Dulbecco發(fā)表短文《腫瘤研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn):人類(lèi)基因組測(cè)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(xiàn)在起必須關(guān)注細(xì)胞的基因組?!瓘哪膫€(gè)物種著手努力?如果我們想理解人類(lèi)腫瘤,那就應(yīng)從人類(lèi)開(kāi)始。……人類(lèi)腫瘤研究將因?qū)NA的詳細(xì)知識(shí)而得到巨大推動(dòng)?!?/p>
什么是基因組·基因組就是一個(gè)物種中所有基因的整體組成。人類(lèi)基因組有兩層意義:遺傳信息和遺傳物質(zhì)。要揭開(kāi)生命的奧秘,就需要從整體水平研究基因的存在、基因的結(jié)構(gòu)與功能、基因之間的相互關(guān)系。
為什么選擇人類(lèi)的基因組進(jìn)行研究?因?yàn)槿祟?lèi)是在“進(jìn)化”歷程上最高級(jí)的生物,對(duì)它的研究有助于認(rèn)識(shí)自身、掌握生老病死規(guī)律、疾病的診斷和治療、了解生命的起源。
測(cè)出人類(lèi)基因組DNA的30億個(gè)堿基對(duì)的序列,發(fā)現(xiàn)所有人類(lèi)基因,找出它們?cè)谌旧w上的位置,破譯人類(lèi)全部遺傳信息。
在人類(lèi)基因組計(jì)劃中,還包括對(duì)五種生物基因組的研究:大腸桿菌、酵母、線(xiàn)蟲(chóng)、果蠅和小鼠,稱(chēng)之為人類(lèi)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(zhǎng)發(fā)育的規(guī)律、認(rèn)識(shí)種屬之間和個(gè)體之間存在差異的起因、認(rèn)識(shí)疾病產(chǎn)生的機(jī)制以及長(zhǎng)壽與衰老等生命現(xiàn)象、為疾病的診治提供科學(xué)依據(jù)。
HGP的主要任務(wù)是人類(lèi)的DNA測(cè)序,此外還有測(cè)序技術(shù)、人類(lèi)基因組序列變異、功能基因組技術(shù)、比較基因組學(xué)、社會(huì)、法律、倫理研究、生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)、教育培訓(xùn)等目的。
1.遺傳圖譜
遺傳圖譜又稱(chēng)連鎖圖譜,它是以具有遺傳多態(tài)性(在一個(gè)遺傳位點(diǎn)上具有一個(gè)以上的等位基因,在群體中的出現(xiàn)頻率皆高于1%)的遺傳標(biāo)記為“路標(biāo)”,以遺傳學(xué)距離(在減數(shù)分裂事件中兩個(gè)位點(diǎn)之間進(jìn)行交換、重組的百分率,1%的重組率稱(chēng)為1cm)為圖距的基因組圖。遺傳圖譜的建立為基因識(shí)別和完成基因定位創(chuàng)造了條件。意義:6000多個(gè)遺傳標(biāo)記已經(jīng)能夠把人的基因組分成6000多個(gè)區(qū)域,使得連鎖分析法可以找到某一致病的或表現(xiàn)型的基因與某一標(biāo)記鄰近(緊密連鎖)的證據(jù),這樣可把這一基因定位于這一已知區(qū)域,再對(duì)基因進(jìn)行分離和研究。對(duì)于疾病而言,找基因和分析基因是個(gè)關(guān)鍵。
第一代標(biāo)記:經(jīng)典的遺傳標(biāo)記,例如ABO血型位點(diǎn)標(biāo)記,HLA位點(diǎn)標(biāo)記。20世紀(jì)70年中后期,限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP),位點(diǎn)數(shù)目大與105,用限制性?xún)?nèi)切酶特異性切割DNA鏈,由于DNA的一個(gè)“點(diǎn)”上的變異所造成的能切與不能切兩種狀況,可產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的片段(等位片段),可用凝膠電泳顯示多態(tài)性,從片段多態(tài)性的信息與疾病表型間的關(guān)系進(jìn)行連鎖分析,找到致病基因。如Huntington癥。但每次酶切2~3個(gè)片段,信息量有限。
第二代標(biāo)記:1985年,小衛(wèi)星中心、可變串聯(lián)重復(fù)VNTR可提供不同長(zhǎng)度的片段,其重復(fù)單位長(zhǎng)度為6~12個(gè)核苷酸,1989年微衛(wèi)星標(biāo)記系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)和建立,重復(fù)單位長(zhǎng)度為2~6個(gè)核苷酸,又稱(chēng)簡(jiǎn)短串聯(lián)重復(fù)(STR)。
第三代標(biāo)記:1996年MIT的Lander ES又提出了SNP(single nucleotide polymorphysm)的遺傳標(biāo)記系統(tǒng)。對(duì)每一核苷酸突變率為10~9,雙等位型標(biāo)記,在人類(lèi)基因組中可達(dá)到300萬(wàn)個(gè),平均約每1250個(gè)堿基對(duì)就會(huì)有一個(gè)。3~4個(gè)相鄰的標(biāo)記構(gòu)成的單倍型(haplotype)就可有8~16種。
2.物理圖譜
物理圖譜是指有關(guān)構(gòu)成基因組的全部基因的排列和間距的信息,它是通過(guò)對(duì)構(gòu)成基因組的DNA分子進(jìn)行測(cè)定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關(guān)基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對(duì)位置線(xiàn)性而系統(tǒng)地排列出來(lái)。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?xún)?nèi)切酶在DNA鏈上的切口是以特異序列為基礎(chǔ)的,核苷酸序列不同的DNA,經(jīng)酶切后就會(huì)產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的DNA片段,由此而構(gòu)成獨(dú)特的酶切圖譜。因此,DNA物理圖譜是DNA分子結(jié)構(gòu)的特征之一。DNA是很大的分子,由限制酶產(chǎn)生的用于測(cè)序反應(yīng)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(guān)系是應(yīng)該首先解決的問(wèn)題,故DNA物理圖譜是順序測(cè)定的基礎(chǔ),也可理解為指導(dǎo)DNA測(cè)序的藍(lán)圖。廣義地說(shuō),DNA測(cè)序從物理圖譜制作開(kāi)始,它是測(cè)序工作的第一步。制作DNA物理圖譜的方法有多種,這里選擇一種常用的簡(jiǎn)便方法——標(biāo)記片段的部分酶解法,來(lái)說(shuō)明圖譜制作原理。
用部分酶解法測(cè)定DNA物理圖譜包括兩個(gè)基本步驟:
(1)完全降解:選擇合適的限制性?xún)?nèi)切酶將待測(cè)DNA鏈(已經(jīng)標(biāo)記放射性同位素)完全降解,降解產(chǎn)物經(jīng)凝膠電泳分離后進(jìn)行自顯影,獲得的圖譜即為組成該DNA鏈的酶切片段的數(shù)目和大小。
(2)部分降解:以末端標(biāo)記使待測(cè)DNA的一條鏈帶上示蹤同位素,然后用上述相同酶部分降解該DNA鏈,即通過(guò)控制反應(yīng)條件使DNA鏈上該酶的切口隨機(jī)斷裂,而避免所有切口斷裂的完全降解發(fā)生。部分酶解產(chǎn)物同樣進(jìn)行電泳分離及自顯影。比較上述二步的自顯影圖譜,根據(jù)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(cè)定某組蛋白基因DNA物理圖譜的詳細(xì)說(shuō)明。
完整的物理圖譜應(yīng)包括人類(lèi)基因組的不同載體DNA克隆片段重疊群圖,大片段限制性?xún)?nèi)切酶切點(diǎn)圖,DNA片段或一特異DNA序列(STS)的路標(biāo)圖,以及基因組中廣泛存在的特征型序列(如CpG序列、Alu序列,isochore)等的標(biāo)記圖,人類(lèi)基因組的細(xì)胞遺傳學(xué)圖(即染色體的區(qū)、帶、亞帶,或以染色體長(zhǎng)度的百分率定標(biāo)記),最終在分子水平上與序列圖的統(tǒng)一。
基本原理是把龐大的無(wú)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(biāo)。1998 年完成了具有52000個(gè)序列標(biāo)簽位點(diǎn)(STS),并覆蓋人類(lèi)基因組大部分區(qū)域的連續(xù)克隆系的物理圖譜。構(gòu)建物理圖的一個(gè)主要內(nèi)容是把含有STS對(duì)應(yīng)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(kù)已包含了構(gòu)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(lái)又發(fā)展了可靠性更高的BAC、PAC庫(kù)或cosmid庫(kù)等。
3.序列圖譜
隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成,測(cè)序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術(shù)是一個(gè)包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過(guò)程。通過(guò)測(cè)序得到基因組的序列圖譜。
HGP對(duì)人類(lèi)的重要意義
1.HGP對(duì)人類(lèi)疾病基因研究的貢獻(xiàn)
人類(lèi)疾病相關(guān)的基因是人類(lèi)基因組中結(jié)構(gòu)和功能完整性至關(guān)重要的信息。對(duì)于單基因病,采用“定位克隆”和“定位候選克隆”的全新思路,導(dǎo)致了亨廷頓舞蹈病、遺傳性結(jié)腸癌和乳腺癌等一大批單基因遺傳病致病基因的發(fā)現(xiàn),為這些疾病的基因診斷和基因治療奠定了基礎(chǔ)。對(duì)于心血管疾病、腫瘤、糖尿病、神經(jīng)精神類(lèi)疾?。ɡ夏晷园V呆、精神分裂癥)、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(diǎn)。健康相關(guān)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(jì)劃”“環(huán)境基因組學(xué)計(jì)劃”。
2.HGP對(duì)醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)
基因診斷、基因治療和基于基因組知識(shí)的治療、基于基因組信息的疾病預(yù)防、疾病易感基因的識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)人群生活方式、環(huán)境因子的干預(yù)。
3.HGP對(duì)生物技術(shù)的貢獻(xiàn)
(1)基因工程藥物:分泌蛋白(多肽激素,生長(zhǎng)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(chǎn)業(yè):基因和抗體試劑盒、診斷和研究用生物芯片、疾病和篩藥模型。
(3)對(duì)細(xì)胞、胚胎、組織工程的推動(dòng):胚胎和成年期干細(xì)胞、克隆技術(shù)、器官再造。
4.HGP對(duì)制藥工業(yè)的貢獻(xiàn)
篩選藥物的靶點(diǎn):與組合化學(xué)和天然化合物分離技術(shù)結(jié)合,建立高通量的受體、酶結(jié)合試驗(yàn)以知識(shí)為基礎(chǔ)的藥物設(shè)計(jì):基因蛋白產(chǎn)物的高級(jí)結(jié)構(gòu)分析、預(yù)測(cè)、模擬——藥物作用“口袋”。
個(gè)體化的藥物治療:藥物基因組學(xué)。
5.HGP對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要影響
生物產(chǎn)業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)是一個(gè)國(guó)家的兩大經(jīng)濟(jì)支柱;發(fā)現(xiàn)新功能基因的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益;轉(zhuǎn)基因食品;轉(zhuǎn)基因藥物(如減肥藥,增高藥)。
6.HGP對(duì)生物進(jìn)化研究的影響
生物的進(jìn)化史,都刻寫(xiě)在各基因組的“天書(shū)”上;草履蟲(chóng)是人的親戚——13億年;人是由300萬(wàn)~400萬(wàn)年前的一種猴子進(jìn)化來(lái)的;人類(lèi)第一次“走出非洲”——200萬(wàn)年的古猿;人類(lèi)的“夏娃”來(lái)自于非洲,距今20萬(wàn)年——第二次“走出非洲”。
7.HGP帶來(lái)的負(fù)面作用
侏羅紀(jì)公園不只是科幻故事;種族選擇性滅絕性生物武器;基因?qū)@麘?zhàn);基因資源的掠奪戰(zhàn);基因與個(gè)人隱私。