基因组测序流程介绍
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基因组测序流程介绍. 中科院计算所生物信息学研究组 华大-曙光生物信息学联合实验室 卜东波 2001/10/07. 第一部分:基础知识. 1 。细胞的结构(真核和原核). 2 。细胞核中的染色体. 3 。染色体= DNA +相关蛋白质. 4 。 DNA 的双螺旋结构. 5 。碱基互补: A/T C/G. 6 。 DNA 复制. 7 。什么是基因组?. 任何一条染色体上都带有许多基因,一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因,一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为 genomes (基因组)。. 8 。什么是基因?.

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基因组测序流程介绍

中科院计算所生物信息学研究组

华大-曙光生物信息学联合实验室

卜东波

2001/10/07



1。细胞的结构(真核和原核)


2。细胞核中的染色体


3 dna
3。染色体=DNA+相关蛋白质


4 dna
4。DNA的双螺旋结构


5 a t c g
5。碱基互补:A/T C/G


6 dna
6。DNA复制


7。什么是基因组?

  • 任何一条染色体上都带有许多基因,一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因,一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为genomes(基因组)。


8。什么是基因?

  • DNA上具有特定功能的一个片断,负责一种特定性状的表达。一般来讲,一个基因只编码一个蛋白质。


9 dna rna
9。DNA RNA与蛋白质

  • DNA:两条互补链。由ATCG四个字母(碱基)形成的字符串。

  • RNA:单链结构。由AUCG四个字母(碱基)形成的字符串。

  • 蛋白质:一条或多条肽链。每个肽链是由20种氨基酸形成的长链,即20个字母(氨基酸)形成的字符串。

  • 翻译:每3个碱基翻译成一个氨基酸。


10 dna
10。DNA上的基因


11。什么是电泳?

  • 在凝胶一端小槽中放入荧光标记的DNA片断,两端加电压,短DNA片断跑得快,长DNA片断跑得慢。

  • 测序时需要区分长度只差一个碱基的片断


12 pcr
12。什么是PCR?

  • DNA体外扩增方法的一种,能够将很少的试样(比如只有罪犯的一滴血),扩增成完全相同的无数拷贝。

  • 每PCR一轮,扩增两倍 1-2-4-8-16…



1。什么是测序?

  • 确定一条染色体片断上的碱基顺序。

  • Sanger法:

    • 在PCR时加入荧光标记的复制终止剂,比如ddA,ddT,ddC,ddG(相应于4种碱基)

    • ddX的两个作用:

      • 可以当作正常碱基参与复制

      • 一旦链入DNA中,其后就不能再继续连接

    • 电泳

    • 谁终止,碱基就是谁

    • 此方法获1974年的Nobel奖


Sanger
Sanger第一步:加入复制终止剂

电泳,看谁跑得快

荧光检测探头


Sanger1
Sanger第二步:荧光检测


Shotgun
Shotgun测序

  • DNA的提取和纯化

  • 载体预备:和DNA片断结合,从而能够在细菌中扩增。

  • DNA片段的制备:将DNA用超声波切成能够测序的小片断

  • 转化培养:小片断和载体结合,植入细菌中进行扩增。

  • 提质粒:从细菌中提取出繁殖好的质粒

  • 电泳检测:检测质量的好坏

  • 测序:上测序仪测序



DNA整体

切成小段

小段和载体结合

结合后进行测序


Shotgun 2
Shotgun测序(2)——


还没有完!拼接!!!

  • 因为整个基因组太长(上M),而每次只能测得一个500的小片断(read)

  • 问题:如何根据read恢复原始顺序?

  • 类比:10本圣经,都从随机点起始剪成500个字母左右的小纸条,问:给你这么一堆小纸条,你能读出圣经来吗?

  • 转成图论问题:Hamilton和Euler路径

  • 但是都会拼错!


Shotgun1

Single

Stranded

Region

Low Base

Quality

Sequence

Gap

Shotgun法序列拼接

Consensus

Mis-Assembly

(Inverted)


Repeat
拼接错误:Repeat的存在


我们能干什么?

  • 测序之前全是生物学问题。

  • 测序之后就全形式化是计算机问题。

  • 天然的形式化:ATCG

  • 核心问题:

    • 字符串比对:两个字符串的距离

    • 拼接问题

    • 蛋白质结构预测:如何从一维预测三维结构?


欢迎来中科院计算所生物信息实验室参观!

Tel: 62565533-5716

http://www.bioinfo.org.cn

Email: [email protected]


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