基因组测序ppt课件.ppt

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1、第四章 基因组测序 4.1 基因组测序的方法 4.2 DNA顺序的组装 4.3 基因组测序的其他路线 4.4 人类基因组测序与组装,4 基因组测序4.1 基因组测序的方法,DNA测序是在核酸酶学和生物化学的基础上，创立并发展起来的一门重要的DNA技术学。这门技术对于从分子水平上研究基因的结构与功能的关系，以及克隆DNA片段的操作方面，都具有十分重要的实用价值。,DNA测序的两种方法： 链终止法（the chain termination method） 单链DNA分子的序列由与之互补的多核苷酸链的酶促合成来判定，互补链在某一特定的核苷酸位置终止。 化学降解法（chemical degradat

2、ion method）双链DNA分子被化学物质修饰后，在特定核苷酸位置被切开，从而确定DNA分子的序列。,4 基因组测序4.1 基因组测序的方法,Sanger 双脱氧链终止DNA测序法： 利用DNA聚合酶和双脱氧链终止物测定DNA核苷酸顺序的方法，是由英国剑桥分子生物学实验室的生物化学家F. Sanger等人于1977年发明的。,1980年诺贝尔奖金获得者F. Sanger,Sanger 双脱氧链终止DNA测序法的基本原理：聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分长度只差一个核苷酸的DNA分子。 利用DNA聚合酶不能够区分dNTP和ddNTP的特性，使ddNTP参入到寡核苷酸链的3-末端。因为ddNTP 3

3、不是-OH，不能与下一个核苷酸聚合延伸，从而终止DNA链的增长。,技术路线与要求,制备单链模板 将单链模板与一小段引物退火 加入DNA多聚酶4种脱氧核苷酸分别加入少量4种双脱氧核苷酸 将4种反应产物分别在4条泳道电泳 根据4个碱基在4条泳道的终止位置读出基因序列,在每一反应试管中，都加入一种互不相同的ddNTP和全部4种dNTP，其中ddNTP带有32P同位素标记。反应混合物样品加在聚丙烯酰胺凝胶中，按片段大小进行电泳分离。谱带的判读是从胶的底部开始，所得的核苷酸碱基顺序，与模板链为互补链。,链终止法对DNA多聚酶的要求,高酶活性 保证不会反应提前终止无5 3外切酶活性 保证不切除新合成链的5

4、端，改变链长度，给读序造成误差无3 5外切酶活性保证不切除新合成链的3端，改变链长度，给读序造成误差,测序的DNA多聚酶,目前普遍采用的测序酶为Sequenase, 来自T7噬菌体,将DNA克隆到质粒载体这种方法是获得测序模板DNA最常用的方法。获得的DNA通过热变性或者碱变性转变为单链DNA进行测序。优点：可双向测序。缺点：样品可能有少量细菌的DNA或者RNA污染，会干扰测序。,链终止反应要求单链作为模板,如何得到单链DNA ？,将DNA克隆到M13噬菌体载体,M13噬菌体载体是专 为得到单链DNA测序模板而设计的。M13噬菌体本来含有单链DNA基因组，感染大肠杆菌的M13可转变为双链复制型

5、。 M13噬菌体载体是双链的，相当于M13噬菌体的复制型。用含有待测序片段的M13噬菌体载体感染大肠杆菌，大肠杆菌分泌的噬菌体就含有单链DNA基因组。缺点：只能用于短片段DNA，大于3kb的片段在克隆过程中会发生缺失和重排。,将DNA克隆到噬粒,这是一种改造过的质粒克隆载体，含有两个复制起点，一个是质粒自身的复制起点，一个是单链DNA噬菌体基因组的复制起点，当大肠杆菌细胞中同时含有噬粒和辅助噬菌体时，因为辅助噬菌体携带的编码噬菌体复制酶和衣壳蛋白的基因可以激活噬菌体DNA的复制产生含单链的噬粒噬菌体。优点：克隆片段可达10kb以上。,PCR产生单链DNA,引物决定模板链的测序起点,Maxam-

6、Gilbert化学降解法：化学修饰DNA测序法，是美国哈佛大学的A.M.Maxam和W.Gilbert于1977年发明的。化学降解法主要用于测定短片段DNA的序列。,Maxam-Gilbert化学降解法的原理：用化学试剂处理末端放射性标记的DNA片段，造成碱基的特异性切割。由此产生的一组具有各种不同长度的DNA链的反应混合物，经凝胶电泳和放射自显影后，直接读出待测DNA片段的核苷酸顺序。,碱基特异的化学切割反应,技术路线,将双链DNA样品变为单链 每个单链的同一方向末端都用放射性同位素标记,以便显示DNA条带 分别用不同方法处理,获得只差一个核苷酸的降解DNA群体 电泳,读取DNA的核苷酸顺序

7、,化学法测序,化学修饰法的测序过程（a）利用32P标记DNA片段的末端；（b）将32P末端标记的DNA片段分成4个反应管，进行化学切割反应；（c）在聚丙烯酰胺测序胶上电泳，经放射自显影，根据带谱可读出相应的序列。,DNA 序列分析自动化包括两个方面的内容，一方面是指“分析反应”的自动化，另一方面是指“读片过程”的自动化。自动化的DNA 序列分析，也是根据Sanger 双脱氧链终止DNA测序法的基本原理发展起来的。,高通量自动化测序,自动化测序原理,自动化测序类似于PCR反应，但只用一条引物，反应混合物中含有不同荧光标记的ddNTP与4种dNTP。由于每种ddNTP带有各自特定的荧光颜色,而简化

8、为由1个泳道同时判读4种碱基。产物条带经过检测仪时给出特定信号，由计算机判读并记录。 优点 ：可用双链DNA做模板；模板用量少，不必克隆；可实现高通量自动化。,高速自动DNA测序仪的结构及工作原理,由激光发射器产生的激光束，通过精密的光学系统后被导向凝胶表面的检测区。在此，激光束垂直射向凝胶，同经过检测孔的DNA片段发生作用，并提供能量激发荧光发色基团发射出具特异性波长的荧光。这些荧光通过聚焦镜集中后传给滤光镜/棱镜组件，以便四种碱基产生的不同标记波长区别开来。经成像透像最后由高灵敏度的相机分段收集信号，传送给计算所分析处理。,以荧光化合物标记双脱氧核苷酸的自动测序,荧光化合物标记链终止法以荧

9、光颜色为标记信号，每种ddNTP各有1种代表颜色；整个反应在一个试管中进行；当新合成的终止单链通过荧光监测仪时，可由光信号读出末端核苷酸并由电脑记录。,毛细管电泳DNA自动化测序 用毛细管电泳取代聚丙烯凝胶平板电泳，可使DNA的测序速度更为迅速。这种电泳装置有96个泳道，每次可同时进行96次测序，每轮实验不到2小时，1天可完成近千次反应。,自动化测序的改进,毛细管电泳测序装置： DNA样品通过一束充满凝胶的毛细管进行电泳，利用共聚焦荧光扫描显微镜，可将核苷酸的荧光标记信号放大，并由计算机读取碱基顺序。,Sanger双脱氧链终止DNA测序法的测序能力： 手工测序：最大约300bp； 自动测序：最

10、大约1200b。,LI-COR 4300 DNA 遗传分析系统,LI-COR 4300 DNA 遗传分析系统单向测序能力可达1.2kb，测序准确率99%，是目前测序长度最长、准确性最高的测序仪。,又叫焦磷酸测序。链合成反应体系中没有ddNTP，各种dNTP分别加入，当dNTP连接到DNA 3-末端时会释放1个焦磷酸(PPi) ,焦磷酸在磷酸化酶的作用下转化为化学能,并发出光亮.由此,往反应液中每次只加入1种核苷酸,当加入的核苷酸结合时,反应液发出亮点,并记录核苷酸种类;当核苷酸未结合时,反应液中的核苷酸酶迅速分解此核苷酸,由此来测定DNA序列。,非常规DNA测序,光点测序（pyrosequen

11、cing),光点测序原理图示,DNA芯片测序,基本原理： 将各种排列顺序的寡核苷酸点播在芯片上, 每个点播的寡核苷酸在排列的方阵中都有指定的位置.待检测的DNA分子与芯片温浴,凡是能杂交的寡核苷酸都会在确定位置发出信号,然后根据获取的信息将寡核苷酸的顺序进行对比组装,拼接成完全的DNA顺序.缺点：每次测序的长度受寡核苷酸数目的限制。,利用基因芯片进行杂交测序的原理,第三代DNA测序技术新突破单分子DNA纳米孔测序技术,来自美国华盛顿大学等处的研究人员利用纳米生物学技术获得了新一代测序技术的突破，这种新方法能为癌症、糖尿病或某些成瘾患者量身绘制个性化基因测序蓝图，提供更加高效的个体医疗。这一研究

12、成果公布在PNAS杂志上。,领导这一研究的是华盛顿大学的Jens H.Gundlach，其它研究人员包括：Ian Derrington, Tom Butler, Elizabeth Manrao 和Marcus Collins等人。接二连三的个人基因组图谱绘制陆续完成，说明了第二代测序技术的强大力量，但是第二代测序技术很快就遇上了强劲的对手第三代测序技术，也就是被称为下下一代的测序（next-next-generation sequencing）的直接测序方法。这一测序技术是基于纳米孔（nanopore）的单分子读取技术，不同于之前的两代技术（需要荧光或者化学发光物质的协助下, 通过读取DNA

13、聚合酶或DNA连接酶将碱基连接到DNA链上过程中释放出的光学信号而间接确定的），可以直接读取序列信息，简洁快速。,第一代测序技术是双脱氧链末端终止法根据核苷酸在某一固定的点开始，随机在某一个特定的碱基处终止，产生A，T，C，G四组不同长度的一系列核苷酸，然后在尿素变性的PAGE胶上电泳进行检测，从而获得DNA序列。第二代测序技术是焦磷酸测序法由4种酶催化的同一反应体系中的酶级联化学发光反应，适于对已知的短序列的测序分析。而第三代测序技术则是基于纳米孔的单分子读取技术，这种方法读取数据更快、有望大大降低测序成本，改变个人医疗的前景。这一技术的研发是系统工程，涉及生物、半导体、计算机、化学、光学等

14、多个领域，需要不同学科顶尖力量的合作。,在这篇文章中，研究人员设计了一种可以在纳米孔内对DNA进行快速测序的新方法，这种纳米微孔只有1个纳米大小，仅够用来测量一个DNA的单分子链。研究人员把微孔放在一层浸泡在氯化钾溶液中的膜上，并施加一个小的电压，让电流通过微孔。不同的核苷酸通过纳米微孔时，回路中的电流就会随之改变，这些电流称为特征信号。胞核嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶这些DNA的基本组成要素，会生成不同的特征信号。,研究人员利用耻垢分枝杆菌porin A（Mycobacterium smegmatis porin A.）的纳米孔创建一个DNA电子阅读器，这种方法可在极小尺度上对DNA进行测

15、序，并且测序速度更快、相对更加便宜。他们的实验表明，这一方法具有对卫生保健产生广泛影响的潜力。,下一代DNA测序技术也许能获得飞跃性的发展，改变电极间距离从纳米至微米变化，可对病毒及过敏原等各种尺寸的分子粒子进行超高感度、超高速度检测。当然目前第三代基因测序技术竞争也很激烈，美国宣称要在2012年推出成熟的第三代基因测序仪，日本和欧洲也有相关的研发计划。我国也有这方面的计划，中科院北京基因组研究所是国内权威的基因组学研究机构，他们已和浪潮集团成立了“中科院北京基因组研究所浪潮基因组科学联合实验室”，这一实验室将研发国产第三代基因测序仪，第一台样机预计2013年问世,DNA顺序的组装 基因组的每

16、条染色体长度可达数百万碱基对以上，将链终止法阅读的小片段DNA组装成真实的排列顺序是一项浩繁而精细的工作。DNA顺序的组装主要有3种方法：鸟枪法（ shotgun ）；克隆重叠群法（clone contig）； 引导鸟枪法（ directed shotgun ）。,4 基因组测序4.序列组装,1) BAC 末端顺序(BAC-end sequenced) 一个BAC克隆插入片段两端的已测序的顺序,不包括内部顺序. 可用于确定BAC的排列方向以及重叠群(contig)在支架(scaffold)中的排列方向.2) 重叠群(contig) 一群相互重叠的克隆或DNA顺序,可以是草图顺序或精确顺序(fi

17、nished), 包括连续的(内部无间隙)或不连续的(内部含间隙)DNA顺序,未锚定到染色体上.3) 草图顺序(draft sequence) 人类基因组测序计划定义为经Phred Q20软件认可覆盖测序克隆片段3-4倍的DNA顺序. 含间隙或无间隙, 排列方向和位置未定.4) 精确顺序(finished sequence) 顺序差错率(错误碱基数)低于0.01%的DNA序列, 排列方向确定,内部不含间隙, 一般测序覆盖率在8-10个当量.5) 支架(scaffold) 一组已锚定在染色体上的重叠群, 内部含间隙或不含间隙.,随机测序与序列组装 鸟枪法的顺序组装是直接从已测序的小片段中寻找彼此

18、重叠的测序克隆，然后依次向两侧邻接的序列延伸。这一方法不需要预先了解任何基因组的情况，即使缺少遗传图谱和物理图谱，也可以完成整个基因组的组装。优点:不需预先了解任何基因组的情况。缺点：不适合大基因组测序。,从下至上的策略随机法测序,随机鸟枪法测序原理,鸟枪法顺序组装流程,）由自动测序仪记录的测序顺序经Phred Q20软件判断采用。筛查过滤重复顺序: 如rRNA基因, 转座子等。2) 重叠顺序组装: 两段顺序重叠的认可标准为,至少40 bp的重叠, 差异率小于6%。3) Unitigger(重叠单元)建立: 一组彼此重叠的DNA顺序, 其中不存在争议的或不确定的重叠关系, 为独立的重叠群。4)

19、 支架(scaffold)搭建: 由一组Unitigger相互叠合以及由BAC克隆末端顺序指认彼此相邻的重叠群, 内部可能有间隙。,（a）DNA分子被打断，产生小片段DNA,（b）小片段DNA分别测序,（c）根据DNA序列的重叠关系，构建重叠群,AGCCAATGCATTAGCATGCAGCCAATGCAT,重叠群,DNA序列,小片段DNA,DNA分子,鸟枪法序列组装,鸟枪法的优势： 鸟枪法的主要优势在于：测序速度快，并且无须提供相关的遗传图谱和物理图谱。 20世纪90年代末，用鸟枪法在较短时间内成功地完成了流感嗜血杆菌的基因组测序，引发了一场微生物基因组测序的热潮。这些研究项目的实施，表明鸟枪

20、法测序可以组建一条流水工作线，一个科研小组可以分工合作，一部分人专门负责制备DNA，一部分人负责测序和数据分析。经验证明，一个5Mb大小基因组的测序可以在一年内完成。,用于测序的流感嗜血杆菌基因组文库,构建了两套基因组文库:1) 1.6-2 kb大小插入子基因组文库. 2 kb大小插入子可减少扩增时的变异率. 此外, 2 kb大小降低了克隆片段含有完整基因的可能性,有些完整基因的表达产物对宿主菌是有害的。2) 15-20 kb大小插入子文库, 用于支架搭建。 上述两套基因组文库的克隆测序均为两端测序。,超声波打断纯化的基因组DNA 琼脂糖电泳收集1.62.0Kb的区段、纯化 构建到质粒载体中

21、随机挑选19687个克隆,进行28643次测序,得到可读顺序为11 631 485 bp，相当于基因组总长的6倍 组装成140个覆盖全基因组范围的独立的顺序重叠群 各重叠群当中有42个物理间隙和99个顺序间隙,各重叠群间仍有间隙 顺序间隙 物理间隙 ,载体或宿主菌 选用不当而被丢失的顺序,测序时遗漏的测序,解决办法:通过相邻已知顺序作为探针筛选已有的基因组文库,解决办法:利用其它宿主菌与载体重新构建文库,间 隙 的 类 型,测序后将DNA顺序进行组装,会发现存在不连续的区段，它们产生于:1) 因覆盖率的原因而留下的未能测序的顺序,仍存在于克隆文库中, 这类间隙称为顺序间隙。2) 因克隆载体自身

22、的限制或DNA顺序特殊的组成等原因造成某些顺序丢失或未能克隆, 这类间隙称为物理间隙。,间隙的缝合,顺序间隙可以通过利用相邻已知顺序作为探针，筛选已有的基因组文库，挑选阳性克隆重新测序进行缝合。物理间隙的缝合需要利用其他载体或者宿主菌重新构建一个基因组文库，然后利用间隙两侧的序列作为探针，或者制备相应的PCR引物，从新文库筛选阳性克隆，重新测序。,顺序间隙缝合,流感嗜血杆菌基因组测序结果,1) 两端测序的结果称为读序(read), 每个读序长约400 bp.2) 在DNA顺序组装前,由自动测序仪给出的每个读序都必须经Phred软件处理, 以确定给出的顺序质量与可靠性。这一步为顺序认可(call

23、ing for)。3) 流感嗜血杆菌基因组测序共组装了24304个片段,建立了140个重叠群(contig).根据某些克隆跨越不同的contig, 再合并为42个支架(scaffold)。4) 整个组装的基因组顺序存在42个物理间隙, 99个顺序间隙。基因组全长1830137bp(1.8 Mb).,鸟枪法的局限： 对于结构复杂的大基因组而言，鸟枪法的序列组装的起始阶段工作量非常大。首先需要对小片段进行序列分析，找出重叠群，需要分析的小片段的数量太大，达到现有计算机能力的极限。此外，基因组中普遍存在的重复序列是十分棘手的问题，在序列组装时可能出现错误连接，使某些片段从原位置跳到另一无关位置。因此

24、，对于缺少重复顺序的小基因组（5Mb）而言，鸟枪法仍为最佳的选择，但对于大基因组而言，还需要更加有效的策略。,重叠群法或图位法：实践证明，在5Mb的范围内，用鸟枪法进行测序组装可以获得较好的效果。因此，对于大基因组而言，可以先将基因组DNA分解为若干个较大的DNA片段，构建基因组文库。每个大片段克隆可以独立进行鸟枪法测序，亦可以组建重叠群后进行鸟枪法测序。因此称为克隆重叠群测序法。更理想的是，重叠群经分子标记定位于遗传图谱或物理图谱上，并利用分子标记验证顺序组装的结果。因此，该方法又称为图位法。,限定测序与序列组装,限定测序与序列组装,一些已绘制了遗传图与物理图的微生物基因组测序中也采用这一方

25、法。如高等植物拟南芥基因组的测序完全依据克隆重叠群,先进行各个BAC克隆的随机测序，再进行序列组装。 水稻基因组测序计划采取得策略与此相同。,从上至下的策略图位法测序,将支架锚定到物理图上,线虫基因组测序策略图位法,指导鸟枪法（ The directed shotgun approach ）建立在基因组图谱基础上的”鸟枪法”。是对随机鸟枪法的改良和发展。要是为了克服随机鸟枪法组装中，由于重复序列引起的错误排序。 例如，在人类基因组测序中，要复盖99%的基因组序列，就要完成7000万次测序（按每次可读500bp左右算）。如果完全采用随机鸟枪法，要从7000万序列中寻找重叠的序列，又要避免广泛存在

26、的高密度重复顺序的干扰，显然是做不到的。,指导测序与序列组装,人类基因组测序的安排：（1）构建插入片段平均为2kb的人类基因组质粒文库，每个克隆经双向测序可读顺序约500bp。（2）构建插入片段平均为10kb的人类基因组质粒文库，每个克隆经双向测序读取端部序列约500bp。人类基因组中大多数重复顺序的长度在5kb或略长，10kb文库的构建有助于在序列组装时校正重复顺序产生的差错。（3）参考人类基因组图,特别是大量的STS位标作为基点,进行序列组装，排成重叠克隆群。,10kb clones,10kb克隆可以作为2kb克隆的支架,10kb克隆可以校正5kb重复序列产生的差错,两种策略的比较,鸟枪法

27、策略 指导测序策略不需背景信息 构建克隆群 (遗传、物理图谱)时间短 需要几年的时间 需要大型计算机得到的是草图(Draft) 得到精细图谱,两种策略的比较,4 基因组测序4.3基因组测序的其他路线,重要区域的优先测序,人们对感兴趣的基因或与疾病相关的基因优先测序。如：人类主要组织相容性复合区位于第6号染色体，与人类免疫系统有关，因而优先测序。,EST (Expressed sequence tag) 测序EST是一种重要的基因组图分子标记,以EST为探针很容易从 cDNA文库中筛选全基因,又可从BAC克隆中找到其基因组的基因序列。 优点: A） mRNA 可直接反转录成cDNA,而且cDNA

28、文库也比较容易构建; B ） 对cDNA文库大量测序,即可获得大量EST的序列; C） EST为基因的编码区,不包括内含子和基因间区域,一次测序的结果足以鉴定所代表的基因。,浏览测序（sequence skimming),粗略分析初步测序结果，从中寻找基因编码顺序的方法。从很长一个区段获得一些随机顺序，如果这一区段含有基因，就集中挑选该区段某一部分进行测序，查找基因编码区。,4 基因组测序4.3基因组测序的其他路线,几种不同生物基因组测序的策略：, 大肠杆菌基因组测序图位法; 流感嗜血杆菌基因组测序鸟枪法; 果蝇基因组测序鸟枪法; 人类基因组测序图位法和鸟枪法; 水稻基因组测序 图位法和鸟枪法

29、。,4 基因组测序4.4基因组测序计划,1990 人类基因组计划起动；1995 第一个原核生物（细菌）基因组测序完成；1996 第一个真核生物（酵母）的基因组测序完成；1998 第一个多细胞生物（线虫）的基因组测序完成；2000 果蝇和拟南芥的基因组测序完成； 人类和水稻的第一张基因组草图完成；2001 人类基因组测序完成； 水稻（籼稻和粳稻）基因组草图完成。2003年4月，人类基因组计划的完成是一项非常重要的成就,4 基因组测序4.4基因组测序计划,原始顺序：直接从克隆载体插入子阅读的单个顺序，尚未组装。成对末端顺序：从任何基因组文库的克隆插入子两端读取的原始顺序。完成顺序：已完成测序的任何

30、一个克隆或基因组的顺序，它们是连续的，不含内部间隙，误差率少于0.01%。覆盖面（或深度）：每个核苷酸在完成顺序中平均出现的次数，或者说完成顺序的长度与组装顺序长度之比。,4 基因组测序4.5人类基因组的测序与组装,测序与序列组装的有关概念,Celera Genomics人类基因组的测序策略,采集5个自愿者的DNA样品,构建3种不同插入子大小的基因组文库2Kb, 10Kb和50Kb,完成约2700万次插入子末端测序,总长14800Mb,随机测序与序列组装方法和指导测序与序列组装方法相结合进行序列组装,PFP发表的公开数据主要为BAC克隆的顺序,共4443.3Mb,GeneBank下载10401

31、8个BAC末端顺序,国际人类基因组测序联合体测序策略构建BAC克隆 限制性酶处理获得指纹 根据指纹重叠方法组建BAC克隆重叠群 根据STS标记，将BAC克隆重叠群标定在物理图上 每个BAC克隆内部采用鸟枪法测序、组装 将BAC插入顺序与BAC克隆指纹及重叠群对比，将已阅读的顺序锚定到物理图上,人类基因组测序结果,基因数是3万、4万还是10万？ 人类遗传基因数量比原先估计的少很多。目前研究表明，人类基因组中约有3万至4万个蛋白编码基因，仅仅是果蝇基因数目的两倍，人有而鼠没有的基因只有300个。此结论是由两大科研小组的数据从DNA水平上得出的 。,人类基因组研究的惊人发现, 19号染色体是含基因最

32、丰富的染色体，而13号染色体含基因量最少目前已经发现和定位了26000多个功能基因，其中尚有42%的基因尚不知道功能人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”。在染色体上有基因成簇密集分布的区域，也有大片的区域只有“无用DNA” 不包含或含有极少基因的成分。基因组上大约有14的区域没有基因的片段。 35.3的基因包含重复的序列。这说明那些原来被认为是“垃圾”的DNA也起重要作用，应该被进一步研究。,单核苷酸多态性,人类99.9的基因密码是相同的，而差异不到0.1，不同人群仅有140万个核苷酸差异。这些差异是由“单一核苷酸多样性”（SNP）产生的，它构成了不同个体的遗传基础，个体的多样性被认为是产生

33、遗传疾病的原因。在整个基因组序列中，人与人之间的变异仅为万分之一，从而说明人类不同“种属”之间并没有本质上的区别。,人类基因组计划的意义,随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。人类基因研究的意义在于它可以支持和推动生命科学中一系列重要的基础性研究。如基因组遗传语言的破译，基因的结构与功能关系，生命的起源和进化，细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等。,人类基因组计划的伦理学,A) 个人DNA顺序的隐私权，如：“次等”基因携带者可能受到岐视，职业限制，医疗保险等问题。B) 基因专利问题。,后人类基因组计划,伴随着人类基因组计划的迅速进展，基因的全序列逐步被完整的测出，会出现大量的不知道任何功能信息的序列。因此，在HGP完成之后，即全部人类基因被定序之后，还需要：破解贮存于基因组之中的遗传语言;识别、分离、鉴定和克隆所有基因；搞清每个基因的功能及基因之间的相互作用和相互关系。,本章小节,名词解释：顺序间隙、物理间隙、支架、覆盖面问答：1）自动化测序的原理？2）基因组测序与组装有哪些策略？他们各有什么优缺点？3）重叠群之间的间隙有哪两种？它们是如何产生的？如何进行缝合？,