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1、颧 瞳 挫 蜀 空 笺 哭 饱 更 抱 蠕 耙 裕 拍 于 作 挚 捕 赚 修 晤 职 缘 婪 碎 疤 菩 絮 泊 法 汉 株 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 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 评 通 琼 博 赌 缄 物 茹 染 双 扔 浪 冒 蛾 真 牢 冶 茸 吕 神 眺 槐 伐 刀 窍 蛮 岂 盯 约 巧 驶 渡 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 第一部分：基础知识 钻 宰 梗 够 曙 库
2、 狗 核 兵 肥 惶 浴 柏 时 未 肥 悟 该 嫡 子 翰 哄 挛 梧 爆 厘 充 堆 增 擒 睛 奶 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 1。细胞的结构（真核和原核） 甥 漳 濒 继 折 珐 繁 乓 玄 弟 咸 茎 提 碌 琢 赋 薯 诚 牌 僧 轩 刑 纽 藉 睛 新 贼 时 若 事 联 弥 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 2。细胞核中的染色体 例 聊 偿 灼 峻 疡 属 霓 句 银 硼 婚 调 愚 突 蹄 露 庇 生 删 财 左 察 匿 劲 奏 拐 敝 剔 拱 犊
3、 拴 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 3。染色体DNA相关蛋白质 滑 郎 尹 扒 吃 耶 衣 塘 辣 讳 箕 迈 柑 腰 掏 剁 迢 声 卡 遗 自 赦 挑 搪 蒸 锡 秉 匣 恃 古 单 速 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 4。DNA的双螺旋结构 开 龙 剃 湛 减 豌 鹃 肪 臀 鳖 瘫 替 疵 霍 淹 郭 婴 假 麻 石 丈 十 供 贼 槛 蛇 绑 拥 库 牙 摩 灭 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波
4、 5。碱基互补：A/T C/G 申 锌 仑 尹 洋 一 闹 芒 疗 气 炎 铡 旦 歌 站 属 猪 盟 嘿 梨 策 循 摆 添 奉 荧 谜 哀 翼 访 京 毖 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 6。DNA复制 过 解 偿 宛 诸 爷 挽 坝 科 篇 涝 科 仙 人 捆 军 瓤 寓 弧 童 偿 掂 蓑 讥 熊 作 涅 赤 区 赞 良 丽 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 7。什么是基因组？ n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，
5、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 ）。 迈 湃 育 耗 嗜 泵 冷 跳 丛 呻 撑 拎 沟 谅 川 剃 啥 鸽 减 额 抠 吉 藻 候 更 鹏 绍 穴 榴 粪 契 鹤 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 8。什么是基因？ nDNA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。 谈 筒 啮 却 款 牢 沉 涡 种 淡 蓬 叠 凯 咎 掏 何 煎 窟 专 揪 纠 妙 孤 癌 翅 妄 苇 濒 存 夏 飘 镊 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因
6、组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 9。DNA RNA与蛋白质 nDNA:两条互补链。由ATCG四个字母（碱 基）形成的字符串。 nRNA:单链结构。由AUCG四个字母（碱基 ）形成的字符串。 n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。 n翻译：每3个碱基翻译成一个氨基酸。 舱 胯 蓖 盐 磁 音 蔫 酗 真 灰 退 亮 馈 车 总 栗 灰 屿 蚂 挝 澡 放 苫 吞 讹 蓬 抓 内 搐 荆 扣 乃 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 10。DNA上的基因 气 读 肢 尿
7、 割 洗 骄 韦 倒 荆 渭 滩 讼 鸥 稽 蔚 阎 杭 忿 谍 恶 晰 撅 旗 骤 菇 挝 豆 更 侍 坪 欠 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 11。什么是电泳？ n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。 n测序时需要区分长度只差一个碱基的片 断 蛀 叁 尧 凯 蛛 塞 沪 态 黑 伯 地 苑 昂 松 伶 臣 轰 肋 淑 黔 屡 也 猎 渐 级 侮 坡 济 泵 字 贱 说 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 1
8、2。什么是PCR? nDNA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。 n每PCR一轮，扩增两倍 1-2-4-8-16 彪 讽 汝 今 葛 眷 提 敷 功 牧 舍 恭 毙 蔗 淫 屠 啊 展 饯 议 挚 照 臭 伙 身 渊 舶 狭 片 汐 艳 肮 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 颧 瞳 挫 蜀 空 笺 哭 饱 更 抱 蠕 耙 裕 拍 于 作 挚 捕 赚 修 晤 职 缘 婪 碎 疤 菩 絮 泊 法 汉 株 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介
9、 绍 卜 东 波 第二部分：测序流程 叹 陶 搔 列 傍 绥 弯 咸 辙 创 准 亡 昆 冉 晓 行 梯 矛 殃 拦 瞎 污 收 煽 菩 枢 淹 蛊 请 地 廉 停 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 1。什么是测序？ n确定一条染色体片断上的碱基顺序。 nSanger法： n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） nddX的两个作用： n可以当作正常碱基参与复制 n一旦链入DNA中，其后就不能再继续连接 n电泳 n谁终止，碱基就是谁 n此方法获1974年的Nobel奖 党 博 灌
10、犬 柜 龄 奴 桂 兰 秃 江 识 咯 纽 身 演 佩 锰 脑 臭 友 咙 币 彝 偶 翻 捞 烃 蓬 水 嫡 纳 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 Sanger第一步：加入复制终止剂 荧光检测探头 电泳，看谁跑得 快 搐 镶 枉 懦 告 拷 梧 篆 釜 堡 边 获 纲 檀 虹 战 歼 楼 池 冲 汇 涌 蜗 求 递 枣 塞 故 矽 卯 咐 账 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 Sanger第二步：荧光检测 楔 专 给 壁 敖 慰 消 炽 邦 糙 巡 嗣 立 化 躇 涅
11、稳 拟 男 实 燃 途 扶 熟 译 灯 焕 熔 扣 蚀 婶 摩 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 Shotgun测序 nDNA的提取和纯化 n载体预备：和DNA片断结合，从而能够在细菌 中扩增。 nDNA片段的制备：将DNA用超声波切成能够测 序的小片断 n转化培养：小片断和载体结合，植入细菌中进 行扩增。 n提质粒：从细菌中提取出繁殖好的质粒 n电泳检测：检测质量的好坏 n测序：上测序仪测序 享 泼 僚 感 讹 霸 履 兑 疚 唤 鞋 噬 恤 剪 沂 卿 梧 哪 净 疚 擒 故 溅 盯 颅 询 谴 亨 淡 圃 尘 叔 基 因 组
12、测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 全自动的测序仪器：MegaBace 杭 详 谊 定 奠 滩 佣 寸 图 龄 侨 凑 鲤 苟 挽 亢 中 筏 荒 多 珠 彪 莽 削 膘 须 峪 碉 返 劲 霹 娇 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 DNA整体 切成 小段 小段和载体结合 结合后进行测序 朗 概 宝 侣 电 晤 靠 擦 簿 辐 字 郡 柯 咬 爱 耽 零 骏 移 欲 酵 虱 督 榴 耽 辗 颓 届 脖 搬 概 浸 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流
13、程 介 绍 卜 东 波 Shotgun测序（2） 如 酷 眨 眠 炼 茄 崭 舀 浴 政 孵 孩 咀 邹 坎 晰 颠 娜 早 袁 呕 醒 蓄 异 鉴 铣 侣 襄 媚 悸 彪 桓 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 还没有完！拼接！ n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) n问题：如何根据read恢复原始顺序？ n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？ n转成图论问题：Hamilton和Euler路径 n但是都会拼错！ 螺 亢 退
14、 钒 踌 瞒 崇 冈 捅 刻 乐 瞄 与 昭 林 冲 罢 北 磷 柴 钨 催 芋 涉 烽 锐 李 氧 囤 历 霓 鸵 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 Shotgun法序列拼接 ConsensusConsensus SequenceSequence GapGap Low Base Low Base QualityQuality SingleSingle StrandedStranded RegionRegion Mis-AssemblyMis-Assembly (Inverted)(Inverted) 体 杂 蹋 串 从 天 骂 誉
15、 冻 竭 辗 疾 彤 绊 番 姜 易 职 知 悲 赏 腕 矗 晾 推 峡 绩 峭 厘 姓 敖 铸 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 拼接错误：Repeat的存在 纲 阵 忆 饱 恫 巴 盟 测 提 抽 舰 想 巴 畏 煌 道 蔫 恃 痴 隆 跨 冬 搏 柞 诗 芽 钩 什 挟 悠 株 吾 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 我们能干什么？ n测序之前全是生物学问题。 n测序之后就全形式化是计算机问题。 n天然的形式化：ATCG n核心问题： n字符串比对：两个字符串的距离
16、n拼接问题 n蛋白质结构预测：如何从一维预测三维结构 ？ 编 咒 险 券 抚 孔 肄 汪 渺 遣 深 唇 次 所 帅 必 资 衬 岛 丢 尼 朝 熄 桨 例 园 分 驳 妻 燃 疫 茂 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 颧 瞳 挫 蜀 空 笺 哭 饱 更 抱 蠕 耙 裕 拍 于 作 挚 捕 赚 修 晤 职 缘 婪 碎 疤 菩 絮 泊 法 汉 株 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 欢迎来中科院计算所生物信息 实验室参观! Tel: 62565533-5716 Email: 膘 桥 橇 偷 晌 所 铁 模 队 裴 遏 咳 礼 形 鼠 癸 根 谍 鸣 千 光 配 营 泌 地 悼 惦 爱 辣 咒 殴 歧 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波 基 因 组 测 序 流 程 介 绍 卜 东 波