它是以具有遺傳多態性(genetic polymorphism)，為“路標”, 以遺傳學距離厘摩（cM，centrimorgan）為圖距的基因組作圖。遺傳多態性即在1個遺傳位點上具有兩個以上的等位基因，在群體中出現頻率高於1%的稱遺傳多態性。厘摩是在減數分裂事件中，兩個位點之間進行交換、重組的百分率。1%的重組率稱1cM。1cM=1000kb.
基本介紹
- 中文名：複雜基因
- 檢測方法：DNA chip
- 意義：可能與遺傳病有關
- 研究方法：收集樣本
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遺傳標記
⑴ 第一代的DNA遺傳多態性的標記是RFLP（restriction fragment length polymorphism），限制性片段長度多態性。DNA序列的改變，甚至於1個限制性內切酶切點的丟失或突變，導致酶切片段長度的變化。可以用常規的瓊脂糖凝膠電泳檢測出來。1880年，D.Botstein 首先提出的。1987年，H.Donis-Keller等人建立了人類第一張以RFLP為遺傳標記的“全遺傳圖”。
多態性限制位點
DNA * DNA
Allele 1 Allele2
酶切
4個片段 3個片段
RFLP圖解，左側DNA具有一個多態性限制位點（用*表示）
⑵ 第二代的DNA遺傳標記是SSLP（simple sequence length polymorphism） 既利用STR（short tandem repeats，簡短串聯重複），人們把6-12個核苷酸的串聯重複作為遺傳標記。其最突出的兩個優點是：a. 作為遺傳標記“多態性”與“高頻率”。b. 可採用位點兩側的特異性單拷貝序列作為定點標記，以PCR技術操作。
等位基因1 TCTGAGAGAGG
等位基因2 TCTGAGAGG
等位基因1中的GA序列重複3次，等位基因2中GA序列重複2次。圖解SSLP。
⑶ 第三代的DNA遺傳標記是SNP（single nucleotide polymorphism，單核苷酸多態性）。SNP於RLFP和STR不同，它是直接以序列的變異作為標記，而不是以片段長度差異作標記。1996年，美國MIT的E. Lander首先提出。人類基因組中每1000 bp就有一個SNP，它占已知多態性的80%，大約有300萬以上的SNP，共分三類，一類在編碼區的SNP稱cSNP（coding SNP）；第二類在基因周邊叫pSNP (perigenic SNP); 另一類叫插入iSNP (intergenic SNP).
等位基因1 * AGTCAGAATC
等位基因2 AGTCACAATC
檢測方法
⒈寡核苷酸雜交分析（Oligonucleotide hybridization analysis），
⒉DNA chip,
⒊動態等位基因特異雜交（Dynamic allele-specific hybridization,DASH）。
原理：由於錯配的雜交產物不如完全雜交的產物穩定，故在較低的溫度下解鏈，因此可以通過提高溫度來區分等位基因。利用螢光信號的強度來判定。
SNP的意義
1）. cSNP可能與人類遺傳疾病有關。
2）.通過比較不同個體基因組的變異，有助於闡明非編碼區的功能。
3）. 作為遺傳標記，用於定位和識別具有重要功能的基因。
物理圖
作為人類基因組計畫內容之一的物理圖，是指以一段已知DNA片段核苷酸序列標記位置為“路標”（STS,sequence tagged site），以Mb、 或kb作為圖距的基因組圖。
一個DNA序列要成為STS必須滿足兩個前提. 首先它的序列是已知的，以便用PCR方法檢測.第二個要求是STS必須在待查的染色體上有唯一的定位.
物理作圖的主要方法
STS作圖
STS 最常見的來源是1） 表達序列標籤（EST),2） SSLP,3） 隨機基因組序列：通過對克隆基因組DNA隨機小片段進行測序而獲得.
⒉1.3.1.用於STS 作圖的DNA片段群（又稱作圖試劑，mapping reagent）可通過兩種途徑獲得.
A.放射雜交體： 人細胞經X線照射 染色體斷裂成碎片段 與
倉鼠細胞融合 雜交細胞體（含5-10Mb人DNA片段）.
B. 克隆文庫： DNA片段 克隆載體 克隆文庫（含DNA片段1-2Mb) 克隆重疊群（clone conting)
C.染色體特異性文庫：利用流式細胞儀（flow cytometry).
原理： 由於染色體長度及AT和GC 組成不同，螢光染料強度不同可將染色體區分開.（見圖）
⒉2. 限制酶作圖： 用不同種類的限制酶切DNA片段，從所切開的片段長度可排列出它們的相互關係.
⒋9 Kb
EcoR1 BamH1 EcoR1+BamH1
⒈5 0.7 1.0 0.2 0.5 1.0
+
⒊4 2.0 1.2 1.2 2.0
B E B B B E B B
⒈2 2.0 or 2.0 1.2
物理圖是以DNA克隆片段和相互重疊連線起的相連片段群。
⒉3.FISH-螢光原位雜交
在FISH中，標記物是一段DNA序列，通過用螢光探針雜交獲得在染色體上的定位（見圖）
轉錄圖
即cDNA圖，它是以EST（expressed sequence tag）表達順序標籤為路標。轉錄圖的優點是在基因組中僅有1%-5%的序列編碼蛋白質。只要先得到一段 cDNA，即EST就可篩選出全長轉錄本。至1996年底，至少已有60多萬個，總長度至少在200Mb以上，經比較、組合、刪除相同序列， 現已有3萬多個各不相同的獨立單位，可能代表了30%-50%基因的大部分信息。
序列圖
也就是分子水平的最高層次的、最詳盡的物理圖。測定總長度約為1米，由30億個核苷酸組成的序列圖，是人類基因組計畫中最為明確、最為艱巨的定量、定性的任務。
研究方法
1． 收集樣本
2． 提取DNA、RNA
3． 限制性內切酶酶切
4． 克隆 YAC庫（yeast antificial chromosome）， 片段巨大
（0.5-2Mb). BAC (bacterial antificial chromosome)(0.1-0.4Mb) P1噬菌體庫（0.1-0.4Mb). and Cosmid克隆庫）
5． 測序
6． 雜交（Fish 雜交、染色體定位）
成果
2001年2月15日在”Nature”上發表了人類基因組成果
1． 人類基因組共有2.91Gbp，大約有3-4萬個蛋白質編碼區，只有2%的基因編碼蛋白質，98% 起其他的功能
2． 人類基因組基因分布不均勻，部分基因密集，如19號染色體；部分區域基因貧瘠，如13號染色體。
3． 人類基因組中35.3% 包含重複順序，其功能尚待研究。
4． 人類基因99.8% 是相同的。0.2%有差異，種族之間無明顯差異。
5． 男、女差別。男性基因突變率是女性2倍，大部分遺傳疾病基因在Y染色體上。
6． 插入基因約有200多個是來至於細菌的基因，可能是在人類的免疫系統建立之前，寄生於人類身體中的細菌與人類基因交換的結果。
7． 蛋白質組的複雜性，人類的進化不僅靠產生的蛋白質，更重要靠重排已有的蛋白質，實現蛋白質的種類和功能的多樣性。
中國的研究重點
中國人類基因組的研究在1994年開始啟動，以“中國人類遺傳多樣性”的研究作為重點，中國占世界人口的22%，有56個民族和許多遺傳隔離群，這對中國和世界都是一個重要的貢獻。
中國是農業大國，以糧為綱，中國以水稻基因組為研究的重點。
1999年9月中國參與了世界人類基因組大會，接受了完成第3號染色體短臂的序列分析。2001年8月26日通過了人類基因組驗收，完成了3000萬bp的測序工作，準確率99.99%，共測了12次。
HGP研究的意義
1． 在人類歷史上，100多年前Henry Gray繪製了完整的人體解剖圖，奠定了現代醫學的基礎，HGP從分子水平上給人類畫了第二張解剖圖，揭開了人類生、老、病、死的遺傳信息，奠定了現代生物學、現代醫學飛速發展的基礎。美國NIH研究主任Francis Collins說：“這是人類生命之書第一次展現在我們面前”。此工作可以與阿波羅登月、曼哈頓核子彈計畫相比美，美國人類基因組計畫領導人之一，Eric Lander評論說：“我們處於這樣一個歷史時刻，我們爬到了喜馬拉雅山的山頂，我們第一次看到了人類基因組的全貌。”
2． 在醫學領域，推動了醫學的發展，對疾病的發生、發展、診斷、預防提出了全新的概念。
3． 推動了生物界的革命，隨著人類基因組的破譯，許多生物的基因組相繼被揭開，如果蠅、水稻、小鼠、大鼠等。
4． 將生物技術推向新的高峰，如生物信息學等多學科有了新的發展。
5． 產業化革命，生物製藥、物種改良。美國2025年基因工程產品產值將達到20%，許多大的公司如杜邦公司、摩托羅拉公司都將投入大批資金。
21世紀是生命科學的世紀，由基因時代創造的基因經濟將成為人類社會的主導經濟，生物技術與信息技術的結合將是繼信息經濟（20世紀50年代起）之後的生物信息經濟。基因時代這個革命將與工業革命（18世紀60年代，英國率先），信息革命（20世紀50年代，美國率先）一樣載入史冊。
HGP的負面影響
1． 基因歧視
2． 基因戰爭，生物武器
3． 基因重組造成生態不平衡
4． 基因對倫理道德的挑戰
