人类基因组是如何形成的？
在人类基因组计划中，全世界的生物和医学界都在研究人类基因组中真核染色质基因的序列。发现人类基因的数量比原来预想的要少，外显子，也就是能制造蛋白质的编码序列只占总长度的1.5%。
现代遗传学家认为，基因是对DNA(脱氧核糖核酸)分子具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制将遗传信息传递给下一代，还可以表达遗传信息。不同种族的头发、肤色、眼睛、鼻子的差异是由基因差异造成的。
人类只有一个基因组，大约有50，000到65，438+百万个基因。
随着人类基因组的逐渐破译，将会绘制出一幅生命的画卷，人们的生活将会发生巨大的变化。基因药物已经进入人们的生活，用基因治疗更多的疾病不再是奢望。因为随着我们对人类的认识达到新的水平，许多疾病的病因将被揭开，药物将被更好地设计，治疗方案将能够“对症下药”，生活和饮食习惯可能会根据遗传条件进行调整，人类的整体健康水平将得到提高，21世纪的医学基础将被奠定。
利用基因，人们可以改进水果和蔬菜的品种，提高作物的质量，更多的转基因植物、动物和食品将会问世，人类可能在新世纪培育出超级作物。通过控制人体的生化特征，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，甚至改变人类的进化过程。
人类基因组计划人类基因组计划(HGP)由美国科学家于1985年首次提出，并于1990年正式启动。来自美国、英国、法国、德国、日本和中国的科学家参与了这项耗资30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划，2005年，人体内约65438+万个基因的编码将全部解锁，同时绘制出人类基因的图谱。换句话说，就是要揭开组成人体65438+万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划、曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学工程。
1986年，诺奖得主雷纳托·杜尔贝科发表短文《癌症研究的转折点:人类基因组测序》(Science，231:1055 ~ 1056)。文章指出:“如果我们想更多地了解肿瘤，就必须从现在开始关注细胞的基因组。.....从哪个物种开始努力？要想了解人类的肿瘤，就要从人类开始。.....对DNA的详细了解将极大地促进人类肿瘤研究。”
什么是基因组？基因组是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层含义:遗传信息和遗传物质。要揭示生命的奥秘，就要从整体层面研究基因的存在、结构和功能以及基因之间的关系。
为什么选择人类基因组进行研究？因为人类是“进化”过程中最高级的生物，对它们的研究有助于认识自我，掌握生老病死规律，诊治疾病，了解生命起源。
测量人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，找到人类所有的基因，找出它们在染色体上的位置，破译人类所有的遗传信息。
在人类基因组计划中，还包括对大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇、小鼠五种生物基因组的研究，这五种生物被称为人类的五大“模式生物”。
HGP的目的是解码生命，了解生命的起源，了解生命生长发育的规律，了解物种和个体差异的原因，了解疾病的发生机制和长寿、衰老等生命现象，为疾病的诊断和治疗提供科学依据。
HGP的主要任务是人类DNA测序，此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组学技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育和培训。
1.遗传图谱
遗传图谱又称连锁图谱，以具有遗传多态性的遗传标记(一个基因座有一个以上等位基因，在群体中出现的频率高于1%)为“路标”，以遗传距离(减数分裂中两个基因座之间交换重组的百分比，重组率为1%称为1cm)为图谱距离。遗传图谱的建立为基因鉴定和基因定位创造了条件。意义:6000多个遗传标记已经能够将人类基因组划分为6000多个区域，这样连锁分析就可以找到某个致病或表型基因与某个标记接近的证据，从而可以将该基因定位在这个已知区域，进而可以对该基因进行分离和研究。对于疾病来说，找到并分析基因是一个关键。
第一代标记:经典的遗传标记，如ABO血型标记和HLA标记。70年代中后期，限制性片段长度多态性(RFLP)，位点数量多达105，DNA链被限制性内切酶特异性切割。由于DNA一个“点”的变异，可能产生不同长度的片段(等位基因片段)。通过凝胶电泳可以显示多态性，并从片段多态性信息与疾病表型的关系进行连锁分析来找出。比如亨廷顿舞蹈症。但每次消化2~3个片段，信息有限。
第二代标记:1985，小卫星中心的可变串联重复VNTR可提供不同长度的片段，其重复单位长度为6~12个核苷酸。1989年发现并建立了微卫星标记系统，重复单位长度为2 ~ 6个核苷酸，也称为短串联重复序列(STR)。
第三代标记:1996 MIT的Lander ES提出了SNP的遗传标记体系。每个核苷酸的突变率为10~9，人类基因组中双列标记的数量可达300万个，平均每1250个碱基对就有一个左右。由3 ~ 4个相邻标记组成的单倍型有8 ~ 16个。
2.物理图谱
物理图谱是指关于组成基因组的所有基因的排列和间距的信息，是通过测量组成基因组的DNA分子而绘制出来的。绘制物理图谱的目的是将关于基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置进行线性系统的排列。DNA的物理图谱是指DNA链的限制性片段的排列顺序，即限制性片段在DNA链上的位置。由于限制性内切酶在DNA链上的切割是基于特定的序列，不同核苷酸序列的DNA消化后会产生不同长度的DNA片段，从而形成独特的消化图谱。因此，DNA的物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是一个非常大的分子，限制性内切酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中非常小的一部分。这些片段在DNA链中的位置关系是首先要解决的问题，所以DNA的物理图谱是测序的基础，也可以理解为指导DNA测序的蓝图。广义来说，DNA测序是从制作物理图谱开始的，这是测序的第一步。有很多方法可以制作DNA的物理图谱。这里，我们选择一种常见而简单的方法——标记片段的部分酶解来说明作图原理。
通过部分酶水解确定DNA物理图谱包括两个基本步骤:
(1)完全降解:选择合适的限制性内切酶对待测DNA链(放射性同位素标记)进行完全降解，降解产物经凝胶电泳分离后自行显影，得到的图谱为组成DNA链的限制性片段的数量和大小。
(2)部分降解:用示踪同位素标记待测DNA的一条链，然后用同一种酶对DNA链进行部分降解，即通过控制反应条件使DNA链上酶的缺口随机断裂，避免所有缺口断裂完全降解。部分酶解产物也进行了电泳分离和自显影。对比以上两步的放射自显影图谱，根据片段大小和两者的差异，可以排出限制性片段在DNA链上的位置。以下是确定组蛋白基因的DNA物理图谱的详细描述。
一个完整的物理图谱应该包括人类基因组不同载体的DNA克隆片段的重叠群图谱、限制性内切酶大片段的切割点图谱、DNA片段或特定DNA序列(STS)的标志图谱、广泛存在于基因组中的特征序列(如CpG序列、Alu序列、等容线)的标记图谱、人类基因组的细胞遗传学图谱(即染色体的区域、条带和亚带，或以染色体长度的百分比来标记)，最后，
基本原理是将无法启动的庞大DNA“断裂”，然后拼接。Mb、kb、bp作为图谱距离，DNA探针的STS(序列标签位点)序列作为路标。1998完成了具有52000个序列标签位点(STS)的连续克隆的物理图谱，覆盖了人类基因组的大部分区域。构建物理图谱的主要内容之一是将含有STS对应序列的DNA克隆片段连接成重叠的“重叠群”。包含以“YAC”为载体的人类DNA片段的文库已包括构建了具有高度代表性的片段重叠群，总覆盖率为100%。近年来，开发了更可靠的BAC、PAC或粘粒文库。
3.序列图
随着基因图谱和物理图谱的完成，测序成为重中之重。DNA序列分析技术是一个包括DNA断裂、碱基分析和DNA信息翻译的多阶段过程。通过测序获得基因组的序列图。
HGP对人类的意义
1的贡献。HGP对人类疾病基因的研究
与人类疾病相关的基因是人类基因组结构和功能完整性的重要信息。对于单基因疾病，“定位克隆”和“位置候选克隆”的新思路，使得大量引起亨廷顿舞蹈症、遗传性结肠癌、乳腺癌等单基因疾病的基因被发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。目前，心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神疾病(老年痴呆症、精神分裂症)和自身免疫性疾病等多基因疾病是疾病基因研究的重点。健康相关的研究是HGP的重要组成部分。1997年，“肿瘤基因组解剖计划”和“环境基因组计划”相继提出。
2.2的贡献。HGP要医学
基因诊断、基于基因组知识的基因治疗和治疗、基于基因组信息的疾病预防、易感基因的识别、风险人群的生活方式和环境因素的干预。
3.3的贡献。HGP到生物技术
(1)基因工程药物:分泌蛋白(多肽激素、生长因子、趋化因子、凝血和抗凝因子等。)和它们的受体。
(2)诊断和研究试剂行业:基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和药物筛选模型。
(3)促进细胞、胚胎和组织工程:胚胎和成体干细胞、克隆技术和器官重建。
4.4的贡献。HGP到制药业
筛选药物靶点:结合组合化学和天然化合物分离技术，建立高通受体和酶结合试验。基于知识的药物设计:基因和蛋白质产物的高级结构分析、预测和模拟——药物作用“口袋”。
个体化药物治疗:药物基因组学。
5.5的重要影响。HGP论社会经济
生物产业和信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物(如减肥药、增高药)。
6.6的影响。HGP论生物进化的研究
生物的进化史刻在每个基因组的“天书”上；草履虫是人类的亲戚——654.38+0.3亿年；人类是在300万到400万年前从一种猴子进化而来的。人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自非洲，20万年前——第二次“走出非洲”。
7.7的负面影响。人类基因组计划(Human Genome Project)
《侏罗纪公园》不仅仅是一个科幻故事；种族选择性灭绝生物武器；基因专利战；遗传资源的掠夺战争；基因和个人隐私。