在人類基因組計劃中，全世界的生物和醫學界都在研究人類基因組中真核染色質基因的序列。發現人類基因的數量比原來預想的要少，外顯子，也就是能制造蛋白質的編碼序列只占總長度的1.5%。
現代遺傳學家認為，基因是對DNA(脫氧核糖核酸)分子具有遺傳效應的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應的DNA分子片段。基因位於染色體上，在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復制將遺傳信息傳遞給下壹代，還可以表達遺傳信息。不同種族的頭發、膚色、眼睛、鼻子的差異是由基因差異造成的。
人類只有壹個基因組，大約有50，000到65，438+百萬個基因。
隨著人類基因組的逐漸破譯，將會繪制出壹幅生命的畫卷，人們的生活將會發生巨大的變化。基因藥物已經進入人們的生活，用基因治療更多的疾病不再是奢望。因為隨著我們對人類的認識達到新的水平，許多疾病的病因將被揭開，藥物將被更好地設計，治療方案將能夠“對癥下藥”，生活和飲食習慣可能會根據遺傳條件進行調整，人類的整體健康水平將得到提高，21世紀的醫學基礎將被奠定。
利用基因，人們可以改進水果和蔬菜的品種，提高作物的質量，更多的轉基因植物、動物和食品將會問世，人類可能在新世紀培育出超級作物。通過控制人體的生化特征，人類將能夠恢復或修復人體細胞和器官的功能，甚至改變人類的進化過程。
人類基因組計劃人類基因組計劃(HGP)由美國科學家於1985年首次提出，並於1990年正式啟動。來自美國、英國、法國、德國、日本和中國的科學家參與了這項耗資30億美元的人類基因組計劃。根據這壹計劃，2005年，人體內約65438+萬個基因的密碼將全部解鎖，人類基因圖譜將繪制出來。換句話說，就是要揭開組成人體65438+萬個基因的30億個堿基對的秘密。人類基因組計劃、曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃並稱為三大科學工程。
1986年，諾獎得主雷納托·杜爾貝科發表短文《癌癥研究的轉折點:人類基因組測序》(Science，231:1055 ~ 1056)。文章指出:“如果我們想更多地了解腫瘤，就必須從現在開始關註細胞的基因組。.....從哪個物種開始努力？要想了解人類的腫瘤，就要從人類開始。.....對DNA的詳細了解將極大地促進人類腫瘤研究。”
什麽是基因組？基因組是壹個物種中所有基因的整體組成。人類基因組有兩層含義:遺傳信息和遺傳物質。要揭示生命的奧秘，就要從整體層面研究基因的存在、結構和功能以及基因之間的關系。
為什麽選擇人類基因組進行研究？因為人類是“進化”過程中最高級的生物，對它們的研究有助於認識自我，掌握生老病死規律，診治疾病，了解生命起源。
測量人類基因組DNA的30億個堿基對的序列，找到人類所有的基因，找出它們在染色體上的位置，破譯人類所有的遺傳信息。
在人類基因組計劃中，還包括對大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅、小鼠五種生物基因組的研究，這五種生物被稱為人類的五大“模式生物”。
HGP的目的是解碼生命，了解生命的起源，了解生命生長發育的規律，了解物種和個體差異的原因，了解疾病的發生機制和長壽、衰老等生命現象，為疾病的診斷和治療提供科學依據。
HGP的主要任務是人類DNA測序，此外還有測序技術、人類基因組序列變異、功能基因組學技術、比較基因組學、社會、法律、倫理研究、生物信息學和計算生物學、教育和培訓。
1.遺傳圖譜
遺傳圖譜又稱連鎖圖譜，以具有遺傳多態性的遺傳標記(壹個基因座有壹個以上等位基因，在群體中出現的頻率高於1%)為“路標”，以遺傳距離(減數分裂中兩個基因座之間交換重組的百分比，重組率為1%稱為1cm)為圖譜距離。遺傳圖譜的建立為基因鑒定和基因定位創造了條件。意義:6000多個遺傳標記已經能夠將人類基因組劃分為6000多個區域，這樣連鎖分析就可以找到某個致病或表型基因與某個標記接近的證據，從而可以將該基因定位在這個已知區域，進而可以對該基因進行分離和研究。對於疾病來說，找到並分析基因是壹個關鍵。
第壹代標記:經典的遺傳標記，如ABO血型標記和HLA標記。70年代中後期，限制性片段長度多態性(RFLP)，位點數量多達105，DNA鏈被限制性內切酶特異性切割。由於DNA壹個“點”的變異，可能產生不同長度的片段(等位基因片段)。通過凝膠電泳可以顯示多態性，並從片段多態性信息與疾病表型的關系進行連鎖分析來找出。比如亨廷頓舞蹈癥。但每次消化2~3個片段，信息有限。
第二代標記:1985，小衛星中心的可變串聯重復VNTR可提供不同長度的片段，其重復單位長度為6~12個核苷酸。1989年發現並建立了微衛星標記系統，重復單位長度為2 ~ 6個核苷酸，也稱為短串聯重復序列(STR)。
第三代標記:1996 MIT的Lander ES提出了SNP的遺傳標記體系。每個核苷酸的突變率為10~9，人類基因組中雙列標記的數量可達300萬個，平均每1250個堿基對就有壹個左右。由3 ~ 4個相鄰標記組成的單倍型有8 ~ 16個。
2.物理圖譜
物理圖譜是指關於組成基因組的所有基因的排列和間距的信息，是通過測量組成基因組的DNA分子而繪制出來的。繪制物理圖譜的目的是將關於基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置進行線性系統的排列。DNA的物理圖譜是指DNA鏈的限制性片段的排列順序，即限制性片段在DNA鏈上的位置。由於限制性內切酶在DNA鏈上的切割是基於特定的序列，不同核苷酸序列的DNA消化後會產生不同長度的DNA片段，從而形成獨特的消化圖譜。因此，DNA的物理圖譜是DNA分子結構的特征之壹。DNA是壹個非常大的分子，限制性內切酶產生的用於測序反應的DNA片段只是其中非常小的壹部分。這些片段在DNA鏈中的位置關系是首先要解決的問題，所以DNA的物理圖譜是序列測定的基礎，也可以理解為指導DNA測序的藍圖。廣義來說，DNA測序是從制作物理圖譜開始的，這是測序的第壹步。有很多方法可以制作DNA的物理圖譜。這裏，我們選擇壹種常見而簡單的方法——標記片段的部分酶解來說明作圖原理。
通過部分酶水解確定DNA物理圖譜包括兩個基本步驟:
(1)完全降解:選擇合適的限制性內切酶對待測DNA鏈(放射性同位素標記)進行完全降解，降解產物經凝膠電泳分離後自行顯影，得到的圖譜為組成DNA鏈的限制性片段的數量和大小。
(2)部分降解:用示蹤同位素標記待測DNA的壹條鏈，然後用同壹種酶對DNA鏈進行部分降解，即通過控制反應條件使DNA鏈上酶的缺口隨機斷裂，避免所有缺口斷裂完全降解。部分酶解產物也進行了電泳分離和自顯影。對比以上兩步的放射自顯影圖譜，根據片段大小和兩者的差異，可以排出限制性片段在DNA鏈上的位置。以下是確定組蛋白基因的DNA物理圖譜的詳細描述。
壹個完整的物理圖譜應該包括人類基因組不同載體的DNA克隆片段的重疊群圖譜、限制性內切酶大片段的切割點圖譜、DNA片段或特定DNA序列(STS)的標誌圖譜、廣泛存在於基因組中的特征序列(如CpG序列、Alu序列、等容線)的標記圖譜、人類基因組的細胞遺傳學圖譜(即染色體的區域、條帶和亞帶，或以染色體長度的百分比來標記)，最後，
基本原理是將無法啟動的龐大DNA“斷裂”，然後拼接。Mb、kb、bp用作圖形距離，DNA探針的STS(序列標簽位點)序列用作路標。1998完成了具有52000個序列標簽位點(STS)的連續克隆的物理圖譜，覆蓋了人類基因組的大部分區域。構建物理圖譜的主要內容之壹是將含有STS對應序列的DNA克隆片段連接成重疊的“重疊群”。包含以“YAC”為載體的人類DNA片段的文庫已包括構建了具有高度代表性的片段重疊群，總覆蓋率為100%。近年來，開發了更可靠的BAC、PAC或粘粒文庫。
3.序列圖
隨著基因圖譜和物理圖譜的完成，測序成為重中之重。DNA序列分析技術是壹個包括DNA斷裂、堿基分析和DNA信息翻譯的多階段過程。通過測序獲得基因組的序列圖。
HGP對人類的意義
1的貢獻。HGP對人類疾病基因的研究
與人類疾病相關的基因是人類基因組結構和功能完整性的重要信息。對於單基因疾病，“定位克隆”和“位置候選克隆”的新思路，使得大量引起亨廷頓舞蹈癥、遺傳性結腸癌、乳腺癌等單基因疾病的基因被發現，為這些疾病的基因診斷和基因治療奠定了基礎。目前，心血管疾病、腫瘤、糖尿病、神經精神疾病(老年癡呆癥、精神分裂癥)和自身免疫性疾病等多基因疾病是疾病基因研究的重點。健康相關的研究是HGP的重要組成部分。1997年，“腫瘤基因組解剖計劃”和“環境基因組計劃”相繼提出。
2.2的貢獻。HGP要醫學
基因診斷、基於基因組知識的基因治療和治療、基於基因組信息的疾病預防、易感基因的識別、風險人群的生活方式和環境因素的幹預。
3.3的貢獻。HGP到生物技術
(1)基因工程藥物:分泌蛋白(多肽激素、生長因子、趨化因子、凝血和抗凝因子等。)和它們的受體。
(2)診斷和研究試劑行業:基因和抗體試劑盒、診斷和研究用生物芯片、疾病和藥物篩選模型。
(3)促進細胞、胚胎和組織工程:胚胎和成體幹細胞、克隆技術和器官重建。
4.4的貢獻。HGP到制藥業
篩選藥物靶點:結合組合化學和天然化合物分離技術，建立高通受體和酶結合試驗。基於知識的藥物設計:基因和蛋白質產物的高級結構分析、預測和模擬——藥物作用“口袋”。
個體化藥物治療:藥物基因組學。
5.5的重要影響。HGP論社會經濟
生物產業和信息產業是壹個國家的兩大經濟支柱；發現新功能基因的社會和經濟效益；轉基因食品；轉基因藥物(如減肥藥、增高藥)。
6.6的影響。HGP論生物進化的研究
生物的進化史刻在每個基因組的“天書”上；草履蟲是人類的親戚——654.38+0.3億年；人類是在300萬到400萬年前從壹種猴子進化而來的。人類第壹次“走出非洲”——200萬年的古猿；人類的“夏娃”來自非洲，20萬年前——第二次“走出非洲”。
7.7的負面影響。人類基因組計劃(Human Genome Project)
《侏羅紀公園》不僅僅是壹個科幻故事；種族選擇性滅絕生物武器；基因專利戰；遺傳資源的掠奪戰爭；基因和個人隱私。