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結構生物化學/基因組分析/測序基因組

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來自華夏公益教科書

由於現代 DNA 分析技術的發展，許多基因組已被測序和分析。一個著名的例子是透過人類基因組計劃測序的人類基因組。

人類基因組計劃

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人類基因組計劃是一項國際科學研究工作，旨在全面繪製人類基因組圖譜。該專案由美國國立衛生研究院的詹姆斯·D·沃森發起，但世界各地的研究中心都在參與該專案；比如法國、德國、日本、中國、英國和印度。到目前為止，大約 92.3% 的基因組已被測序，但由於 DNA 的非編碼序列或“垃圾”DNA 的存在，很難確定其確切比例。

基因組計劃揭示了一些關鍵發現，例如人類基因組的 99.9% 是相同的。

同源性

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測序基因組使科學家能夠識別同源蛋白並建立進化關係。此外，如果一個新發現的蛋白質與已知蛋白質同源，那麼科學家可以透過同源性推測新蛋白質的功能。

測序對醫學的影響

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未來快速測序人類基因組的能力可能會對醫學產生重大影響。關於基因和個人 DNA 的知識已經使科學家能夠預測個人患某些疾病的可能性。這也有助於分析染色體結構、進化對基因組的影響以及蛋白質結構和功能。未來，基因治療、基因組醫學和預防性治療可能會降低患病風險，並使製藥商能夠針對特定個人定製藥物。

測序的真核生物基因組

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真核生物是包含細胞的生物，這些細胞在明確的細胞膜內包含複雜的細胞器。區分真核生物和原核生物的決定性特徵是真核生物的細胞核或核膜，其中包含生物體的遺傳資訊。

第一個被測序的真核生物基因組是 釀酒酵母 (釀酒酵母) 在 1996 年，它通常被稱為釀酒酵母。釀酒酵母 由於其在烘焙和釀造中的用途，是最有用的酵母型別，因此它是在分子和細胞生物學中最常研究的真核生物模型生物，類似於大腸桿菌 在原核生物研究中的作用。許多對人類重要的蛋白質都是透過檢查其在酵母中的同源物來研究的。例如，訊號蛋白和蛋白質加工酶都是透過酵母基因組的幫助來發現的。

其他完全測序的生物包括：線蟲、果蠅、河豚（人類之後第一個被測序的脊椎動物）和擬南芥。

下面的表格來自維基百科的測序的真核生物基因組列表.

原生生物

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色素藻類

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色素藻類是一組包含藻類門雜色藻、甲藻和隱藻的原生生物。該組成員主要用於進化研究。

生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
古爾迪亞 θ 隱藻 模式生物 0.551 Mb
(僅核形體基因組)		 464[1] 加拿大高階研究所、馬爾堡菲利普斯大學和不列顛哥倫比亞大學 2001[1]
偽舟形藻
菌株：CCMP 1335 		矽藻 2.5 Mb 11,242[2] 聯合基因組研究所和華盛頓大學 2004[2]
三角褐指藻
菌株：CCAP1055/1 		矽藻 27.4 Mb 10,402 聯合基因組研究所 2008 [3]

囊泡藻類

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囊泡藻類 是一組原生生物，包括纖毛蟲、頂復門和甲藻。該組成員對科學特別感興趣，因為它們會導致嚴重的牲畜和人類疾病。

生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
牛巴貝蟲 寄生 原生動物 牛病原體 8.2 Mb 3,671 2007[4]
人隱孢子蟲
菌株：TU502 		寄生 原生動物 人病原體 10.4 Mb 3,994[5] 弗吉尼亞聯邦大學 2004[5]
小隱孢子蟲
C 型或基因型 2 分離株 		寄生原生動物 人病原體 16.5 Mb 3,807[6] 加州大學舊金山分校和明尼蘇達大學 2004[6]
四膜蟲 纖毛蟲 模式生物 72 Mb 39,642[7] 基因組研究所 2006[7]
惡性瘧原蟲
克隆：3D7 		寄生原生動物 人病原體（瘧疾） 22.9 Mb 5,268[8] 瘧疾基因組計劃聯盟 2002[8]
諾氏瘧原蟲 寄生原生動物 靈長類動物病原體（瘧疾） 23.5 Mb 5,188[9] 2008[9]
間日瘧原蟲 寄生原生動物 人病原體（瘧疾） 26.8 Mb 5,433[10] 2008[10]
鼠瘧原蟲
菌株：17XNL 		寄生原生動物 齧齒動物病原體（瘧疾） 23.1 Mb 5,878[11] TIGR 和 NMRC 2002[11]
熱帶擬滷蟲 纖毛蟲 模式生物 104 Mb 27,000[12] 2006[12]
東非錐蟲
菌株：Muguga 		寄生原生動物 牛病原體（東非錐蟲病） 8.3 Mb 4,035[13] TIGR 和國際家畜研究所 2005[13]
安卡拉錐蟲
安卡拉克隆 C9 		寄生原生動物 牛病原體 8.3 Mb 3,792 桑格研究所 2005[14]

凹口鞭毛蟲

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凹口鞭毛蟲 是一組相關的自由生活和共生原生生物；它包括後鞭毛生物、盧科藻、眼蟲和穿孔蟲。它們因其在人類疾病中的作用而被研究。

生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
利什曼原蟲
菌株：Friedlin 		寄生原生動物 人病原體 32.8 Mb 8,272[15] 桑格研究所 2005[15]
賈第鞭毛蟲 寄生原生動物 人病原體 11.7 Mb 6,470[16] 2007[16]
陰道毛滴蟲 寄生原生動物 人類病原體（滴蟲病） 160 Mb 59,681[17] TIGR 2007[17]
布魯氏錐蟲
菌株：TREU927/4 GUTat10.1 		寄生原生動物 人類病原體（非洲昏睡病） 26 Mb 9,068 [18] 桑格研究院和 TIGR 2005[18]
克氏錐蟲
菌株：CL Brener TC3 		寄生原生動物 人類病原體（恰加斯病） 34 Mb 22,570[19] TIGR，西雅圖生物醫學研究所和烏普薩拉大學 2005[19]

變形蟲

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變形蟲是一類具有運動能力的變形蟲原生生物，該類群的成員透過稱為偽足的暫時性突起運動或攝食。該類群中最著名的成員是粘菌，它已經研究了幾個世紀；其他成員包括古變形蟲、管形蟲和扇形蟲。一些變形蟲會引起疾病。

生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
盤狀粘菌
菌株：AX4 		粘菌 模式生物 34 Mb 12,500[20] 科隆大學、貝勒醫學院和桑格中心聯盟 2005[20]
溶組織內阿米巴
HM1：IMSS 		寄生原生動物 人類病原體（阿米巴痢疾） 23.8 Mb 9,938[21] TIGR，桑格研究院和倫敦衛生與熱帶醫學院 2005[21]

植物

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高等植物

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生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
擬南芥
生態型：哥倫比亞 		野生芥菜 模式植物 120 Mb 25,498[22] 擬南芥基因組計劃[23] 2000[22]
油菜 油菜籽 油料植物 1,100 Mb 拜耳作物科學 2009[24]
水稻
印度型亞種 		水稻 作物和模式生物 420 Mb 32-50,000[25] 北京基因組研究所，浙江大學和中國科學院 2002[25]
水稻
日本型亞種 		水稻 作物和模式生物 466 Mb 46,022-55,615[26] 先正達和Myriad 基因 2002[26]
小球藻 綠藻 簡單的真核生物 12.6 Mb 阿拉戈實驗室 2006[27]
小立碗蘚 苔蘚植物 模式生物

早期分化的陸地植物

 500 Mb 39,458[28] 美國能源部科學辦公室聯合基因組研究所 2008[28]
毛果楊 香脂楊或黑楊 碳封存，模式樹，商業用途（木材）以及與A. thaliana的比較 550 Mb 45,555[29] 國際楊樹基因組聯盟 2006[29]
葡萄 葡萄品種 PN40024 水果作物 490 Mb[30] 30,434[30] 法國-義大利公共葡萄基因組表徵聯盟 2007[30]
玉米
mays亞種 		玉米 水果作物 2,800 Mb 50,000-60,000 美國國家科學基金會 2008[31]

藻類

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生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
紅藻
菌株：10D 		紅藻 簡單的真核生物 16.5 Mb 5,331[32] 東京大學，立教大學，埼玉大學和熊本大學 2004[32]
Thalassiosira pseudonoana[33] 異鞭毛藻
衣藻[34] 模式生物 2007[34]
小球藻[33] 綠藻

真菌

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生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
棉毛孢子菌
菌株：ATCC 10895 		真菌 植物病原體 9.2 Mb 4,718[35] 先正達和巴塞爾大學 2004[35]
煙麴黴
菌株：Af293 		真菌 人病原體 29.4 Mb 9,926[36] 桑格研究院，曼徹斯特大學，TIGR，巴斯德研究所，長崎大學，薩拉曼卡大學和OpGen 2005[36]
構巢麴黴
菌株：FGSC A4 		真菌 模式生物 30 Mb 9,500[37] 2005[37]
黑麴黴
菌株：CBS 513.88 		真菌 生物技術 - 發酵 33.9 Mb 14,165[38] 2007[38]
米麴黴
菌株：RIB40 		真菌 用於發酵大豆 37 Mb 12,074[39] 國立科技評估院 2005[39]
光滑念珠菌
菌株：CBS138 		真菌 人病原體 12.3 Mb 5,283[40] Génolevures 聯盟[41] 2004[40]
新形隱球菌（絲孢酵母屬）
JEC21 		真菌 人病原體 20 Mb 6,500[42] TIGR 和斯坦福大學 2005[42]
漢遜德巴利酵母
菌株：CBS767 		酵母 乳酪成熟 12.2 Mb 6,906[40] Génolevures 聯盟 2004[40]
兔腦炎微孢子蟲 微孢子蟲 人病原體 2.9 Mb 1,997[43] Genoscope 和布萊茲·帕斯卡大學 2001[43]
乳酸克魯維酵母
菌株：CLIB210 		酵母 10-12 Mb 5,329[40] Génolevures 聯盟 2004[40]
稻瘟病菌 真菌 植物病原體 37.8 Mb 11,109[44] 2005[44]
粗糙脈孢黴 真菌 模式真核生物 40 Mb 10,082[37] 博德研究所，俄勒岡健康與科學大學，肯塔基大學和堪薩斯大學 2003[37]
釀酒酵母
菌株：S288C 		麵包酵母 模式真核生物 12.1 Mb 6,294[45] 酵母基因組測序國際合作[46] 1996[45]
裂殖酵母
菌株：972h 		酵母 模式真核生物 14 Mb 4,824[47] 桑格研究院和冷泉港實驗室 2002[47]
解脂耶氏酵母
菌株：CLIB99 		酵母 工業用途 20 Mb 6,703[40] Génolevures 聯盟 2004[40]

動物

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哺乳動物

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生物體 型別 鳥槍法覆蓋率 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
牛 奶牛 6* 3.0 Gb[48][49] 22000[50] 牛基因組測序國際聯盟 2009
家犬 狗 7.6* 2.4 Gb[51] 19,300[51] 博德研究所 和Agencourt 生物科學 2005[51]
豚鼠 豚鼠 2* 3.4 Gb 基因組測序平臺，基因組組裝團隊[49]
九帶犰狳 九帶犰狳 2* [52] 3.0 Gb 博德研究所[49]
馬達加斯加蝟 馬達加斯加蝟 2* [52] 博德研究所
馬 馬 6.8* 2.1 Gb [49] 博德研究所等[49] 2007 [53]
歐洲刺蝟 西歐刺蝟 2* [52] 博德研究所
貓屬貓 貓 2* 3 Gb 20,285 基因組測序平臺，基因組組裝團隊[49] 2007[54]
智人 人類 3.2 Gb [55] 25,000[55] 人類基因組計劃聯盟 和塞雷拉基因組公司 2001 草案[56][57]
2006 完成[58]
非洲象 非洲象 2* [52] 3 Gb 博德研究所
食蟹猴 恆河猴 6* 恆河猴基因組測序聯盟[49]
鼠狐猴 灰鼠狐猴 2* [52] 基因組測序平臺，基因組組裝團隊[49]
灰短尾袋鼠 灰短尾袋鼠 3.5 Gb 18 - 20,000 博德研究所等 2007[49][59]
小鼠
品系：C57BL/6J 		老鼠 2.5 Gb 24,174[60] 小鼠基因組測序國際合作專案[61] 2002[60]
小褐蝙蝠 小褐蝙蝠 2* [49] 博德研究所
長尾黃鼠 美國鼠兔 2* [52] 博德研究所
鴨嘴獸 [62] 鴨嘴獸 6* [49] 華盛頓大學
歐洲野兔 兔子 2* [52] 2.5 Gb 博德研究所等 [49]
小耳蜂猴 小耳蜂猴，或 叢林嬰猴 2* [52] 博德研究所
黑猩猩 黑猩猩 6* [49] 3.1 Gb 黑猩猩測序與分析聯盟 2005[63]
猩猩 猩猩 3.0 Gb 分子生物技術研究所 [49]
褐家鼠 老鼠 1.8* 或更好 2.8 Gb [49] 21,166[64] 大鼠基因組測序專案聯盟 2004[64]
田鼠 歐洲田鼠 2* [52] 3.0 Gb [49] 基因組測序平臺，基因組組裝團隊[49]
十三條紋地松鼠 十三條紋地松鼠 2* 基因組測序平臺，基因組組裝團隊[49]
樹鼩 北樹鼩 2* 博德研究所[49]

昆蟲

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生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
甘比亞按蚊
品系：PEST 		蚊子 媒介 瘧疾 278 Mb 13,683[65] 塞雷拉基因組公司 和 基因組研究所 2002[65]
蜜蜂 蜜蜂 真社會性行為 的模型 1800 Mb 10,157[66] 蜜蜂基因組測序聯盟 2006[66]
家蠶
品系：p50T 		蛾子 (家養蠶) 絲綢 生產 530 Mb 東京大學 和國立農業生物科學研究所 2004[67]
果蠅 果蠅 模式動物 165 Mb 13,600[68] 塞雷拉公司，加州大學伯克利分校，貝勒醫學院，歐洲 DGP 2000[68]

線蟲

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生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
秀麗隱杆線蟲 線蟲 蠕蟲 與秀麗隱杆線蟲進行比較 104 Mb 19,500[69] 華盛頓大學，桑格研究所和冷泉港實驗室 2003[69]
秀麗隱杆線蟲
品系：布里斯托爾 N2 		線蟲蠕蟲 模式動物 100 Mb 19,000[70] 華盛頓大學和桑格研究所 1998[70]
北方根結線蟲 北方根結線蟲 蔬菜病原體 54 Mb 14,420[71] 2008[71]
南方根結線蟲 南方根結線蟲 植物病原體 86 Mb 19,212[72] 法國國家農業研究院，基因組研究所和國際南方根結線蟲基因組聯盟[73] 2008[72]
太平洋輪蟲 線蟲蠕蟲 模式無脊椎動物 169 Mb 23,500[74] 馬克斯·普朗克發育生物學研究所 &

基因組測序中心，華盛頓大學醫學院

 2008[74]

其他動物

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生物體 型別 相關性 基因組大小 預測的基因數量 組織 完成年份
海鞘 海鞘 簡單的 脊索動物 116.7 Mb 16,000[75] 聯合基因組研究所 2003[75]
薩維尼海鞘 海鞘 174 Mb 博德研究所 2007[76]
家雞 雞 1000 Mb 20-23,000[77] 國際雞基因組測序聯盟 2004[77]
紫海膽 海膽 模式真核生物 814 Mb 23,300[78] 海膽基因組測序聯盟 2006[78]
紅鰭東方魨 河豚 具有小型基因組的脊椎動物 390 Mb 22-29,000[79] 國際河豚基因組聯盟[80] 2002[81]
綠鰭魚 河豚 具有緊湊基因組的脊椎動物 340 Mb[82] 22,400[82] 基因組研究所 和 博德研究所 2004[82]

已測序的細菌基因組

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有一些技術正在不斷改進，使其能夠進行快速、高通量的DNA測序，例如熒光二脫氧核苷酸鏈終止法，“鳥槍法”等。1995年，利用“鳥槍法”確定了流感嗜血桿菌的細菌基因組。基因組DNA被隨機切割成片段，然後計算機程式透過匹配這些片段之間的重疊區域來確定完整的序列。流感嗜血桿菌基因組包含1,830,137個鹼基對，編碼約1740個蛋白質。使用類似的方法，已經測序了100多種細菌和古細菌物種，包括關鍵的模式生物，如大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌和古菌，以及致病性生物，如鼠疫耶爾森氏菌（導致鼠疫）和炭疽桿菌（炭疽）。1

參考文獻

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