基因組學(xué)整理試題

填空題：

1.位置效應(yīng)的兩種類型：穩(wěn)定型，花斑型

2.細(xì)胞器基因組：線粒體基因組，葉綠體基因組

3.基因組進(jìn)化的分子基礎(chǔ)：突變，重組，轉(zhuǎn)座

4.RNA聚合酶的三種類型：pol1(RNA聚合酶1),pol2（RNA聚合酶2）,pol3（RNA聚合酶3）

5.轉(zhuǎn)座子分類：DNA轉(zhuǎn)座子，逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子

6.克隆載體的幾種類型：YAC,BAC,HAC,MAC

7.重疊群組建的方法：步移法，指紋法

名詞解釋：

1.C值：是指一個單倍體基因組中DNA的總量，一個特定的種屬具有特征的C值。

2.C值悖理：生物種屬所具有的基因數(shù)目與其生物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性不成比例的現(xiàn)象.

3.N值悖理：基因數(shù)目與進(jìn)化程度或生物復(fù)雜性的不對應(yīng)性，稱之為N值悖理（N所表示的是基因數(shù)目）。

4.基因家族:來自一個共同的祖先, 因基因加倍和趨異產(chǎn)生許多在DNA序列上基本一致而略有不同的成員。

1）大部分擔(dān)負(fù)類似的生物學(xué)功能.

2）比較各個成員間的序列差異，可追蹤基因的演變軌跡。

5.假基因：來源于功能基因但已失去原來功能的DNA序列.包括重復(fù)假基因、加工假基因、殘缺假基因。

6. DNA標(biāo)記

->限制性片段長度多態(tài)性（ RFLP）

同一物種的亞種、品系或個體間基因組DNA 受到同一種限制性內(nèi)切酶作用而形成不同的酶切圖譜的現(xiàn)象

->簡單序列長度多態(tài)性（SSLP）

可變排列的簡單重復(fù)序列, 即重復(fù)次數(shù)不一,在染色體的同一座位重復(fù)序列拷貝數(shù)不同;

包括倆種類型：小衛(wèi)星序列（VNTR）、微衛(wèi)星序列(SSR）

->單核苷酸多態(tài)性（SNP）

SNP是指同一物種不同個體基因組DNA的等位序列上單個核苷酸存在差異的現(xiàn)象。其中最少一種在群體中的頻率不小于1％；如果出現(xiàn)頻率低于1％，則視作點突變。

7.序列間隙： 因覆蓋率的原因而留下的未能測序的序列，仍存在于克隆文庫中, 這類間隙稱為序列間隙。

物理間隙：因克隆載體自身的限制或DNA順序特殊的組成等原因造成某些序列丟失或未能克隆, 這類間隙稱為物理間隙。

8. 表達(dá)序列標(biāo)簽（EST）：基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的一段cDNA序列。

9. 轉(zhuǎn)座因子：原核生物與真核生物基因組中廣泛存在的一類可以移動位置的遺傳因子。

10. CpG島:基因組中富含GC堿基的DNA區(qū)段。

滿足CpG島的條件為:

1) 連續(xù)500 bp的DNA順序;

2) C+G含量大于55%;

3) 觀測到的CpG雙堿基數(shù)目與預(yù)期的數(shù)目之比大于0.65.

11. 位置效應(yīng):由于基因變換了在染色體上的位置而引起表現(xiàn)型改變的現(xiàn)象。

12. 順式作用元件：轉(zhuǎn)錄上游區(qū)與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的具有調(diào)控作用DNA序列。

13. 反式作用因子：能夠直接或間接辨認(rèn)、結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游的調(diào)控區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)。

14. RNA編輯：某些RNA，特別是mRNA的一種加工方式，它導(dǎo)致了DNA所編碼的遺傳信息的改變，因為經(jīng)過編輯的mRNA序列發(fā)生了不同于模板DNA的變化。 包括：單堿基突變

和尿苷酸的缺失和添加 。

15. 大分子DNA克隆載體構(gòu)建:

酵母人工染色體（YAC）： 是利用釀酒酵母的染色體的復(fù)制元件構(gòu)建的載體，其工作環(huán)境在釀酒酵母中。它可以克隆和分析大片段的染色體DNA，并且可以分離那些在大腸桿菌中不可能得到的序列。將來自其他物種的較大片段DNA連接到酵母DNA上，在宿主細(xì)胞中外來DNA能隨著酵母細(xì)胞中的其他染色體一起復(fù)制。

細(xì)菌人工染色體（BAC）：以細(xì)菌F因子為基礎(chǔ)，人工構(gòu)建的環(huán)狀的DNA分子?？梢詳y帶大于100-350Kb的外源DNA片段。

16. 表觀遺傳：DNA序列不發(fā)生改變但基因表達(dá)卻發(fā)生了變化的一種有別于傳統(tǒng)遺傳學(xué)的遺傳方式。

17. 絕緣子：可以阻止鄰近位置激活或失活效應(yīng)的順序現(xiàn)在稱之為絕緣子（insulator）。

簡答題：

一． 簡述原核生物基因組和真核生物基因組的特點和差異

真核生物基因組的特征：

1)結(jié)構(gòu)松弛2)大量重復(fù)序列3)由線性DNA與蛋白質(zhì)組成染色體結(jié)構(gòu)4)含有細(xì)胞器基因組

1.多個染色體（酵母除外），基因數(shù)相對較多，在染色體上分布不均勻

2.功能相關(guān)的基因大多分散在不同的染色體上。即使成簇排列也不存在操縱子結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子

3.非編碼序列遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于編碼序列

4.含有大量重復(fù)序列

5.真核基因是斷裂基因

6.相關(guān)的基因構(gòu)成各種基因家族

原核生物基因組的特征：

1)結(jié)構(gòu)緊湊2)大小在5 Mb以下3)缺少重復(fù)序列4)很少非編碼序列

1.單一染色體、單一DNA復(fù)制起點，基因數(shù)量較少.

2.功能相似的基因往往定位在同一區(qū)域。操縱子是原核生物基因組的特征。

3.多為單拷貝基因（單一序列基因）

4.絕大多數(shù)基因都是可表達(dá)的, 非表達(dá)基因少

5.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為多順反子mRNA

6.編碼序列一般不重疊

7.基因序列是連續(xù)的，無內(nèi)含子。

二． 第一、二、三代測序技術(shù)的代表及其基本原理

第一代測序技術(shù)

1.鏈終止法：合成與單鏈DNA互補(bǔ)的多核苷酸鏈，由于合成的互補(bǔ)鏈可在不同位置隨機(jī)終止反應(yīng)，產(chǎn)生只差一個核苷酸的DNA分子，從而來讀取待測DNA分子的序列。

2.化學(xué)降解法：將一個DNA片段的一端作放射性標(biāo)記，再分別采用不同的化學(xué)方法修飾和裂解特定堿基，從而產(chǎn)生一系列長度不一的片段，這片段群通過凝膠電泳分離，確定各片段末端堿基

第二代測序技術(shù)

3.自動化測序：（1）熒光染料標(biāo)記，由于每種ddNTP帶有各自特定的熒光顏色，而簡化為由1個泳道同時判讀4種堿基。

（2）毛細(xì)管電泳：毛細(xì)管裝置有96個泳道，每次可同時進(jìn)行96次測序

4.焦磷酸測序：脫氧三磷酸核苷酸連接到DNA 3’-末端時會釋放1個焦磷酸(PPi) ，焦磷酸在磷酸化酶的作用下轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并發(fā)出光亮。

5.循環(huán)陣列合成測序

6.芯片測序：雜交測序方法，即通過與一組已知序列的核酸探針雜交進(jìn)行核酸序列測定的方法。在一塊基片表面固定了已知序列的八核苷酸的探針，當(dāng)溶液中帶有熒光標(biāo)記的核酸序列TATGCAATCTAG，與基因芯片上對應(yīng)位置的核酸探針產(chǎn)生互補(bǔ)匹配時，通過確定熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的探針位置，獲得一組序列完全互補(bǔ)的探針序列。據(jù)此可重組出靶核酸的序列。

第三代測序技術(shù)（單分子測序，直接測序）

單分子測序儀、SMRT技術(shù)和納米孔單分子技術(shù)。

三． 作圖法測序與鳥槍法測序的區(qū)別

序列組裝原理:直接從已測序的小片段中尋找彼此重疊的測序克隆，然后依次向兩側(cè)鄰接的序列延伸。

1.全基因組鳥槍法是一種快速獲得真核基因組的方法。

“由下而上”測序。

此測序方法繞過分離基因的難關(guān)，在基因組DNA文庫中篩選出目的基因。且不需背景信息，時間短，需要大型計算機(jī)，得到的是草圖(Draft)，但最終排序結(jié)果的拼接組裝不容易。

2.克隆重疊群法，又稱作圖法測序，限制測序。

“由上而下”測序。

項 目

策 略

全基因組霰彈法

逐步克隆法

遺傳背景

不需要

需要（需構(gòu)建精確的物理圖譜）

速度

快

慢

費用

低

高

計算機(jī)性能

高（以全基因組為單位進(jìn)行拼接）

低（以BAC為單位進(jìn)行拼接）

適用范圍

工作框架圖

精細(xì)圖

代表測序物種

果蠅、水稻

人、線蟲

這種逐步測序的方法花時間多，但可以得到精確圖譜。

四． 基因功能檢測的方法

答：

1． 基因失活是基因功能分析的主要手段

方法：基因剔除

2． 基因的過量表達(dá)用于基因功能預(yù)測

技術(shù)：增加拷貝數(shù)，提供強(qiáng)啟動子

3． 高通量基因功能的研究方法

1）．突變庫構(gòu)建

2）．RNA干擾與基因功能檢測

3）．蛋白質(zhì)互作

五． mRNA如何進(jìn)行加工與修飾

答： 1）mRNA的5’端加帽

帽子結(jié)構(gòu)：7-甲基鳥苷三磷酸

功能：在翻譯過程中起識別作用，以及對mRNA起穩(wěn)定作用

2）mRNA的3’端多聚腺苷酸化（加尾）

尾部結(jié)構(gòu)：3’端的polyA

功能：對mRNA的成熟是必要的，防止核酸外切酶對mRNA信息序列的降解

3）修飾（對某些堿基進(jìn)行甲基化）

甲基化：m6A（N6_甲基腺嘌呤）

功能：可能對mRNA前體加工起識別作用

4）mRNA的剪接，即剔除內(nèi)含子，連接外顯子形成成熟的mRNA

5）RNA編輯

mRNA由于堿基的插入，缺失或置換而改變DNA模板來源的遺傳信息，引起編碼信息的改變，翻譯出多種氨基酸序列不同的蛋白質(zhì)，是基因調(diào)控的重要方式。

六． 序列間隙與物理間隙

答：序列間隙：因覆蓋率的原因而留下的未能測序的序列，仍存在于克隆文庫中，這類間隙稱為序列間隙。

解決方法：通過相鄰已知序列作為探針篩選已有的基因組文庫。

物理間隙：因克隆載體自身的限制或DNA順序特殊的組成等原因造成某些序列丟失或未能克隆，這類間隙稱為物理間隙。

解決方法：利用其它宿主菌與載體重新構(gòu)建文庫。