1、基因組學試題1、什么是基因組（5分）？什么是轉錄組（5份）？說明基因組合的關系和異同（10分）基因組是生物體（細胞或病毒）中所有的DNA的總和, 包括所有的基因和基因間區域，包括染色體之外的遺傳物質，如線粒體、葉綠體、質粒等?；蚪M：物種內恒定(/)，生物體或細胞內恒定，沒有時空變化(?)。事實上有特例，1、盲鰻(Hugfish) ,性細胞和體細胞DNA量差異; 2、部分昆蟲，性細胞和體細胞染色體數目差異; 3、動物雌雄個體差異轉錄組： 生物體、組織、細胞不同生長發育階段的轉錄產物不同。 生物體不同組織、同一組織不同細胞的轉錄產物不同。 生物體、組織、細胞不同環境、不同生理狀態下的轉錄產物不同

2、。 轉錄產物中包含大量不翻譯蛋白的RNA,如rRNA; sRNA2、簡述原核生物基因組和真核生物基因組的特點和差異（10分）原核生物基因組一條環狀DNA；只有一個復制起始點；有操縱子（Operon）結構1.結構基因為多順反子，若干個功能相關的功能基因串聯在一起，手統一調控區調控。2.數個操縱子還可以受同一個調節基因（regulaterygene)，即調節子（regulon)調控。結構基因無重疊現象，基因組中任何一段DNA不會用于編碼2種蛋白質基因是連續的，無內含子，轉錄后不剪接；重復序列少，蛋白質基因一般為單拷貝基因，但編碼rRNA的基因一般為多拷貝，有利于核糖體快速組裝。真核生物基因組復雜的

3、染色體結構，一般有多條染色體每條染色體上有多個復制起始點；基因組中有大量的重復序列（輕度、中度、高度重復）；基因是不連續的，有內含子，轉錄后經過剪接加工成成熟RNA；有許多來源相同、結構相似、功能相關的基因組成的單一基因簇，或基因家族有細胞器基因，真核生物除具有核基因外，還有存在于線粒體和葉綠體中基因，編碼同功酶等。3、什么是遺傳圖譜（5分）？ 遺傳圖譜在基因組研究中的意義何在（15分）？采用遺傳學分析方法將基因或其它DNA標記按一定的順序排列在染色體上，這一方法包括雜交實驗，家系分析。標記間的距離（遺傳圖距）用減數分裂中的交換頻率來表示，單位為厘摩(Centi-Morgan, cM), 每單

4、位厘摩定義為1%交換率。分子生物學方法幫助我們尋找DNA編碼信息，但我們首先要知道，在哪里才能找到與目的性狀相關的那段DNA.基因具有多效性，有些表型可能很難直接尋找其相關的DNA序列，遺傳分析給我們提供了一個獨立的、確定與遺傳性狀相關聯基因的位置的方法。當關于一個基因的功能還處于假設階段時，或者當某一特定表型與DNA的關聯還處于推斷狀態時，遺傳分析是唯一的手段。4、物理圖譜的構建方法主要有哪幾種（10分）？舉例詳述一種物理圖譜的構建方法（10分）。細胞遺傳學圖譜,包括熒光標記原位雜交將熒光標記的探針與染色體雜交確定分子標記的所在位置。限制圖譜，是將限制性酶切位點標定在DNA分子的相對位置。順

5、序標簽位點，作通過PCR或分子雜交將小段DNA順序定位在基因組的DNA區段中。連續的文庫圖譜或基于克隆的基因組作圖，根據克隆的DNA片段之間的重疊順序構建重疊群，繪制物理連鎖圖。5、人類基因組計劃的主要研究內容有哪些？各內容的意義何在（15分）? HGP的主要任務是人類的DNA測序，包括下圖所示的四張譜圖，此外還有測序技術、人類基因組序列變異、功能基因組技術、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、教育培訓等目的。1、遺傳圖譜（genetic map）又稱連鎖圖譜(linkage map)，它是以具有遺傳多態性（在一個遺傳位點上具有一個以上的等位基因，在群體中的出現頻率皆高

6、于1%）的遺傳標記為“路標”，以遺傳學距離（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%的重組率稱為1cM）為圖距的基因組圖。遺傳圖譜的建立為基因識別和完成基因定位創造了條件。意義：6000多個遺傳標記已經能夠把人的基因組分成6000多個區域，使得連鎖分析法可以找到某一致病的或表現型的基因與某一標記鄰近（緊密連鎖）的證據，這樣可把這一基因定位于這一已知區域，再對基因進行分離和研究。對于疾病而言，找基因和分析基因是個關鍵。第1代標記：經典的遺傳標記，例如ABO血型位點標記，HLA位點標記。70年中后期，限制性片段長度多態性（RFLP），位點數目大與105，用限制性內切酶特異性切割DN

7、A鏈，由于DNA的一個“點”上的變異所造成的能切與不能切兩種狀況，可產生不同長度的片段（等位片段），可用凝膠電泳顯示多態性，從片段多態性的信息與疾病表型間的關系進行連鎖分析，找到致病基因。如Huntington癥。但每次酶切2-3個片段，信息量有限。第2代標記：1985年，小衛星中心（minisatellite core）、可變串聯重復VNTR（variable number of tandem repeats）可提供不同長度的片段，其重復單位長度為6至12個核苷酸 ，1989年微衛星標記（microsatellite marker）系統被發現和建立，重復單位長度為26個核苷酸，又稱簡短串聯重

8、復（STR）。第3代標記：1996年MIT的Lander ES又提出了SNP（single nucleotide polymorphysm）的遺傳標記系統。對每一核苷酸突變率為10-9，雙等位型標記，在人類基因組中可達到300萬個，平均約每1250個堿基對就會有一個。34個相鄰的標記構成的單倍型（haplotype）就可有816種。2、物理圖譜（physical map）物理圖譜是指有關構成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構成基因組的DNA分子進行測定而繪制的。繪制物理圖譜的目的是把有關基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統地排列出來。DNA物理圖譜是指DNA鏈的限

9、制性酶切片段的排列順序，即酶切片段在DNA鏈上的定位。因限制性內切酶在DNA鏈上的切口是以特異序列為基礎的，核苷酸序列不同的DNA，經酶切后就會產生不同長度的DNA片段，由此而構成獨特的酶切圖譜。因此，DNA物理圖譜是DNA分子結構的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶產生的用于測序反應的DNA片段只是其中的極小部分，這些片段在DNA鏈中所處的位置關系是應該首先解決的問題，故DNA物理圖譜是順序測定的基礎,也可理解為指導DNA測序的藍圖。廣義地說，DNA測序從物理圖譜制作開始，它是測序工作的第一步。制作DNA物理圖譜的方法有多種，這里選擇一種常用的簡便方法標記片段的部分酶解法，來說明圖譜制作

10、原理。用部分酶解法測定DNA物理圖譜包括二個基本步驟：(1)完全降解：選擇合適的限制性內切酶將待測DNA鏈(已經標記放射性同位素)完全降解，降解產物經凝膠電泳分離后進行自顯影，獲得的圖譜即為組成該DNA鏈的酶切片段的數目和大小。(2)部分降解：以末端標記使待測DNA的一條鏈帶上示蹤同位素，然后用上述相同酶部分降解該DNA鏈，即通過控制反應條件使DNA鏈上該酶的切口隨機斷裂，而避免所有切口斷裂的完全降解發生。部分酶解產物同樣進行電泳分離及自顯影。比較上述二步的自顯影圖譜，根據片段大小及彼此間的差異即可排出酶切片段在DNA鏈上的位置。下面是測定某組蛋白基因DNA物理圖譜的詳細說明。完整的物理圖譜應

11、包括人類基因組的不同載體DNA克隆片段重疊群圖，大片段限制性內切酶切點圖，DNA片段或一特異DNA序列（STS）的路標圖，以及基因組中廣泛存在的特征型序列（如CpG序列、Alu序列，isochore）等的標記圖，人類基因組的細胞遺傳學圖（即染色體的區、帶、亞帶，或以染色體長度的百分率定標記），最終在分子水平上與序列圖的統一?；驹硎前妖嫶蟮臒o從下手的DNA先“敲碎”，再拼接。以Mb、kb、bp作為圖距，以DNA探針的STS（sequence tags site）序列為路標。1998 年完成了具有52,000個序列標簽位點(STS)，并覆蓋人類基因組大部分區域的連續克隆系的物理圖譜。構建物理圖

12、的一個主要內容是把含有STS對應序列的DNA的克隆片段連接成相互重疊的“片段重疊群（contig）”。用“酵母人工染色體(YAC)作為載體的載有人DNA片段的文庫已包含了構建總體覆蓋率為100%、具有高度代表性的片段重疊群”，近幾年來又發展了可靠性更高的BAC、PAC庫或cosmid庫等。3、序列圖譜隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術是一個包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖譜。大規模測序基本策略:逐個克隆法：對連續克隆系中排定的BAC克隆逐個進行亞克隆測序并進行組裝（公共領域測序計劃）。全基因組鳥槍法

13、：在一定作圖信息基礎上，繞過大片段連續克隆系的構建而直接將基因組分解成小片段隨機測序，利用超級計算機進行組裝（美國Celera公司）。4、基因圖譜基因圖譜是在識別基因組所包含的蛋白質編碼序列的基礎上繪制的結合有關基因序列、位置及表達模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%5%長度的全部基因的位置、結構與功能，最主要的方法是通過基因的表達產物mRNA反追到染色體的位置。其原理是：所有生物性狀和疾病都是由結構或功能蛋白質決定的，而已知的所有蛋白質都是由mRNA編碼的，這樣可以把mRNA通過反轉錄酶合成cDNA或稱作EST的部分的cDNA片段，也可根據mRNA的信息人工合成cDNA或cDNA片

14、段，然后，再用這種穩定的cDNA或EST作為“探針”進行分子雜交，鑒別出與轉錄有關的基因。用PolyA互補的寡聚T或克隆載體的相關序列作為引物對mRNA雙端尾側的幾百個bp進行測序得到EST（表達序列標簽）。2000年6月，EMBL中EST數量已有4,229,786。基因圖譜的意義：在于它能有效地反應在正?；蚴芸貤l件中表達的全基因的時空圖。通過這張圖可以了解某一基因在不同時間不同組織、不同水平的表達；也可以了解一種組織中不同時間、不同基因中不同水平的表達，還可以了解某一特定時間、不同組織中的不同基因不同水平的表達。人類基因組是一個國際合作項目：表征人類基因組，選擇的模式生物的DNA測序和作圖，

15、發展基因組研究的新技術，完善人類基因組研究涉及的倫理、法律和社會問題，培訓能利用HGP發展起來的這些技術和資源進行生物學研究的科學家，促進人類健康6、有一個海洋經濟動物，進行基因組學研究，你認為應該如何制定詳細的研究計劃（15分）。2）基因組較小，基因數目少，大多只含有一條環狀染色體，只有一個復制起點；3）基因結構緊湊，大部分序列用來編碼蛋白質，重復序列和不編碼序列少；但編碼順序一般不會重疊，即不會出現基因重疊現象；4）具操縱子結構，即數個功能相關的結構基因串聯在一起，受一個調節區調節；數個操縱子還可以由一個共同調節基因（regulatory gene）即調節子（regulon）調控；5）結構

16、基因大都是單拷貝，rRNA的基因rrn往往是多拷貝；6）DNA分子中具有各種功能的識別區域. 如復制起始區OriC，復制終止區TerC，轉錄啟動區和終止區等。這些區域往往有特殊的順序。 7）在基因或操縱子的終末往往具有特殊的終止順序，它可使轉錄終止和RNA聚合酶從DNA鏈上脫落。1.遠大于原核生物基因組，多復制起點，復制子較短；2.DNA與蛋白質結合形成染色體，一般為多條；3.基因轉錄產物為單順反子，一個結構基因經過轉錄和翻譯生成一個mRNA分子和一條多肽鏈。4.基因組中不編碼的區域多于編碼區域，如在人基因組中編碼序列只占23%。5.存在重復序列，重復次數可達百萬次以上。6.大部分基因含有內含

17、子，基因是不連續的。（1)基因組太大,必需分散測序。對整個基因組進行測序,必需將基因組分解,分別測序,然后進行組裝.為了使DNA順序的組裝不發生錯亂,必須尋找可以指導以及校正排序的位標.（2)基因組存在大量重復順序,會干擾排序（3)分子生物學方法幫助我們尋找DNA編碼信息，但我們首先要知道，在哪里才能找到與目的性狀相關的那段DNA.（4)基因具有多效性，有些表型可能很難直接尋找其相關的DNA序列，遺傳分析給我們提供了一個獨立的、確定與遺傳性狀相關聯基因的位置的方法。（5)當關于一個基因的功能還處于假設階段時，或者當某一特定表型與DNA的關聯還處于推斷狀態時，遺傳分析是唯一的手段。 （6）遺傳圖譜是構建物理圖譜并測序的一個重要前提步驟遇到失意傷心事，多想有一個懂你的人來指點迷津，因他懂你，會以我心，換你心，站在你的位置上思慮，為你排優解難。一個人，來這世間，必須懂得一些人情事理，才能不斷成長。就像躬耕于隴畝的農人，必須懂得土地與種子的情懷，才能有所收獲。一個女子，一生所求，莫過于找到一個懂她的人，執手白頭，相伴終老。即使蘆花暖鞋，菊花枕頭，也覺溫暖；即使粗食布衣，陋室簡靜，也覺舒適，一句“懂你”,叫人無怨無悔，愿以自己