1、精選優質文檔-傾情為你奉上第一章基因組概論1、基本概念隔裂基因：大多數真核生物蛋白質基因的編碼順序(Exon)都被或長或短的非編碼順序(Intron)隔開。重疊基因/嵌套基因：指調控具有獨立性但部分使用共同基因序列的基因/同一段DNA 能攜帶兩種不同蛋白的信息.假基因：一般由先前的功能基因積累突變形成，稱為假基因，用符號表示?；蚣易澹赫婧嘶蚪M中有許多來源相同、結構相似、功能相關的基因，這組基因稱為基因家族。 基因組：一個物種的一套完整遺傳物質的總和，包括核基因組和細胞質基因組?；蚪M學：研究生物體基因組的組成、結構與功能的學科。結構基因組學：著重研究基因組的結構并構建高分辨的遺傳圖、物理圖

2、、序列圖和轉錄圖以及研究蛋白質組成與結構的學科。功能基因組學：主要是利用結構基因組學研究所得到的各種信息在基因組水平上研究編碼序列及非編碼序列生物學功能的學科。人類元基因組：指人體內共生的菌群基因組的總和，包括腸道、口腔、呼吸道、生殖道等處菌群。Alu序列：靈長類動物細胞的主要散在的重復DNA序列。含有限制性內切酶Alu的切點（ AGCT）。2、原核與真核生物基因組與順反子的等價關系 在簡單基因組中基因與順反子等價 原核和低等真核細胞：基因與產物之間的關系比較簡單。通常是一基因一相應產物，而且基因往往與產物共線性?；蚝晚樂醋拥葍r：基因是遺傳的功能單位；也是可表達的遺傳信息的單位。 在細菌中：

3、基因是編碼區 (開放閱讀框)。細菌基因常常組合成一個操縱子，這樣幾種產物均由一條多順反子mRNA翻譯而成。在真核細胞中：基因是轉錄的單位。大多數基因以單順反子mRNA的形式轉錄。3、 基因組C值與C值矛盾基因組C值是一個物種的基因組固有的DNA含量，一般是恒定的。 C值矛盾或C值悖論:C值大小與生物進化不協調的現象。C值矛盾原因: 基因內(內含子)、基因間的間隔序列、重復序列和假基因序列4、基因組序列復雜性與基因組大小的關系 序列復雜性：不同序列的DNA總長。 DNA序列復雜性：C0t1/2=1/k，起始濃度DNA（C）在保溫時間t后有半數DNA完全復性的數值。 C0t1/2值越大，復性速率越

4、慢，在特定數量DNA中含有重復的特定序列拷貝數比例越小，基因組的序列復雜性越大。第二章基因組遺傳圖譜1、基本概念：遺傳圖：采用遺傳分析的方法將基因或其它DNA序列標定在染色體上構建連鎖圖。圖距單位為cM，1cM=1%的交換值。家系圖：指某一家族各世代成員數目、親屬關系與該基因表達的性狀或疾病在該家系中分布情況的示意圖。SNP/單核苷酸多態性：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象。共分離：在有性繁殖的后代,假如基因附近有一緊密連鎖的分子標記,在細胞減數分裂時分子標記與基因之間由于相距太近很少有機會發生交換，那么這種分子標記與連鎖的基因有最大的可能同時出現在同一個個體中

5、，這種現象被稱為共分離。2、植物基因組遺傳圖譜的構建方法 . 選擇親本：要求親緣關系遠，遺傳差異性大，親本間分子標記具有多態性。 . 產生構圖群體：配制雜交組合，建立分離群體. 遺傳標記的染色體定位：有單體、三體、代換系與附加系分析等方法，依據染色體劑量的差異à將遺傳標記定位在特定染色體上。即當供體材料總DNA等量時，DNA雜交帶的信號強弱與該標記位于的染色體劑量成正比。. 標記間的連鎖分析：通過分析分離群體內雙親間有多態性的遺傳標記間的連鎖交換情況和趨于協同分離的程度à即可確定標記間的連鎖關系和遺傳距離。3、人類基因組遺傳圖譜的構建方法家系分析法：分析8個家系134個成員

6、（186個減數分裂）根據5264個SSR標記繪制而成。對于X染色體，另外利用12個家系的170個成員分析（105個減數分裂）將5264個標記定位在2335個位點上構建的人類基因組遺傳圖譜密度為每個標記599kb。4、細菌基因組遺傳圖譜的構建方法· 細菌是單倍體，不發生減數分裂。· 設計部分二倍體，讓細菌在同源區段發生交換。· 部分二倍體作圖技術：接合、轉化、轉導 接合轉移：兩個細菌機械接觸，其中一細菌（供體）將DNA轉移到另一細菌中。轉移的DNA可以是供體細胞染色體的一段拷貝或整個染色體;轉移的DNA也可是質粒/附加體轉移）.而且供體DNA分子轉移后，必須與受體細

7、胞DNA 發生雙交換才能整合到受體細胞染色體中。否則，轉移的DNA將隨受體細胞分裂而丟失，除質粒附加體轉移例外。 細菌遺傳作圖中采用的都是生化標記，顯性或野生型具有生化特性（如合成色氨酸），隱性表型是可以互補的性狀（如不能合成色氨酸），從而檢測轉移DNA是否進入受體細胞。 感染(轉導):以噬菌體為媒介，將長度可達50Kb的DNA片段從供體細胞轉移到受體細胞。 轉化：供體細胞釋放的一段DNA（通常小于50Kb）,經受體細胞攝取后整合到基因組中，可借助抗性培養基篩選重組克隆。 第三章物理圖繪制 1、基本概念物理圖：用分子生物學方法直接檢測DNA標記在染色體上的實際位置繪制成的圖譜。圖距單位為bp。

8、限制性作圖：將限制性酶切位點標定在DNA分子的相對位置?；蚪M文庫：指將基因組DNA通過限制性內切酶部分酶解后所產生的基因組DNA片段隨機的同相應的載體重組、克隆，所產生的克隆群體代表了某種有機體整個基因組。重疊群：一群相互重疊的克隆或DNA序列，可以是草圖序列或精確序列, 包括連續的(內部無間隙)或不連續的(內部含間隙)DNA序列?？寺≈讣y：指確定DNA樣品所具有的特定DNA片段組成，一個克隆的指紋表示了該克隆所具有的指定序列的特征，可以同其他克隆產生的同類指紋比較。作圖試劑：STS作圖過程中用到的可覆蓋待研究的染色體或基因組的DNA片段群。2、物理作圖的方法1. 限制性作圖： 將限制性酶切

9、位點標定在DNA分子的相對位置。2. 依靠克隆的基因組作圖：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。3. 熒光原位雜交： 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。4. 序列標記位點作圖 （STS）：通過PCR或分子雜交將小段DNA序列定位在基因組的DNA區段中。3、遺傳圖與物理圖的區別n 遺傳圖譜分辨率有限: 遺傳圖譜的分辨率依賴于得到的交換的數目。對于人類與大多數真核生物來說，巨大數量的后代不易獲得。n 遺傳圖譜的精確度有限:重組的熱點/冷點n 遺傳圖譜的準確度有限:環境因素與取樣誤差 （補充：前者是描述的基因相對位置，后者是具體的堿基位置遺傳圖譜是某一物

10、種的染色體圖譜（也就是我們所知的連鎖圖譜），顯示所知的基因和/或遺傳標記的相對位置，而不是在每條染色體上特殊的物理位置。由遺傳重組測驗結果推算出來的、在一條染色體上可以發生的突變座位的直線排列（基因位點的排列）圖。物理圖譜是利用限制性內切酶將染色體切成片段，再根據重疊序列確定片段間連接順序，以及遺傳標志之間物理距離堿基對(bp) 或千堿基(kb)或兆堿基(Mb)的圖譜。以人類基因組物理圖譜為例，它包括兩層含義，一是獲得分布于整個基因組30 000個序列標志位點(STS，其定義是染色體定位明確且可用PCR擴增的單拷貝序列)。4、 限制性作圖的基本原理比較一種DNA分子被不同限制性內切酶切割所產生

11、的片段大小。n 首先用一種酶處理樣品后，電泳確定DNA片段的大小。n 然后用第二種酶處理，獲得第二組片段。n 最后用兩種酶混合處理，獲得第三組片段。n 收集上述資料進行對比組裝。n 兩種酶切位點交替出現的區段用加減法確定其相對位置。n 連續出現2個或多個相同酶切位點的區段，采用部分酶解法。n 切點過多時可以采用末端同位素標記結合部分酶解進行繪圖。 5、 重疊群的組建 染色體步移法（chromosomal walking)：先從基因文庫的一個克隆開始，然后從文庫中尋找與之重疊的第二個克隆，再繼續確定第三個克隆，依次類推。如果探針含有基因組范圍分布的重復序列，會有非特異雜交，這時需要預雜交，封閉非

12、特異位點。以插入片段末端為探針，減少重復序列出現的可能性。 指紋法 (clone fingerprinting)6、 DNA指紋的類型及指紋作圖的基本原理 克隆指紋法的原理：如果2個克隆彼此重疊，它們一定含有相同的順序。有3種類型：1，限制性帶型指紋（用不同限制性酶消化后，經凝膠分離產生的條帶）、2，重復順序DNA指紋（將不同克隆的限制性片段電泳轉膜后，與基因組范圍分布的重復序列（探針）雜交形成的帶型。）、3，STS指紋（根據STS序列設計引物，擴增文庫當中的克隆，能擴出條帶的克隆都含有順序重疊的插入子）7、 STS作圖的原理1. STS在染色體上的位置是確定的。2. 兩個不同的STS出現在同

13、一片段的機會取決于它們在基因組中的位置，彼此接近，同時出現在同一片段的機會就大，反之則小。3. STS作圖與連鎖分析是一樣的，不同之處僅在于兩個標記間的圖距是根據分離頻率來計算的。主要采用的方法是輻射雜種作圖。 8、輻射雜種作圖的程序及其圖距輻射雜種的作圖單位為厘鐳(centiRay, cR)：DNA分子暴露在N拉徳(rad) X射線劑量下兩個分子標記之間發生1%斷裂的機率。輻射雜種群PCR 檢測STS標記，根據成對STS出現頻率，判斷標記是否連鎖及連鎖程度第四章 基因組測序與序列組裝1、基本概念作圖測序：克隆依次測序，限制測序？全基因組隨機測序：全基因組鳥槍法測序，隨機測序？全基因組測序是對

14、未知基因組序列的物種進行個體的基因組測序。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順序丟失或未能克隆，這類間隙稱為物理間隙。克隆文庫：單個基因組的DNA片段克隆集合體。讀序：2、第一、二、三代測序技術的代表及其基本原理 第二代測序技術循環陣列合成測序法（P68）代表：Roche454、Illumina Solexa和ABI SOLiD第三代測序技術 單分子測序，直接測序 代表：Helicos公司的單分子測序儀、Pacific Biosciences公司的SMRT技術和 Oxfor

15、d Nanopore Technologies 公司的納米孔單分子技術。3、 序列間隙與物理間隙的縫合解決辦法：通過相鄰已知的順序作為探針篩選已有的基因組文庫解決辦法：利用其它宿主菌與載體重建文庫測序時遺漏的測序順序間隙載體或宿主菌選用不當而被遺失的測序物理間隙 重疊群間的間隙4、作圖法測序與鳥槍法測序的原理與兩者區別l 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，然后依次向兩側鄰接的序列延伸。 鳥槍法策略 指導測序策略不需背景信息 構建克隆群 (遺傳、物理圖譜)時間短 需要幾年的時間 需要大型計算機得到的是草圖(Draft) 得到精細圖譜5、怎樣判斷序列組裝的正確 6、人類基

16、因組的測序策略 構建BAC克隆 限制性酶處理獲得指紋 根據指紋重疊方法組建BAC克隆重疊群 根據STS標記,將BAC克隆重疊群標定在物理圖上 每個BAC克隆內部采用鳥槍法測序,組裝 將BAC插入順序與BAC克隆指紋極重疊群對比,將已閱讀的順序錨定到物理圖上 第五章 基因組序列詮釋與基因功能分析1、 基本概念：密碼子偏愛：動物園雜交：根據親緣關系相似的物種，其基因的編碼區相似性較高，而非編碼區的同源性很低的原理。如果某一物種的DNA 序列與來自另一親緣物種的DNA片段雜交產生陽性信號，該區段可能含有1個或多個基因，這種方法又稱為動物園雜交。基因敲除：利用DNA同源重組的原理，在活體內將特定基因從

17、染色體上剔除的過程。啟動子陷阱:RNAi:與靶基因序列同源的雙鏈RNA所誘導一種序列特異性的轉錄后基因沉默現象。噬菌體外顯:轉錄組:即那些含有細胞在特定時間所需生物信息、編碼蛋白質的基因衍生而來的RNA分子的集合。蛋白質組：即細胞中那些決定細胞能夠進行生化反應的所有蛋白質組分。2、 基因結構序列特征基因不是核苷酸的隨機排列而是具有明顯特征： 基因的編碼區是可讀框 (ORF)。1. 根據開放讀碼框預測基因 a. 起始密碼子ATG 第一個ATG的確定則依據Kozak規則：Kozak規則是基于已知數據的統計結果。 所謂Kozak規則，即第一個ATG側翼序列的堿基分布所滿足的統計規律。 b.終止密碼子

18、 終止密碼子: TAA, TAG,TGA GC% = 50% 終止密碼子每 64 bp出現一次； GC% > 50% 終止密碼子每100200 bp 出現一次； 由于多數基因 ORF 均多于50個密碼子，因此可能的選擇應該是 ORF 不少于100 個密碼子。c. 3端的確認 3端的確認主要根據Poly(A)加尾信號序列,若測試Contig不含Poly(A)信號序列，則根據加尾信號序列“AATAAA”和BLAST同源性比較結果共同判斷。d. 密碼子偏愛性e. 外顯子內含子邊界 外顯子和內含子的邊界有一些明顯的特征：內含子的5端或稱供體位（donor site）常見的順序為 5-AGGTTA

19、AGT-3；3端又稱受體位（acceptor site), 多為5PyPyPyPyPyPyCAG-3(“Py”嘧啶核苷酸，T或C)f. 上游控制序列g. 信號肽分析h. 軟件預測2,mRNA的5端即轉錄起始位點區通過同源性比較來預測mRNA的5端，最常用的與轉錄起始位點相關的數據庫是真核啟動子數據庫3、怎樣從基因組序列中查找到基因并進行確認 1）根據基因結構特征搜尋基因 2）同源基因查詢 3）實驗確定基因 分子雜交可確定DNA片段是否含表達序列 由EST和cDNA指認基因 DNA序列中基因位置的確定 全長cDNA邊界序列文庫的構建4、基因邊界的確定 5、序列同源的確定6、各種基因功能鑒定的方法

20、及其原理8、siRNA與miRNA的作用機理及區別 相同點:ü 長度都約22 nt 左右；ü 同是Dicer產物，因此具有Dicer產物的特點；ü 二者生成都需Argonaute 家族蛋白的存在；ü 同是RISC的組分。 不同點:ü 來源不同：siRNA來源于轉基因或病毒RNA，由長dsRNA轉變而來；miRNA來源于內源轉錄本，是細胞內RNA的固有組分之一，由具有發夾狀結構的pre-miRNA轉變而來；ü 結構不同：siRNA主要以雙鏈形式存在，其3端存在2個非配對的堿基，通常為UU；miRNA主要以單鏈形式存在；ü 對靶

21、RNA 的特異性不同： siRNA與靶mRNA完全互補配對結合；miRNA與靶RNA并不完全互補，存在錯配現象。靶序列有一個核苷酸突變，就會影響到siRNA的作用功能，但不會影響到miRNA的功能；ü 作用形式不同：siRNA主要在轉錄后通過降解mRNA發揮作用，而miRNA只在蛋白質翻譯水平上負調控靶基因的表達。 第六章 基因組解剖1、基本概念：SAR：中期染色體染色質纖絲與染色體骨架蛋白結合的染色體DNA順序.MAR：細胞間期與細胞核基質蛋白成分結合的染色體DNA順序.CpG島：基因組中富含GC堿基的DNA區段。等高線：基因組中具有較均一的相似比例堿基組成的連續的DNA順序.1、

22、 病毒基因組結構特點、基因組大小相差很大（HBV：3.2kb 痘病毒：300kb）、核酸結構多樣性：（DNA或RNA、雙鏈或單鏈、環狀分子或線性分子）、基因組有連續的，有不連續的（大多數連續、流感病毒：8跳單鏈RNA（節段性）、基因組編碼序列>90% (真核生物基因組較多冗余)。、多為單拷貝,即每個基因只出現一次。、基因有連續的（噬菌體）和間斷的 (真核細胞病毒）。、相關基因叢集: 功能上相關的基因排列在一起, 形成一個功能單位或轉錄單元。、重疊基因 ：使小基因組能攜帶較多的遺傳信息。、含有不規則結構基因：（、基因之間無間隔區、端無帽子結構、結構基因的本身無翻譯起始序列）、除反轉錄病毒外

23、，一切病毒基因組都是單倍體。2、 原核生物基因組與真核生物基因組在結構與組成上的區別 原核生物基因組結構特點1、基因組為環狀雙鏈DNA分子2、只有一個復制起始點3、具有操縱子結構指數個功能上相關的基因串聯在一起,連同上游的調控區和下游的轉錄終止信號構成基因的表達單位.4、一般無重疊基因.5、基因是連續的,無內含子、編碼區在基因組中的比例真核基因組病毒基因組、基因組中重復序列很少、具有編碼同工酶的基因（）、存在可移動序列、分子中有多功能識別區域（復制、轉錄起始區，復制、轉錄終止區）真核生物核基因組基因組結構特點 1）體細胞: 兩套基因組 性細胞: 一套基因組2）基因組結構復雜,數目龐大, 多個復

24、制起始點3）mRNA為單順反子。 4）含大量重復序列。 5）非編碼序列占90%以上。 6）基因間有間隔區(spacer DNA),基因為斷裂基因(split gene) 即內含子,外顯子.7）功能相關的基因串聯在一起形成基因家族8）存在可移動成分.類似細菌的:如玉米中發現的.類似逆轉錄病毒的: 轉位機制需RNA介導3、 線粒體基因組與葉綠體基因組在結構與組成上的區別脊椎動物線粒體基因組的結構特點基因之間很少間隔順序，人線粒體基因組只有87bp核苷酸無功能；核糖體RNA基因很短，大小亞基RNA沉降系數分別為16S和12S；有些基因殘缺，缺少終止密碼子，要在RNA編輯時產生。高等植物線粒體基因組的

25、結構特點 結構非均一性: 線性和環狀DNA共存. 拷貝非均一性: 同細胞不同亞基因組DNA的拷貝數并不相同. 不同種屬之間線粒體基因組大小變化很大, 在120 2500 kb之間. 動態變化: 不同發育時期,每個細胞線粒體基因組的拷貝數不是恒定的. 分子內重組: 高等植物線粒體基因組中含有大量短序列重復順,它們之間的重組導致大量的DNA順序重排, 是Mt DNA頻繁突變的主要原因.線粒體基因有內含子。高等植物葉綠體基因組特點 結構緊湊, 基因之間排列緊密, 很少非編碼順序. 不同種屬之間葉綠體基因組大小比較恒定, 約在120 kb左右. 動態變化: 不同發育時期,每個細胞葉綠體基因組的拷貝數是

26、不衡定的. 有兩段很長的反向重復順序, 這一結構可有效地阻止葉綠體環狀DNA的分子內重組, 這是葉綠體基因組很少發生重排的主要原因.4、 細胞器基因組的起源 內共生理論：線粒體與葉綠體是游離細菌的化身，他們在遠古與真核細胞結合并最終定居在真核細胞中。 依據：（1）細胞器基因表達的過程很多方面與細菌相似；（2）細胞器基因與細菌基因相似性高于核基因。5、 CpG島的分布與特點 CpG島的一般特點1) 主要在脊椎動物中發現,其它種屬基因組中也有CpG島, 但特征不明顯.2) 絕大多數CpG島中很少出現胞嘧啶甲基化, 因此被認為是基因轉錄活躍區.3) CpG島主要分布在基因的啟動子區和第一個外顯子區.

27、4) 絕大多數管家基因(housekeeping gene)含有CpG島, 是尋找基因的一個指標.5) 在染色體上分布很不均勻，但與基因的分布頻率一致。脊椎動物中CpG 島的分布有如下特點: 1.主要分布在基因的5端和第1個外顯子區. 2. 人類中40%的管家基因的5端均含CpG島. 3. 雙堿基-CpG-具回文結構,是甲基化酶作用的位點,可在回文對稱的兩個胞嘧啶5位碳原子上進行甲基化. 在CpG島中-CpG-雙堿基均無甲基化.6、 富基因區與貧基因區的分布與序列特點 高GC比例區總是分布在基因密集區或常染色質區, 高AT比例區大多數分布在異染色質區或貧基因區.7、細胞器基因的轉移與進化 細胞

28、器基因轉移到細胞核基因組中是一個至今仍在持續發生的現象. 細胞器基因轉移到細胞核之后,必需獲得一段轉移信號肽的順序才能使其編碼的蛋白質進入線粒體. 在這一過程中會發生兩種事件:由于未能獲得轉移肽順序, 細胞核中來自線粒體編碼的基因最終被丟失或突變; 當細胞核中線粒體基因獲得轉移肽順序后, 留在線粒體中的拷貝就失去存在的意義, 將發生丟失或突變成為假基因.第七章 基因組表觀遺傳1、基本概念表觀遺傳學：指基因的DNA序列不發生改變的情況下，基因的表達水平與功能發生改變，并產生可遺傳表型的遺傳學分支學科。表觀基因組：全基因組的甲基化圖譜。DNA甲基化：指在DNA甲基轉移酶的作用下，以s-腺苷甲硫氨酸

29、(sAM)為甲基供體，將甲基基團轉移到胞嘧啶第5位碳原子上。染色質重塑：核小體在真核細胞DNA上重新定位的過程。位置效應：當染色質處在致密收縮狀態時，轉錄因子無法與染色質包裹的DNA接觸，基因被關閉。這種因染色體不同區段的結構而影響基因表達的現象稱為位置效應或位置效應斑。LCR/座位控制區：副突變：一個等位基因導致雜合子中的另一等位基因出現的可遺傳變化。基因組印記：二倍體細胞中來自某一親本的等位基因或它所在染色體發生了表觀遺傳修飾，導致不同親本來源的兩個等位基因只有一個可以表達，另一個因甲基化而沉默的現象。甲基化組: 與基因組甲基化狀態相關的DNA序列2、 LCR的作用LCR對下游的球蛋白基因

30、的表達有重要影響，如果LCR發生突變可使球蛋白基因沉默。LCR與染色質的結構狀態有關。當LCR存在時，染色質解聚松弛，使調控因子可以接觸DNA，啟動基因表達。3、 表觀遺傳修飾的主要機制分子的特定堿基結構修飾（如胞嘧啶的甲基化）表觀遺傳修飾染色質結構重塑（如組蛋白的構型變化）4、DNA甲基化發生的堿基及其碳原子，常出現于基因組的序列及位置。p DNA甲基化指在DNA甲基轉移酶(DNA methyltransferase，Dnmt)的作用下，以s-腺苷甲硫氨酸(sAM)為甲基供體，將甲基基團轉移到胞嘧啶第5位碳原子上。 p 甲基化的胞嘧啶多位于CpG島上。5、DNA甲基化怎樣影響基因的調控 （

31、DNA甲基化主要發生在富含CG的區域，所以稱為CpG島。如CpG島位于某基因的啟動子區域，CpG島的甲基化會顯著降低甚至完全沉默該基因的轉錄，繼而影響蛋白的表達。）6、基因組印跡的建立過程與產生原因過程： 印記去除（去甲基化） 印記形成（重新甲基化） 印記維持（甲基化維持）3、 染色質重塑的機制及過程。DNA轉錄的起始與延伸同染色質結構的動態變化有關，有兩種模型解釋染色質重建的機制：1、先入模型2、動態模型 先入模型(pre-emptive model) 模型認為：決定的因素是轉錄因子和組蛋白誰先占據調控位點。DNA復制時，組蛋白8聚體解離，轉錄因子乘機結合到調控位點上，一直持續到下一個復制周

32、期，抑制了組蛋白和DNA的結合。動態模型(dynamic model) 近來研究表明：組蛋白置換需輸入能量。 一些轉錄因子結合DNA時可裂解核小體，或建立一個可產生核小體定位結合位點的邊界。8、組蛋白修飾的種類及其生物學功能 組蛋白修飾的種類 l 乙?；? 一般與活化的染色質構型相關聯，乙?；揎棿蠖喟l生在H3、H4的 Lys 殘基上。 l 甲基化- 發生在H3、H4的 Lys 和 Asp 殘基上，可以與基因抑制有關，也可以與基因的激活相關，這往往取決于被修飾的位置和程度。 l 磷酸化- 發生與 Ser 殘基，一般與基因活化相關。 l 泛素化- 一般是C端Lys修飾，啟動基因表達。 組蛋白的乙

33、?；纳飳W功能：松弛染色質結構，利于基因的轉錄甲基化生物學功能：A. 基因轉錄活化B. 基因轉錄沉默C. X染色體失活D. 異染色質致密狀態H3磷酸化的功能：基因表達； 常染色質的H4S1被磷酸化之后A. 直接形成致密的異染色質；B. 招募HP1，形成異染色質；C. 促使組蛋白異構體的替換。組蛋白的泛素化：9、X 染色體失活的機理n X染色體的Xq13.3區段有一個X失活中心(X-inaction center，Xic)，存在著X染色體失活相關的特異性轉錄基因Xist，這個基因轉錄一段17kb不翻譯的RNA與X 染色體結合，引發失活。失活從Xic區段開始啟動，然后擴展到整條染色體。10、表觀

34、遺傳與腫瘤形成的關系 1、DNA甲基化整體與局部的悖l 癌基因組整體甲基化水平降低l 抑癌基因特異性過度甲基化 2、腫瘤的抗甲基化治療1）打開鎖鏈 解救基因 2）靶向性DNA甲基化第八章 基因組進化的分子基礎1、基本概念誤導滲入：滑序復制：回復突變：突變方向是從突變型恢復到野生型。同源重組：兩個DNA分子在同源序列之間發生的相互交換和重組?；蜣D變：同源重組時由于錯配修復而生成非交互性重組鏈，將一個等位基因轉換成另一個等位基因位點特異性（專一性）重組：重組依賴于小范圍同源序列的聯會，發生精確的斷裂、連接，DNA分子并不對等交換，通常是一個DNA分子整合到另一個DNA分子內部。異常重組：同源性很

35、低或非同源DNA分子之間的重組。轉座：轉座因子改變其在DNA分子上位置的過程2、突變的類型和分子機制 突變的機制1、自發突變1） DNA復制錯誤2）自發的化學變化（1）.脫嘌呤（2）.脫氨基（3）.氧化損傷2. 誘發突變1) 放射線2) 化學物質：堿基類似物 堿基的修飾劑 DNA插入劑3、突變對基因組的影響n 突變對基因組的影響同義突變：沒有改變產物氨基酸序列的密碼子錯義突變：堿基序列的改變引起了氨基酸序列的改變 （中性突變、滲漏突變）無義突變：堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子變 為蛋白合成的終止密碼子連讀突變：與終止突變正好相反，終止密碼子變成指令某一氨基酸的密碼子，使翻譯繼續進行4、 同

36、源重組的Holliday模型5、噬菌體整合和切離的分子機制 噬菌體DNA的整合機制 DNA的整合涉及到attB 和attP的核心序列DNA鏈的割裂和重接。 首先在attB 和attP位點上產生同樣的交錯切口，形成了5-OH和3-P的末端。5單鏈區全長7個堿基。兩個核心區的斷裂完全相同，連接過程不需要任何新DNA的合成。 在整合反應中，互補的單鏈末端交互雜交，連接并完成整合過程。 切除反應發生在原噬菌體兩端的attL和attR之間，產物為噬菌體環狀DNA和細菌染色體DNA。催化切除反應的除了Int和IHF外，還需要一種叫做切除酶（exicisionase, Xis）的蛋白參加，該酶由噬菌體的ci

37、s基因編碼。 Xis對控制反應方向起重要作用，它是切除反應所需要的，但卻抑制整合反應。7、 轉座的類型及逆轉錄轉座發生的分子機制 類型：復制轉座 非復制轉座 保守轉座 第九章 基因組進化的模式1、基本概念核酶：具有催化活性的核糖核酸生命三界：染色體重排：指染色體區段位置在染色體內或染色體之間發生的倒位或移位事件.外顯子洗牌：由不同基因中編碼不同結構域的片段彼此連接形成的全新編碼序列。功能域加倍：編碼結構域的基因區段因不等交換或DNA加倍使編碼序列的拷貝數增加。協同進化：指同一家族重復基因成員在進化的過程中始終保持序列和功能的一致性，如rRNA基因。趨異進化：指重復基因拷貝中，有些成員在進化的過

38、程中仍然保留原有的功能，但表達模式發生了變化。另一些成員因編碼序列變異產生了新的功能，還有一些成員在自然選擇過程中被淘汰，如植物的MADS基因。2、為何地球最初的生化系統為RNA世界· 支持RNA世界假說的證據1)RNA application for storing genetic information(編碼功能).2) Evidence of RNA molecules (ribozymes) acting as chemical catalysts (enzyme-like) properties (肽鍵合成) .3) Evidence supporting the de n

39、ovo synthesis of nitrogen-containing bases (nucleotides) such as adenine, guanine, cytosine, and uracil, under ancient earth conditions (堿基合成). 4) Evidence of the de novo synthesis of the RNA sugar (ribose), in the form of ribose phosphate, under ancient earth conditions (核糖合成). 3、2R假說的內容及其證據 2R假說：S

40、usumu Ohno在1970年首次提出2R假說.他認為,在脊椎動物進化中, 曾經發生過2次全基因組水平的加倍. 比較基因組順序表明, 無脊椎動物基因成員在哺乳動物35000個基因中平均有兩個同源基因. 2R假說認為，在無頜類脊椎動物（jawless vertebrate）出現之前和出現之后分別出現過一次全基因組的加倍，即脊椎動物有過兩次全基因組加倍. 2008年6月完成文昌魚的基因組序列測序.對文昌魚和脊椎動物基因組中保留下來的17個先祖脊索動物連鎖群進行染色體虛擬重建. 結果證實在有頜類脊椎動物演化過程中, 確實發生了兩輪整基因組加倍現象。 2R假說是正確的.4、 新基因產生的方式 新基因

41、的產生主要有以下5種方式:1) 基因加倍之后的趨異, 這類基因基本保持原有的基因功能, 但往往獲得了新的表達模式. 這是新基因產生的主要方式.2) 結構域洗牌, 即不同的結構域加倍或重組, 產生具有創新功能的基因. 真核生物約19%的基因產生于外顯子洗牌.3) 逆轉錄及其隨后的趨異或重排.4) 基因裂變與融合, 由一個基因分裂成兩個不同的基因, 或兩個或多個基因融合組成一個新的基因. 原核生物約0.5%的基因由此產生.5) 嬗變, 由非編碼順序轉變為編碼順序.5、 基因組進化的模式 基因組進化的模式:1,加倍(基因和基因組加倍 基因與基因組進化的主要方式 在基因組進化中現有基因的加倍是最重要的

42、方式之一，它們可經由以下途徑發生： 1）整個基因組加倍；2）單條或部分染色體加倍； 3）單個或成群基因加倍。 ) 2,重排 ( 1)染色體重排系指染色體區段位置在染色體內或染色體之間發生的倒位或移位事件.2) 染色體重排是基因組進化的主要動力之一. 染色體重排阻止同源染色體區段的正常配對與交換, 促使重排區段內的突變積累, 是物種形成的主要原因之一.3) 染色體重排可為基因提供新的表達模式. ) 3,洗牌 4,不等交換 5,擴張與擴增 6,插入與缺失 7,轉座因子的作用6、舉例說明外顯子洗牌的分子機制 8、 重復順序在基因組進化中的作用重復順序的作用引起染色體之間的不等交換1）重復順序之間的配

43、對可引起染色體內或染色體之間的不等交換；2）染色體內正向重復順序之間的交換可引起缺失：3）染色體內反向重復順序之間的交換可引起倒位；4）染色體之間重復順序之間的交換可引起重復與缺失；5）基因內部重復順序之間的不等交換可引起基因突變，如人類高膽固醇疾病。9、 重復基因的命運 基因組進化中重復基因的歸宿:1) 由于編碼順序趨異成為具有新的生物活性的基因.2) 由于調控順序的突變成為獲得新的表達模式的基因.3) 處于進化之中與祖先基因在功能上重疊, 表現為冗余的基因.4) 喪失功能成為假基因.5) 在隨后的進化事件中丟失.10、 非編碼序列擴張的分子機制Alu逆轉座子在基因組中擴張的機制1) Alu

44、逆轉座子起源于7S RNA.2) 7S RNA基因屬于PolIII類基因, 含有基因內啟動子.3) 7S RNA轉錄后后借助細胞內含有的逆轉錄酶和整合酶插入基因組中.4) 因逆轉錄整合到基因組中的Alu成分含有內部的啟動子, 不必借助插入位點的啟動子即可轉錄. 5) 7S RNA基因為組成性表達, 增加了Alu表達的機率.第十章 基因組與生物進化1、基本概念：分子系統發生學：從物種的分子特征出發，了解物種之間的生物系統發生的內在規律。分子進化速率：指蛋白質和核酸等生物大分子在進化過程中核苷酸或氨基酸殘基發生替換的頻率。分子鐘：單位時間內同源蛋白質氨基酸順序或DNA核苷酸序列取代的比率。以百萬年

45、發生單個代換為計算單位。單倍型：一個個體的單倍基因型，通常指線粒體、葉綠體等細胞器基因組。連鎖不平衡：由于基因座間的連鎖關系或其他原因(選擇、突變、群體混雜等)，群體中的配子和基因型頻率偏離隨機組合的期望值。2、發生樹的構建步驟 DNA系統發生樹的構建n 根據DNA序列代換的比例構建的進化樹稱為DNA系統發生樹。n DNA系統發生樹的分類單元是一組DNA序列。n 發生樹的構建：a) 進行各個分類單元之間差異的比較。通常采用距離方陣或序列排比計算發生核苷酸代換的比率。b) 確定各分類單元之間的關系。3、 分子進化的特點 分子進化的特點1.分子進化速率具有恒定性 對于各種生物物種的每一個蛋白質，用

46、每一個位點每年發生的氨基酸替換的次數為標準衡量分子進化的速率是大致恒定的，只要該分子的功能和三維結構保持不變；2.分子進化的保守性不同 對生物生存制約性大的生物大分子進化速度慢。生物大分子內部功能區結構變化的速度較慢, 而且功能越重要的區域變化速度越慢。 4、 單倍型與連鎖不平衡的聯系5、有那些證據說明現代人起源于非洲古人類 非洲-人類的發源地l 研究顯示生活在大約4百萬年前的南方古猿很可能是現代人的直接祖先。l 迄今為止，人類演化的最初兩個階段-南方古猿和能人的化石材料全部發現在非洲，南非（Australopithecus africanus），東非（Australopithecus afa

47、rensis (Lucy)）l 在非洲以外沒有發現早于200萬年前的人類化石。l 1927年，中國發現“北京人”化石距今也沒有超過200年。l 達爾文曾在1871年出版的一本專著中推測，非洲是人類的搖籃。 考核重點：第三、五、六、七、九章為什么說基因組學是生命科學的前沿學科？ 基因組學已成為生命科學的前沿學科，已滲透到各個科學領域，出現了結構基因組學，功能基因組學，蛋白組學，功能蛋白組學，功能酶學，生物信息學，生物計算機，藥物基因組學，疾病基因組學等基因研究方向。 基因組學形成和發展的科學技術基礎？ 基因組學有哪些特點? 1).可能性；2）整體性；3）大科學性（復雜性）；4）原創性；5）前沿性

48、；6）競爭性；7）自動化，程序化（標準化），規?；?，快速化，產業化。 為什么基因組DNA測序能發現許多新基因？ 基因組研究已取得那些重要進展？ 基因組：所有生命都具有指令其生長與發育，維持其結構與功能所必需的遺傳信息，生物所具有的攜帶遺傳信息的遺傳物質總和稱為基因組。 基因組學：是研究生命體全部遺傳信息的一門學科。 模式生物： 生物學家通過對選定的生物物種進行科學研究，用于揭示某種具有普遍規律的，此時，這種被選定的生物物種就是模式生物。 反向遺傳學： 反向遺傳學是直接從遺傳物質入手來研究生命現象與規律的遺傳學研究方法。 為什么要在基因組水平上研究生命現象？為什么線粒體基因組大小在不同生物中變化

49、大，而葉綠體基因組大小相對穩定？ 有什么證據支持細胞器起源的的內共生假說？ 人類基因組順序已經完成，但編碼蛋白質基因的準確數仍存在不同的看法，為什么？ 染色體組：不同真核生物核基因組均由一定數目的染色體組成，單倍體細胞所含有的全套染色體。 C值：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。 CpG島：基因組中富含GC（60%70%）的DNA區段，一般長度為12kb。 支架附著區（SAR）：從致密的蛋白質骨架向外伸展的DNA環與染色體骨架附著區結合的DNA順序成為SAR。 基質附著區（MAR）：從致密的蛋白質骨架向外伸展的DNA環與核基質結合的DNA順序稱為MAR。 核型：將

50、中期染色體按照大小與著絲粒的位置依次排列，可組成每種生物特有的染色體組圖像，稱為核型。 轉座子：轉座子是基因組中一段可移動的DNA順序，可以通過切割、重新整合等一系列過程從基因組的一個位置“跳躍”到另一個位置。 人類基因組計劃中為什么要構建遺傳圖？ 人類基因組中有30億個堿基對，含有大量重復序列，要在這樣大的序列中確定某一基因的位置，如同大海撈針。因此基因定位需要更為細致的劃分和標記，需要構建遺傳圖。 性狀形態標記進行遺傳學分析有哪些局限？DNA分子標記的優點是什么？ 性狀形態標記的缺點：數量很有限，多態性較差，表現易受環境影響，并且有一些標記與不良性狀連鎖。 DNA分子標記的優點：中性、共顯性、多態性高、數量多、分布均勻、不受環境影響。 有哪些標記可供遺傳分析，構建遺傳圖譜？各自的特點是什么？ 1、形態學標記：即生物的