基因组学名解问答题重点.doc

(完整word)基因组学名解问答题重点名解编辑 editing:改变原有mRNA碱基序列组成的修饰.有两种编辑方式，将mRNA分子中某些碱基进行代换，如将C转为A，从而使原有的mRNA密码子的含义发生改变；在mRNA分子内部插入某些核苷酸,使mRNA原有的读框发生大范围的改变.因此mRNA的编码产物与原有基因编码的序列是不同的，编辑后的mRNA含有的遗传信息发生了改变。表达序列标签 expressed sequence tag EST：基因转录产物的一段cDNA序列，是一种重要的基因组图分子标记。表观遗传 epigenetic：染色体区域的一种适应性结构，可使改变的活性状态注册、传导或持续。CpG岛 CpG island:基因组中富含双碱基CpG的序列,主要在脊椎动物中发现，其他种属基因组中也有CpG岛，但特征不明显。CpG岛长度约1kb，其比例显著高于基因组平均水平。约56%的人类基因与上游CpG岛相连。含有许多限制酶HpaII识别位点，曾被称为HTF岛。重叠基因 overlap gene：编码序列彼此重叠的基因,含有不同蛋白质的编码序列，已在结构紧凑的病毒基因组、某些高等生物线粒体基因组和核基因组中发现.重叠基因主要有两个特征，单个的mRNA可编码2中或多种蛋白质;由不同的启动子转录的彼此重叠的mRNA，各自编码不同的蛋白质。单核苷酸多态性 single nucleotide polymorphisms:基因组中单个核苷酸的突变称为点突变,理论上每个单核苷酸位置最多只有4中形式,即A、T、C和G.蛋白质组/蛋白质组学 proteome/proteomics：细胞蛋白质的全部内容称之为蛋白质组，研究蛋白质组结构与功能的领域称为蛋白质组学.功能基因组学 functional genomics:又称后基因组学，是指基于基因组序列信息,利用各种组学技术，在系统水平上将基因组序列与基因功能（包括基因网络）以及表型有机联系起来，最终揭示自然界中生物系统不同水平的功能的科学。管家基因 house-keeping gene：所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的，始终保持着低水平的甲基化并且一直处于活性转录状态的基因。宏基因组/宏基因组学metagenome/metagenomics:研究一类在特殊或极端的环境下共栖生长微生物的混合基因组。基因本体 gene ontology GO:一个具代表性的规范化的基因和基因产物特性的术语描绘或词义解释的工作平台。使生物信息学研究者对基因和基因产物的数据能够进行统一的归纳、处理、解释和共享。基因组作图 genomic mapping：确定界标或基因在构成基因组的各条染色体上的位置,以及染色体上各个界标或基因之间的相对距离,绘制遗传连锁图或物理图。假基因 pseudogene：来源于功能基因但已失去活性的DNA序列。绝缘子 insulator：可以阻断邻近位置激活或失活效应的序列。开放阅读框 open reading frame：在DNA链上，由蛋白质合成的起始密码子开始，到终止密码子为止的一个连续编码序列.miRNA microinterfering RNA：由原miRNA连续加工产生长度约22nt的成熟miRNA。主要生物学功能是促使靶mRNA降解，或阻止和干扰靶mRNA的翻译。逆转录（转座）子 retrotransposon:具有类似内源逆转录病毒（ERV)的序列，但只分布在非脊椎动物基因组中,脊椎动物少见。逆转录转座子在某些基因组中有很高的拷贝，有许多不同的类型.全基因组鸟枪法测序 whole genome shotgun sequencing：将整个基因组DNA打断成小片段后将其克隆到质粒载体中,然后随机挑取克隆对插入片段进行测序，并获得测序序列构建重叠群.在此基础上进一步搭建序列支架，最后以分子标记为向导将序列支架锚定到基因组整合图上。snoRAN：编码小分子核仁RNA。这些类RNA分子的作用场所主要位于核仁区，其功能是修饰rRNA，如指定特定位置的碱基甲基化或将某些碱基转变为假尿嘧啶。snRNA :编码小分子细胞核RNA.所有真核生物都含有大量的位于细胞核内的小分子RNA,它们始终与蛋白质结合形成核蛋白复合物，即snRNP，参与mRNA前体的剪切加工。生命之树 tree of life：生物依据分类学中的等级分类，起始于界，然后依次为门、纲、目、科、属直到种。顺式元件 cis-element：某些能影响基因表达但不编码蛋白质和RNA的DNA序列，按照功能分为启动子、增强子、负调控元件（沉默子)。TATA box:转录起始位点及其上游2530bp处的富含TA典型元件.其核心序列为TATAAAA,其功能为确定转录起始位点并产生基础水平的转录.同源基因 homologous：起源于共同祖先的基因，包括直向同源基因和共生同源基因，涉及同一基因家族的所有成员.物理图 physical map ：采用分子生物学技术直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组的实际位置所构建的位置图.遗传图 genetic mapping：采用遗传学分析方法将基因或其他DNA分子标记标定在染色体上构建连锁图.小干扰RNA siRAN:产生于双链RNA，主要来源于内源转座子，反向重复DNA,病毒mRNA和转基因表达产物等。增强子 enhancer:位于启动子上游或下游并通过启动子增强邻近基因转录效率的DNA顺序，但增强子本身不具备启动子活性.转录组/转录组学 transcriptome/transcriptomics：在某一特定条件下单个或一组细胞所具有的mRNA总和.转录组的内容依实验设计的不同而随之变化.转座（位）因子 transposable element：能够在一个DNA分子内部或两个DNA分子之间移动的DNA片段.可以促使染色体区段的重组与交换,提供转录调控元件,增加前体mRNA的剪接信号和加尾信号，还可提供新的蛋白质的编码序列。细菌人工染色体 bacterial artificial chromosome:一种以F质粒（Fplasmid)为基础建构而成的细菌染色体克隆载体，常用来克隆150kb左右大小的DNA片段，最多可保存300kb碱基对。问答1.为什么RNA不能成为主要的遗传信息载体？1） 2OH赋予了RNA许多不同与DNA 的特性， 极易断裂与分解，不能形成稳定的双螺旋; 2） 单链RNA分子的链内配对可形成高级结构, 赋予RNA分子在生命活动中担负许多重要的结构和催化功能;3） RNA的核苷酸组成中由尿嘧啶取代了DNA中的胞嘧啶, 使其不能成为遗传信息的载体.2.假基因能否表达?为什么？1） 相对于原来的功能基因而言,假基因已失去正常功能。2) 假基因可能产生了新的功能.3.有哪些异常结构基因：重叠基因，基因内基因，反义基因4。什么是蛋白质结构域？什么是蛋白质模体？两者有何差别？蛋白质的三级结构中有一些在结构上和功能上相对独立的组成区域，如球形或纤维状结构，称为域（domain），它们介于二级结构与三级结构之间。在许多蛋白质中都可发现由2个或3个二级结构如螺旋，折叠和转环构成的组合，它们有特征性的序列,具有特定的功能,称为基序或模体（ motif)。结构域常常由多个基序组成。5.小分子RNA的功能snRNA: 小分子细胞核RNA 涉及前体mRNA剪接snoRNA: 小分子核仁RNA，与rRNA剪接和修饰有关scRNA: 小分子细胞质RNA 7S RNA， 与核糖体转移到内质网上有关6。DNA标记的种类及特点第一代分子标记-RFLP1) 处于染色体上的位置相对固定;2） 同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变;3) 同一凝胶电泳可显示等位区段不同多态性片段， 表现为共显性。4) 需要用Southern杂交检测显示.第二代分子标记-SSR1) 可变排列的简单重复顺序， 即重复次数不一，在染色体的同一座位重复顺序拷贝数不同；2） SSR的类型:小卫星序列(minisatellite)， 重复单位较长；微卫星序列(micrisatellite）， 重复单位较短.第三代分子标记-SNP1) SNP由核苷酸代换产生.2） 人类基因组平均600bp含一个SNP.3) 人类基因组SNP总量大于500万。占人类DNA顺序差异的10% - 50%。4) 基因组中一些紧密连锁的SNP可组成单倍型（Haplotype).单倍型中不同的SNP位点之间不发生重组与交换.7.什么是基因组物理图?物理图与遗传图有何不同?采用非遗传重组的方法以DNA碱基序列为图距单位绘制的位于染色体上基因线性排列次序的图譜。通过遗传学方法, 以遗传图距(cM) 为单位绘制的染色体上基因或标记之间相对位置的连锁图。8。什么是BAC载体?他有什么优缺点？请说明BAC载体各组成部件的功能？细菌人工染色体:源于大肠杆菌中天然的F质粒。较大的克隆容量,比较稳定;每个细胞只有一份，克隆的DNA片段不会因基因重组发生嵌合问题;可采取类似制备质粒的方法直接提取克隆的DNA，在大规模测序时便于机械化操作。9.鸟枪法与作图法测序有何差别？作图法测序：根据基因组物理图上已知的BAC或PAC克隆从中挑取待测的成员，提取并纯化克隆DNA，然后采用机械断裂（如超声波）法制备小分子DNA。经电泳分离后收集2kb大小的DNA片段插入到质粒载体中进行克隆，然后进行两端测序。鸟枪法测序：1。使用限制性核酸内切酶(简称限制酶)将带有目的基因的DNA链切成若干小段。2.再使用DNA连接酶将其整合到载体的基因中,并使其表达。3.如果在某个细胞中得到了目的产物,就说明整合到该细胞中的DNA片段就是所需要的DNA片段。10。什么是物理间隙?什么是序列间隙？如何填补？1） 因覆盖率的原因而留下的未能测序的顺序, 仍存在于克隆文库中, 这类间隙称为序列间隙.2) 因克隆载体自身的限制或DNA序列特殊的组成等原因造成某些序列丢失或未能克隆, 这类间隙称为物理间隙。填补方法:利用一个不同的载体构建一个基因文库。以间隙两侧重叠群末端序列作为探针筛选第二个文库；PCR方法，将不同的重叠群末端序列作为引物两两配组扩增基因的DNA.11。为何着丝粒区和近端粒区DNA测序非常困难？因为这些区域存在高度重复的DNA序列。12。什么是ORF？在基因注释中ORF有何意义？所有编码蛋白质的基因都含有开放阅读框，它们由一系列指令氨基酸的密码子组成.开放阅读框有起始密码子和终止密码子.在DNA序列中搜寻基因时,由于每条链都有三种可能的读框，两条链共计6中读框，计算机可以很快给出结果.13。什么是序列同源性？什么是序列一致性？什么是序列相似性？1）同源基因（homologous gene） 系指起源于同一祖先但顺序已经发生变异的基因成员， 分布在不同物种间的同源基因又称直系(orthologous)基因。 同一物种的同源基因则称水平(paralogous)基因， 水平基因由重复后趋异产生。基因同源性(homology)只有“是和“非”的区别, 无所谓百分比。3) 一致性（identity）系指同源DNA顺序的同一碱基位置的相同的碱基成员， 或者蛋白质的同一氨基酸位置的相同的氨基酸成员, 可用百分比表示.4） 相似性（similarity)系指同源蛋白质的氨基酸顺序中一致性氨基酸和可取代氨基酸所占的比例。 可取代氨基酸系指具有相同性质如极性氨基酸或非极性氨基酸的成员， 它们之间的代换不影响蛋白质(或酶）的生物学功能。14.据你所知道哪些DNA序列组成特点可作为判别基因的依据?1）密码子偏爱.不同种属之间使用同义密码子的频率有很大的差异；2）外显子内含子边界。具有明显的特征序列，例如内含子的5端。3）上游控制序列。几乎所有的基因（或操纵子)上游都有调控序列，它们有明显的特点，特别是原核生物。4）内含子与外显子相比,保留了较多的突变，终止密码子出现的概率更高。5）哺乳动物基因组中含有大量的CpG岛。6)开放阅读框的结构特点。15。基因的元件、结构、特征以及功能 在5端转录起始点上游约2030个核苷酸的地方，有TATA框(TATA box）。 TATA框是一个短的核苷酸序列，其碱基顺序为TATAATAAT。TATA框是启动子中的一个顺序，它是RNA聚合酶的重要的接触点,它能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录。当TATA框中的碱基顺序有所改变时，mRNA的转录就会从不正常的位置开始。在5端转录起始点上游约7080个核苷酸的地方，有CAAT框（CAAT box）。CAAT框是启动子中另一个短的核苷酸序列，其碱基顺序为GGCTCAATCT。CAAT框是RNA聚合酶的另一个结合点，它的作用还不很肯定,但一般认为它控制着转录的起始频率,而不影响转录的起始点。当这段顺序被改变后,mRNA的形成量会明显减少。在5端转录起始点上游约100个核苷酸以远的位置，有些顺序可以起到增强转录活性的作用，它能使转录活性增强上百倍，因此被称为增强子。当这些顺序不存在时，可大大降低转录水平。研究表明，增强子通常有组织特异性,这是因为不同细胞核有不同的特异因子与增强子结合，从而对不同组织、器官的基因表达有不同的调控作用。例如，人类胰岛素基因 5末端上游约250个核苷酸处有一组织特异性增强子，在胰岛素细胞中有一种特异性蛋白因子，可以作用于这个区域以增强胰岛素基因的转录.在其他组织细胞中没有这种蛋白因子，所以也就没有此作用。这就是为什么胰岛素基因只有在胰岛素细胞中才能很好表达的重要原因.在3端终止密码的下游有一个核苷酸顺序为AATAAA，这一顺序可能对mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚U)有重要作用。这个顺序的下游是一个反向重复顺序。这个顺序经转录后可形成一个发卡结构.发卡结构阻碍了RNA聚合酶的移动。发卡结构末尾的一串U与转录模板DNA中的一串A之间，因形成的氢键结合力较弱，使mRNA 与DNA杂交部分的结合不稳定，mRNA就会从模板上脱落下来,同时，RNA聚合酶也从DNA上解离下来，转录终止.AATAAA顺序和它下游的反向重复顺序合称为终止子，是转录终止的信号。16.异染色质与常染色质的差别是什么?用光学显微镜检查间期细胞核，染色质呈现深色区与浅色区的交替分布。深色区分布在细胞核的周缘，称为异染色质。现已区分两种异染色质，组成型异染色质和兼性异染色质。异染色质结构紧密,使控制基因表达的蛋白质无法接近DNA。反之,染色体的其他DNA区域,因基因处于活性状态而显得比较松弛，调控因子可与其接触。这些区域称为常染色质,它们分散在整个细胞核中。17.CpG岛有什么分布特点？CpG岛是如何产生的？满足CpG岛的条件为： 1. 连续200 bp的DNA顺序(已修改为500 bp); 2. C+G含量大于50%(已修改为55%）； 3. 观测到的CpG双碱基数目与预期的数目之比大于0.6(已修改为0.65）。CpG岛的一般特点：1） 主要在脊椎动物中发现,其它种属基因组中也有CpG岛， 但特征不明显.2） 绝大多数CpG岛中很少出现胞嘧啶甲基化, 因此被认为是基因转录活跃区。3) CpG岛主要分布在基因的启动子区和第一个外显子区4） 绝大多数管家基因（housekeeping gene)含有CpG岛， 是寻找基因的一个指标。脊椎动物CpG岛的分布中：1.主要分布在基因的5端和第1个外显子区。 2. 人类中40的管家基因的5端均含CpG岛。 3。 双碱基-CpG具回文结构，是甲基化酶作用的位点,可在回文对称的两个胞嘧啶5位碳原子上进行甲基化. 在CpG岛中-CpG双碱基均无甲基化。18.什么是DNA转座子?什么是RNA转座子（逆转座子）？这两类转座子的转座方式有何特点?转座子是原核生物与真核生物基因组中广泛存在的一类可移动位置的遗传成分。DNA转座子:涉及DNA直接转座。RNA转座子:以RNA为中介进行转座，又称逆转录成分，包括逆转座子和逆转录病毒等。19.线粒体基因组与叶绿体基因组在结构与组成上有何差异?高等植物叶绿体基因组特点：1) 结构紧凑， 基因之间排列紧密, 很少非编码顺序. 2) 不同种属之间叶绿体基因组大小比较恒定, 约在120 kb左右.3) 动态变化： 不同发育时期，每个细胞叶绿体基因组的拷贝数不是恒定的.4） 叶绿体基因组内很少短序列重复顺序有两段很长的反向重复顺序， 这种结构可有效地阻止叶绿体环状DNA的分子内重组。高等植物线粒体基因组的结构特点：1） 非均一性： 线性和环状亚基因组DNA共存。2） 拷贝数变化: 同一细胞不同亚基因组DNA的拷贝数并不相同.3） 不同种属之间线粒体基因组大小变化很大， 在120 2500 kb之间.4) 动态变化: 不同发育时期,每个细胞线粒体基因组的拷贝数不是恒定的。5） 分子内重组: 高等植物线粒体基因组中含有大量短序列正向或反向重复顺序，它们之间的重组导致大量的DNA顺序重排, 是Mt DNA频繁突变的主要原因。20。Poly（A）和5端加帽的的生物学功能Poly(A）：保护mRNA;提高mRNA的翻译效率；可影响mRNA前体最后一个内含子的剪切，缺少Poly（A）使剪切效率降低510倍；与mRNA的半衰期即寿命有关；是一个重要的基因表达调控机制。5端加帽：阻止mRNA降解；提高翻译效率;作为进出细胞核的识别标记；提高mRNA的剪接效率.21.什么是可变剪接？可变剪接的生物学意义有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点）产生不同的mRNA剪接异构体，称为可变剪接。可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制， 是导致真核生物基因和蛋白质数量较大差异的重要原因。22.什么是siRNA？什么是miRNA，它们之间的区别是什么？siRNA：小干扰RNA， 产生于双链RNA，主要来源于内源转座子，反向重复DNA,病毒mRNA和转基因表达产物等。miRNA：由原miRNA连续加工产生长度约22nt的成熟miRNA。主要生物学功能是促使靶mRNA降解，或阻止和干扰靶mRNA的翻译。区别：来源不同，siRNA来源于双链RNA，miRNA来源于前体RNA；加工方式不同，siRNA直接由双链RNA酶切加工而成，miRNA是由前体mRNA的茎环结构切离后加工而成;保守性不同，siRNA在物种间几乎没有任何保守性，miRNA在物种件显示很强的保守性。23。何谓基因组印记？它是如何产生的？基因组印记(Genomic imprinting）是指在配子或合子发生期间，来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰 ，导致双亲中某一方的等位基因被沉默,从而使后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达活性的现象。相应地，具有这种差异的基因就被称为印迹基因(imprinted genes）.24.什么是剂量补偿？果蝇与哺乳动物剂量补偿机制有和不同？剂量补偿指的是在XY性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。也就是说，在雌性和雄性细胞里，由X染色体基因编码产生的酶或其他蛋白质产物在数量上相等或近乎相等。在哺乳动物中，细胞质某些调节物质能使两条X染色体中的一条异染色质化.当只有一条X染色体具有活性,就使得雌、雄动物之间虽X染色体的数量不同，但X染色体上基因产物的剂量是平衡的，这个过程就称为剂量补偿（dosage compensation )。在果蝇中，在雌性果蝇中，X:A(Autosome）=1，X染色体以基础水平转录；而在雄性中，X:A=0.5,使X染色体高水平转录，这样雄果蝇虽然只有一条X染色体，但表达的量与雌果蝇二条X染色体表达的量相近，达到剂量平衡。25。举例说明表观遗传在世代之间如何维持?位置效应;DNA甲基化；染色质的修饰与重建。5