基因組學(xué)復(fù)習(xí)大全

1、第一章基因組：生物所具有的攜帶遺傳信息的遺傳物質(zhì)總和基因組學(xué)：用于概括涉與基因組作圖、測序和整個基因組功能分析的遺傳學(xué)學(xué)科分支 一、分子基礎(chǔ)核苷酸、2-脫氧核糖、含氮堿基：-N-糖基鍵和嘧啶環(huán)1N或嘌呤環(huán)9N、磷酸基團(tuán)dNTP，前一個3-OH和后一個5-三磷酸縮合成磷酸脂鍵。雙螺旋：堿基配對、堿基堆積：與DNA雙螺旋主軸垂直的相鄰堿基對雜環(huán)之間的互作，科增加雙螺旋穩(wěn)定性。大小溝：沿著雙螺旋的走向交替分布兩個凹槽，具有特征性的結(jié)構(gòu)信息，在基因表達(dá)中重要作用，結(jié)合蛋白的特定功能域可伸入大小溝，通過氨基酸側(cè)鏈和堿基雜環(huán)上的基團(tuán)互作讀取DNA所包含信息。DNA甲基化：細(xì)菌發(fā)生在腺嘌呤6N和胞嘧啶5C，

2、高等只發(fā)生在后者。哺乳動物CpG變?yōu)閙CpG，植物包括CpG和CpNpG。RNA:rRNA+tRNA80%、mRNA5%，大多數(shù)還含胞質(zhì)小RNA（sc）、核仁小RNA（sno），真核還有核小RNA（sn），小分子干擾miRNA，小干擾siRNA。幾乎所有RNA都會單鏈區(qū)段回折形成分子雙螺旋。G和U也可配對，形成兩對氫鍵。RNA核糖2C上連的不是H而是OH，和DNA差別：非常靠近連接兩個核苷酸的磷酸二酯鍵位置，使RNA對堿性環(huán)境非常敏感活潑使RNA構(gòu)型受限，雙螺旋區(qū)段在數(shù)十堿基對一下限制RNA長度，其易與磷酸二酯鍵互作斷鏈其可參與同磷酸或堿基的互作而穩(wěn)定RNA折疊構(gòu)型，易于形成三級結(jié)構(gòu)，并獲得特

3、殊功能T變?yōu)閁，因此C甲基化形成的U無法區(qū)分，增加RNA突變幾率。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)：一級：NC；二級：螺旋：多肽鏈中一些連續(xù)氨基酸序列自發(fā)形成有規(guī)律的盤旋，螺距0.54，每圈3.6殘基。折疊：由側(cè)向平行的多肽鏈組成，羰酰O和酰胺H形成氫鍵。每條58殘基。轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)環(huán)）：由34個氨基酸殘基組成的緊湊U型，兩端多肽形成氫鍵來轉(zhuǎn)折，大多位于蛋白質(zhì)表面，形成回折使多肽鏈重新定向。二級穩(wěn)定性取決于多肽鏈中形成的氫鍵。三級：二級互作產(chǎn)生，由氫鍵和帶有非極性基團(tuán)側(cè)鏈的疏水作用。四級：具三級結(jié)構(gòu)多肽鏈形成的多亞基蛋白。高級間弱相互作用可逆、可塑、可控。 基序（超二級結(jié)構(gòu)）由幾個二級結(jié)構(gòu)組成，有特定功能，如鋅指 結(jié)構(gòu)域

4、：蛋白質(zhì)中具有相對獨立功能的模塊結(jié)構(gòu)。激酶域、結(jié)合域 蛋白質(zhì)構(gòu)象變換：在不同構(gòu)象之間的轉(zhuǎn)變。二、序列復(fù)雜性原核生物（細(xì)菌和古細(xì)菌）、真核、細(xì)胞器基因組C值：一個單倍體基因組中DNA總量，每個種具特征C值。隨著生物結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性增加，各分類單元最小基因組的大小隨分類地位提高而遞增。C值悖理：生物復(fù)雜性與基因組的大小并不完全成比例增加。序列復(fù)雜性：不同序列的DNA總長復(fù)性動力學(xué)：變性復(fù)性：互補(bǔ)單鏈在一定條件下分開，撤除條件后又恢復(fù)雙螺旋。Cot1/2為其實濃度DNA在保溫t時間后半數(shù)DNA完全復(fù)性的數(shù)值。與基因組復(fù)雜性成正比。大腸桿菌為標(biāo)準(zhǔn)?？焖購?fù)性組分、居間復(fù)性組分、緩慢復(fù)性組分高度重復(fù)序列（

5、衛(wèi)星DNA）：特點：由極其相似的重復(fù)拷貝首尾相連組成在氯化銫介質(zhì)中做密度梯度離心形成特異衛(wèi)星帶集中分布在染色體特定區(qū)域，如著絲粒和端粒；中度重復(fù)序列：長散在、短散在序列；單一序列：原核生物基因組全部都是。低等真核大多都是?；蛑饕挥趩我恍蛄?。證明：DNA驅(qū)動雜交。將少量mRNA或cDNA標(biāo)記后與過量DNA混合，對比復(fù)性曲線，發(fā)現(xiàn)大多標(biāo)記基因只和單一序列復(fù)性。三、基因家族DNA成分：編碼初級轉(zhuǎn)錄物的全部序列為正確啟動轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄物加工所必須的序列調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄速率的。編碼RNA的基因大多為多拷貝。編碼蛋白質(zhì)的是單拷貝，因為RNA基因每次只轉(zhuǎn)錄出一個產(chǎn)物，且均由RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)編碼基因的顯著

6、特征是基因編碼序列的非連續(xù)性，有外顯子和含子基因家族：真核生物基因組起源于同一祖先，由加倍或趨異產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)功能一樣或相似的基因。超基因家族：指起源于共同祖先，由相似DNA序列組成的許多基因亞家族或相似的基因成員構(gòu)成功能相似的群體。聯(lián)合基因：基因組中一段連續(xù)的DNA序列，編碼一組關(guān)聯(lián)的重疊功能產(chǎn)物。異常結(jié)構(gòu)基因：重疊基因：編碼序列彼此重疊的基因，含有不同蛋白質(zhì)的編碼序列。類型：單個mRNA可編碼多種蛋白質(zhì)由不同啟動子轉(zhuǎn)錄不同mRNA，各自編碼不同蛋白質(zhì)。基因基因：一個基因的含子中包含另一個基因。反義基因：與已知基因編碼序列互補(bǔ)的負(fù)鏈編碼的基因，對編碼基因進(jìn)行干擾假基因：來源于功能基因但已失去活性

7、的序列，有些沉默有些可轉(zhuǎn)錄。重復(fù)的假基因、加工的假基因、殘缺基因四、染色體染色體數(shù)目與生物特征無關(guān)，與基因組大小也無直接關(guān)聯(lián)核小體：念珠狀30nm纖絲中期染色體著絲粒：將DNA復(fù)制后產(chǎn)生的2個染色體連接在一起，紡錘絲附著的區(qū)域。端粒：保護(hù)染色體末端免受源核酸酶的破壞，為線性染色體的末端復(fù)制提供基礎(chǔ)，保持染色體完整性。復(fù)制起點：每個復(fù)制子都有一個質(zhì)粒：另一種獨立的遺傳物質(zhì)，含一些非必要基因，是附加的遺傳成分五、基因組核基因組：24條；線粒體基因組：環(huán)狀；原核真核基因組比較：復(fù)雜性較高的生物基因組的結(jié)構(gòu)大多臃腫松弛，具大量重復(fù)序列。原核則相反。原因：原核不含含子極少重復(fù)基因數(shù)量少第二章遺傳圖基因組

8、作圖：在長鏈DNA分子的不同位置特征性的分子標(biāo)記，再將包括這些序列的克隆進(jìn)行連鎖定位，繪制基因組圖。測序方法：作圖法：繪制高密度分子標(biāo)記遺傳圖和大分子DNA克隆重疊群覆蓋的基因組物理圖，然后根據(jù)分子標(biāo)記所在位置將遺傳圖和物理圖彼此銜接繪制基因組整合圖。由上而下的測序。鳥槍法：全基因鳥槍法隨機(jī)測序，然后將序列重疊片段構(gòu)建重疊群，然后以大分子DNA克隆為基準(zhǔn)，最后以分子標(biāo)記為基點將歸并的DNA片段錨定到染色體上。由下而上。一、遺傳圖與物理圖遺傳作圖：采用遺傳分析方法將基因或DNA分子標(biāo)記標(biāo)定在染色體上構(gòu)建連鎖圖稱為遺傳連鎖圖。單位為厘摩cM物理作圖：采用分子生物學(xué)技術(shù)直接將DNA分子標(biāo)記、基因或克

9、隆標(biāo)定在基因組的實際位置所構(gòu)建的位置圖。單位厘鐳cR共同之處是確定基因或DNA分子標(biāo)記在染色體上的排列位置，相互校正獲得基因組圖二、作圖標(biāo)記DNA標(biāo)記：限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）：由于同源染色體同一區(qū)段DNA序列的差異，用限制酶處理，可產(chǎn)生長度不同的限制性片段。特征：處于染色體上的位置相對固定同一親本與其子代一樣位點多態(tài)性片段特征不變同一凝膠電泳可顯示同一位點的不同多態(tài)性片段，具共顯性特點。簡單序列長度多態(tài)性（SSLP）：同一位點重復(fù)序列的重復(fù)次數(shù)不同，包括：小衛(wèi)星序列（可變串聯(lián)重復(fù)）；微衛(wèi)星序列（SSR）。后者應(yīng)用普遍居多，原因：小衛(wèi)星序列在基因組中分布不均勻，而微衛(wèi)星序列分布在整個基

10、因；微衛(wèi)星便于PCR，小衛(wèi)星重復(fù)單位較長，加之許多重復(fù)序列串接，不利于擴(kuò)增。單核苷酸多態(tài)性（SNP）三、做圖方法連鎖分析：采用一組分子標(biāo)記構(gòu)建遺傳圖的方法主要依賴于連鎖分析。重組率：交換使2個連鎖基因分開的頻率應(yīng)同它們在染色體上所處位置的距離成正比，因為距離越遠(yuǎn)，位于其間的配對區(qū)段越多，交換機(jī)會越大。重組熱點：染色體的各個區(qū)段交換頻率有差別，近端粒區(qū)和遠(yuǎn)著絲粒區(qū)有較高重組率。男女之間染色體交換頻率在同一位點也有差異，各有一個性別專一重組熱點連鎖不平衡：群體遺傳學(xué)中有關(guān)兩個或多個座位的等位基因成員出現(xiàn)在個體中的非隨機(jī)的關(guān)聯(lián)性，彼此位置靠近的基因座更易表現(xiàn)。不同模式生物連鎖分析：有性雜交實驗：根據(jù)

11、需要有計劃的實施雜交方案進(jìn)行分析；系譜分析不能有計劃的進(jìn)行試驗，只能收集家系成員的相關(guān)資料；DNA轉(zhuǎn)移：不發(fā)生減數(shù)分裂的生物。如細(xì)菌。應(yīng)采用部分二倍體技術(shù)方法：接合：2細(xì)菌接觸，供體轉(zhuǎn)移DNA到受體轉(zhuǎn)化：供體細(xì)胞釋放DNA，受體攝取整合轉(zhuǎn)導(dǎo)：以噬菌體為媒介共分離：基因附近如果有一個緊密連鎖的分子標(biāo)記，在細(xì)胞減數(shù)分裂時分子標(biāo)記與基因之間由于相距太近很少有機(jī)會交換。有性繁殖的后代，分子標(biāo)記與連鎖的基因有最大的可能同時出現(xiàn)在同一個體中。四、人類遺傳圖繪制：1987第一份RFLP連鎖圖，400個標(biāo)記，來自21個家庭；1994第二份5800標(biāo)記。第三章 物理圖繪制1.物理圖定義：直接檢測DNA標(biāo)記在染色

12、體上的實際位置2.遺傳分析圖缺點：分辨率有限覆蓋面和準(zhǔn)確率低準(zhǔn)分子標(biāo)記的排列受其他因素影響，出現(xiàn)誤差多。3二者異同：位點都有，排列順序一樣（個別有差錯）；位點相對位置不同。4.物理做圖方法：限制性作圖：用限制性酶切位點標(biāo)定。限制：無法區(qū)分大小一樣片段限制點多時大量片段無法排序。稀有切點限制酶：該酶在基因組中識別的堿基順序只有少量，可產(chǎn)生大段片段。注：識別堿基越長，片段越大，但受非特異順序干擾大小受識別位點堿基大小干擾有些識別位點較長受DNA甲基化狀態(tài)影響 大分子片段的分離：脈沖凝膠電泳：用方向不斷變化的電場，分離運動受阻的分子?；诳寺〉幕蚪M作圖：克隆DNA片段的重疊來構(gòu)建重疊群；大分子DN

13、A克隆載體：酵母人工蛋白YAC BAC載體：細(xì)菌人工染色體。源于大腸桿菌F質(zhì)粒，特點單拷貝復(fù)制，不發(fā)生嵌合分子質(zhì)量大，有較大克隆容量。便于大規(guī)模生產(chǎn)重疊群組建：Pr步移法：從文庫中挑選一個克隆，用末端序列純化為探針，再在文庫中找第二個克隆，依次直到重疊群完成。缺點：步移緩慢，僅適合小基因組?？寺≈讣y排序：指紋：克隆的DNA序列具有的特定的DNA片段組成。分類：限制帶型指紋重復(fù)序列DNA指紋重復(fù)序列DNA PCR STS作圖：根據(jù)選定的某個STS序列設(shè)計專一性引物，可對大量單個克隆進(jìn)行PCR檢測，凡是能擴(kuò)增出挑帶的克隆均含有序列重疊的插入子。 原理：一、基因組中單序列標(biāo)簽位點STS都有唯一已知序

14、列組成；二、在染色體上位置確定；三、相鄰STS是機(jī)械連接的，在外力或酶切作用下斷裂時兩STS出現(xiàn)在同一片段的幾率與距離負(fù)相關(guān)。尋找SST方法：表達(dá)序列標(biāo)簽ESTSSLP隨機(jī)基因組序列。 輻射雜種作圖：輻射雜種：含有另一種生物染色體片段的嚙齒類細(xì)胞。原理:人體細(xì)胞暴露在X射線中可隨機(jī)斷裂，輻射越大片段越小。此時將死細(xì)胞和鼠細(xì)胞融合，有些染色體片段會整合到鼠染色體中。作圖方法：兩個標(biāo)記原本越遠(yuǎn)，發(fā)生斷裂的可能性越高，隨機(jī)整合后再同一雜種細(xì)胞中比例和連鎖關(guān)系成正比。圖距確定：厘鐳，DNA分子暴露在NradX射線劑量下兩個分子標(biāo)記間發(fā)生1%斷裂的頻率。熒光位點原位雜交：用熒光標(biāo)記的探針雜交。通過原位雜

15、交的方法可將基因或DNA分子標(biāo)記定位在染色體的某一區(qū)段，來繪制染色體位置圖。靶子是完整染色體。目標(biāo)必須為單鏈。序列標(biāo)簽位點：PCR或分子雜交將小段DNA定位。第四章 基因組測序與序列組裝1.第一代：特點：以待測DNA為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)用DNA聚合酶體外合成新鏈。新鏈中帶有標(biāo)記，可制備末端帶有標(biāo)記的DNA單鏈。鏈終止法：通過合成與單鏈DNA互補(bǔ)的多核苷酸鏈來讀取待測DNA分子的序列。合成的互補(bǔ)單鏈可在任一位置終止。原理：反應(yīng)中加入了少量的雙脫氧核糖核苷酸，DNA聚合酶不能區(qū)分dNTP和ddNTP，因此可混入DNA單鏈中。但其核糖基3c上連接的是H而不是OH，因此不能繼續(xù)脫水縮合而終止新鏈合成。

16、技術(shù)要點：雙脫氧核糖核苷酸。電泳后最前沿DNA表示最小DNA鏈，是第一個ddNTP摻入位置。依次往后間隔為1個堿基。由下往上依次閱讀。DNA聚合酶要求：高酶活性。使得在終止合成前酶不會脫離模板。無53外切核酸酶活性。無35外切活性。不可校對。要求單鏈為模板。制備單鏈方法：將DNA克隆到質(zhì)粒載體中，再堿變性或熱變性解旋。以M13載體克隆單鏈；以噬粒載體克??；PCR。引物的序列決定了DNA測序起點。缺點：需終止單鏈合成而不能連續(xù)測序；測序長度有限，因需電泳分離DNA單鏈，分子量越大越難?；瘜W(xué)降解法：用化學(xué)試劑處理雙聯(lián)，可在特定位點產(chǎn)生切口，再用同位素標(biāo)記測序。2.基因組測序：克隆依次測序（作圖測序

17、）和 全基因組鳥槍法測序序列間隙：測序時遺漏的序列，仍然保留在尚未挑選到的客隆中。 物理間隙：構(gòu)建基因組文庫時被丟失的DNA序列，已從克隆群體中永久消失。兩段測序：自動化測序的同一個載體只有兩個引物，他們根DNA插入位點兩側(cè)序列設(shè)計，分別從兩頭測序。3序列組裝作圖法：根據(jù)基因組物理圖上已知的BAC克隆從中挑取待測成員，提純DNA，采用機(jī)械斷裂制備小分子DNA，經(jīng)電泳分離后收集2kb大小的DNA片段插入到質(zhì)粒載體中進(jìn)行克隆，然后進(jìn)行兩端測序。鳥槍法：步驟：從2kb隨機(jī)插入片段的全基因組文庫兩段測序，比對讀序，構(gòu)建重疊群。在重疊群基礎(chǔ)上以10kb隨機(jī)克隆的兩端成對讀序為邊界，歸并屬于該克隆圍的重疊

18、群。以40kb重復(fù)。以BAC重復(fù)，搭建支架，填補(bǔ)間隙。用不同長度文庫原因：保留文庫中可能丟失的克隆片段。任何一種載體都會因為插入某些片段發(fā)生不兼容不能擴(kuò)增發(fā)生丟失。擴(kuò)大覆蓋面。校正由重復(fù)序列產(chǎn)生的差錯。優(yōu)點：測序速度快，無需提供相關(guān)遺傳圖物理圖覆蓋面較大缺點：基因組太大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會使組裝的起始工作量大。短重復(fù)序列與數(shù)量分布在基因組中使組裝可能出現(xiàn)錯誤。可能存在大量無法填補(bǔ)的間隙。4.基因測序的其他路線：重要區(qū)域優(yōu)先測（人類主要組織相容性復(fù)合體MHC）EST測序：mRNA經(jīng)反轉(zhuǎn)錄可合成cDNA，其不包括含子，可直接測序重要信息。優(yōu)點：容易構(gòu)建文庫只需一次cDNA測序即可獲得EST序列準(zhǔn)確性高5

19、.人類基因組測序：物理圖+鳥槍，2個路線：全基因組組裝、區(qū)間化組裝。第五章 基因組序列注釋一、搜尋基因方法：根據(jù)已知序列分析尋找與基因相關(guān)的實驗研究其產(chǎn)物和表型影響1.開放讀框ORF：一系列指令氨基酸的密碼子,包括起始和終止密碼子。意義：搜尋與讀框找出序列，根據(jù)已知規(guī)則來推測可能基因。高等真核生物ORF閱讀困難：基因間存在大量非編碼序列絕大多數(shù)基因含有非編碼的含子外顯子長度不確定，不能根據(jù)長度判斷。影響讀碼：密碼子偏愛：編碼同一氨基酸的密碼子在不同種屬間使用頻率有差異。外顯子含子邊界常有例外：含子5端稱供體位，3端受體位。上游控制序列：上游調(diào)控序列可與DNA結(jié)合蛋白作用控制基因表達(dá)。但常有變動

20、。2.同源基因查詢：利用數(shù)據(jù)庫中的基因序列與待查的進(jìn)行比較，找出可匹配的堿基蛋白質(zhì)序列來識別基因。查找依據(jù)：存在某些完全一樣序列ORF讀框排列類似ORF指令的氨基酸序列一樣模擬的多肽高級結(jié)構(gòu)相似。孤獨基因：缺少同源序列的ORF。 同源性：源于同一祖先但序列已經(jīng)發(fā)生變異的序列的關(guān)聯(lián)性。氨基酸一致性或相似性25%以上則為同源基因。一致性：同源DNA序列的同一堿基位置上一樣的堿基成員或蛋白質(zhì)中同一氨基酸位置一樣的氨基酸成員比例。百分比表示。相似性：指同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中一致性氨基酸的可取代氨基酸所占比例。百分比表示。3.實驗確認(rèn)基因分子雜交科確定DNA片段是否含表達(dá)序列。Northern印跡法：

21、分子雜交時從樣品中純化的RNA經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳分離，然后轉(zhuǎn)移到雜交膜上，再將待測DNA標(biāo)記后與RNA雜交，如果RNA中含有DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，則會有信號。問題：基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可變剪接或是多基因家族成員，也會出現(xiàn)多個信號基因的表達(dá)具有組織專一性和發(fā)育階段的差別而使RNA樣品不一定含有基因產(chǎn)物不同基因表達(dá)產(chǎn)物豐度差大，對低拷貝產(chǎn)物應(yīng)提高上樣量。如用擬Northern分析法。動物園雜交法：一些親緣關(guān)系近的物種，編碼區(qū)相似度高，非編碼區(qū)低，如果與親緣物種DNA片段雜交產(chǎn)生陽性信號，說明該段有編碼基因。EST和cDNA指認(rèn)基因：可以發(fā)現(xiàn)漏注基因，還可以找含子外顯子邊界。不利影響：目標(biāo)cDNA在文庫中占比很低

22、。解決：將文庫分為若干亞群，進(jìn)行初篩?；騝DNA均一化，抑制高拷貝cDNA數(shù)量，增加低拷貝數(shù)量。mRNA分子有時會產(chǎn)生二級結(jié)構(gòu)，逆轉(zhuǎn)錄酶遇到二級結(jié)構(gòu)就終止，從而產(chǎn)生殘缺cDNA。解決：高溫減少二級結(jié)構(gòu)生成。全長cDNA邊界序列文庫構(gòu)建=基因鑒別信號GIS：以SAGE技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合全長cDNA克隆，專門分離其5端3端各20個堿基序列，建立所有末端多連體CIS文庫。過程：合成全長cDNA，連首尾接頭，純化后連接載體，擴(kuò)增，凝膠分離50bp二連體DNA，混合插入載體克隆，測序比對確定邊界。基因命名：座位：不是基因的同義詞，而由遺傳標(biāo)記指定的染色體連鎖圖上的某位置。二、基因注釋計算機(jī)注釋用同源性比較

23、。同源包括：直系同源基因：不同物種間同源基因。共生同源基因（平行同源）：同一物種基因因倍增產(chǎn)生。倍增基因：基因組加倍產(chǎn)生。三、基因功能檢測1.遺傳分析路線和基因功能研究的不同：前者 反求遺傳學(xué)，從基因出發(fā)，有目的改變靶基因來觀察表型。后者正向遺傳學(xué)，從表型到基因。2.基因失活是主要手段。但表型效應(yīng)有時不易觀察。基因剔除：將無關(guān)DNA片段取代某一特定基因。原理：在無關(guān)片段兩側(cè)連接與代換基因兩端一樣序列，導(dǎo)入目的細(xì)胞，同源重組后整合到了目標(biāo)染色體上。3.基因過量表達(dá)（功能增益）：增加拷貝采用強(qiáng)啟動子四、高通量基因功能研究方法1.構(gòu)建突變庫：要求：突變體可以穩(wěn)定遺傳可以有效快速地分離突變基因可反復(fù)不

24、斷產(chǎn)生突變基因標(biāo)簽法：利用轉(zhuǎn)座子構(gòu)建插入突變庫，系統(tǒng)地分離與克隆功能基因和調(diào)控序列。依據(jù)：植物細(xì)胞全能型，外源基因可表達(dá)轉(zhuǎn)座子的隨機(jī)插入可獲得大量突變，根據(jù)插入來合成探針，可分離被破壞位點來分析組成可發(fā)生回復(fù)突變。 Ac-Ds轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)原理：Ac因子轉(zhuǎn)座酶基因構(gòu)建嵌合載體；外顯子捕獲載體構(gòu)建；植株AB雜交；增強(qiáng)子捕獲載體。2.蛋白質(zhì)互作：互作的兩個蛋白，一個已鑒定，則可分離分析另一蛋白。噬菌體外顯：檢測基因和噬菌體外殼蛋白基因融合，當(dāng)遇到互作蛋白會發(fā)生聚合，純化后檢測。酵母雙雜交系統(tǒng)。五、組學(xué)轉(zhuǎn)錄物組：某一條件下單個或一組細(xì)胞具有的mRNA總和，可由SAGE基因表達(dá)系列分析六、基因本體：通用詞

25、匯體系。分為三方面，細(xì)胞組分，生物學(xué)過程，分子功能，其編排是以樹形圖方式展開來對基因和基因功能進(jìn)行描述的。第六章 基因組解剖一、原核基因組解剖操縱子、最小基因組、完美基因組二、真核染色體數(shù)目：一種螞蟻最短；染色體組型（核型）；染色體核型分析；染色體顯帶：有些染料可以和中期染色體特異性結(jié)合產(chǎn)生獨特帶型；常染色質(zhì)和異染色質(zhì)區(qū)別：異：分布在細(xì)胞核周緣，染色深，結(jié)構(gòu)緊密，使控制基因表達(dá)的蛋白無法接近DNA、常：染色淺，基因松散有活性，調(diào)控因子可以接觸。異染色質(zhì)：組成型：不含任何基因，持久保持致密，例如著絲粒和端粒。兼性：周期性處于活性狀態(tài)。異常染色體：小染色體：體積小，但富含基因。B染色體：正常染色體

26、的斷片，存在時會影響生物表型。DNA環(huán)：中期染色體除去結(jié)合蛋白剩下的從致密蛋白骨架向外伸展的DNA環(huán)。核基質(zhì)：類似支架的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分布在整個細(xì)胞核中結(jié)構(gòu)區(qū)域：被核基質(zhì)分隔成的相對獨立的區(qū)域骨架附著區(qū)：染色體骨架結(jié)合著的DNA序列基質(zhì)附著區(qū)：核基質(zhì)結(jié)合的DNA序列等高線：連續(xù)分布的具有相似堿基組成的DNA區(qū)段，在基因組中成片鑲嵌排列。CpG島：指基因組中富含雙堿基CpG的序列，GC含量60%-70%。分布：人染色體的R帶區(qū)；管家基因和大部分組織專一性表達(dá)基因的5側(cè)翼區(qū)以與第一個外顯子區(qū)。特點：分布、CpG島中CpG雙堿基均為甲基化。作用：CpG島總與基因相連，可作為尋找基因依據(jù)。遺傳圖和物理圖比

27、較啟示：重組率隨染色體長度增加而遞減近著絲粒區(qū)重組受影響染色體連鎖不平衡區(qū)的堿基組成和基因組成有明顯特征，表明其受到自然選擇的影響。操縱子與原核比較：沒有操縱基因序列部多順反子之間間隔序列更長多順反子具有外顯子和含子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物首先通過反式剪接產(chǎn)生單個順反子前體mRNA，再進(jìn)行含子切除外顯子連接。細(xì)胞器基因組：半自主性細(xì)胞器，基因組為多拷貝大小與生物復(fù)雜性無關(guān)具有編碼rRNA基因，呼吸鏈基因，部分含tRNA基因 線粒體基因組和葉綠體基因組比較：線粒體：結(jié)構(gòu)非均一；不同種屬間大小差距較大；含有大量短序列正向或反向重復(fù)，產(chǎn)生很多分子重組。葉綠體：結(jié)構(gòu)緊湊；不同種屬基因組大小較恒定；具有兩段很長的

28、反向重復(fù)序列，阻止分子重組。 細(xì)胞器基因組起源：共生學(xué)說：曾是游離細(xì)菌，與遠(yuǎn)古真核細(xì)胞結(jié)合，并最終定居。依據(jù)：基因表達(dá)過程與細(xì)菌非常相似。 細(xì)胞器基因可以進(jìn)入核基因而相反則不能，由于基因必須獲得一段轉(zhuǎn)移信號肽序列才能使其編碼蛋白質(zhì)再進(jìn)入細(xì)胞器。三、轉(zhuǎn)座子和分散重復(fù)序列DNA轉(zhuǎn)座子：DNA直接轉(zhuǎn)座；包括：復(fù)合轉(zhuǎn)座子、Tn3型轉(zhuǎn)座子、可轉(zhuǎn)座噬菌體。RNA轉(zhuǎn)座子：以RNA為中介進(jìn)行轉(zhuǎn)座。包括：LTR因子（含有負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)座的長末端重復(fù)序列）：真核生物逆轉(zhuǎn)座子、源逆轉(zhuǎn)錄病毒、逆轉(zhuǎn)座子。非LTR因子：LINE長散在原件（含轉(zhuǎn)座酶基因）、SINE短散在原件（無轉(zhuǎn)座酶基因，需用寄主轉(zhuǎn)座酶）四、串聯(lián)重復(fù)序列衛(wèi)星DN

29、A、小衛(wèi)星序列、微衛(wèi)星序列五、人類基因組：小的原因：人類基因的mRNA具有更多的可變剪切方式。人類蛋白質(zhì)組含有的域構(gòu)建類型多。第十章 表觀遺傳一、表觀遺傳：與DNA序列組成，基因空間位置，染色質(zhì)構(gòu)型變化，DNA堿基修飾有關(guān)定義：染色體區(qū)域的一種適應(yīng)性結(jié)構(gòu)，可使改變的活性狀態(tài)注冊、傳導(dǎo)或持續(xù)。表觀遺傳特點：主體是染色質(zhì)活性可變性核心是染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)變化可以是持續(xù)的或非持續(xù)的染色質(zhì)活性和結(jié)構(gòu)改變由程序控制。表觀遺傳學(xué)特點：研究基因如何發(fā)揮功能與互作關(guān)系研究疇只涉與DNA序列之外使基因表達(dá)模式改變并可穩(wěn)定遺傳的因素 副突變：不涉與基因突變，通過等位基因互作改變基因表達(dá)模式并遺傳。包括：副突

30、變基因（誘導(dǎo)）、可副突變基因、已副突變基因。 位置效應(yīng)：基因由于染色體位置變化而使表達(dá)改變 基因組印記（親代印記）：等位基因來自不同性別親本而在發(fā)育過程中經(jīng)專一性（甲基化）加工使表達(dá)模式發(fā)生可遺傳變化。表觀遺傳機(jī)制：染色質(zhì)重建：染色質(zhì)由收縮狀態(tài)向伸展開放狀態(tài)的轉(zhuǎn)變；DNA甲基化二、位置效應(yīng)類型：因染色質(zhì)的物理狀態(tài)處于極度收縮而使活化因子無法接觸部基因而關(guān)閉有座位控制區(qū)LCR在5端上游對下游進(jìn)行調(diào)控。座位控制區(qū)與下游基因組成功能域。絕緣子：可以制止臨近位置激活或失火的序列，作用僅限于隔絕相鄰染色質(zhì)區(qū)域影響，對其本身表達(dá)活性無關(guān)。定向控制：絕緣子效應(yīng)具方向性。單等位基因表達(dá)：2個等位基因成員只有一

31、個選擇性表達(dá)。三、DNA甲基化原理：將S-腺苷甲硫氨酸的甲基基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA的堿基結(jié)構(gòu)中。低等真核：腺嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶，高等：胞嘧啶特點確定細(xì)胞命運決定基因表達(dá)模式的重要因素在上下代間傳遞只修飾影響表型和遺傳而不改變堿基方式：局部影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)組織轉(zhuǎn)錄因子與啟動子/增強(qiáng)子結(jié)合控制基因表達(dá)。大圍影響染色體基因表達(dá)四、染色質(zhì)重建和核小體1.核小體相位（定位）：指一段序列確定的DNA與核小體核心八聚體的結(jié)合方式。方法：在要求，合適的DNA序列優(yōu)先定位；外在影響，第一個定位隨后加入的以第一個為基準(zhǔn)按限定長度重復(fù)組裝。 平移定位：移動10bp時纏繞核小體的序列會改變位置，但不改變DNA序列朝向 旋轉(zhuǎn)定位：

32、移動小于整圈螺旋堿基對數(shù)（10.2bp）原有序列朝向發(fā)生變化。 均通過影響蛋白質(zhì)和DNA的接觸來調(diào)控基因表達(dá)。轉(zhuǎn)錄時核小體移位：RNA酶接近核小體時停止移動，熱力學(xué)校應(yīng)使其繼續(xù)位移，聚合酶侵入纏繞在核小體上的DNA部，并使其暫離核小體，轉(zhuǎn)錄后復(fù)位結(jié)合，重復(fù)發(fā)生DNA依次環(huán)突直到轉(zhuǎn)錄完成。2.先入模型：轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物取代啟動子區(qū)核小體核心組蛋白位置，爭奪DNA爪蟾：卵母細(xì)胞5S rRNA基因+體細(xì)胞5S rRNA基因，僅在ICR5端有3到6個堿基差別，囊胚期前前者主導(dǎo)，囊胚期后優(yōu)勢轉(zhuǎn)變，原腸胚到體細(xì)胞使其后者主導(dǎo)。 動態(tài)模型：蛋白質(zhì)之間互作和蛋白質(zhì)DNA間接觸需要ATP參與五、表觀遺傳通路：表觀

33、遺傳是由程序嚴(yán)格控制的。分子機(jī)制：產(chǎn)生表觀遺傳的初始原因：表觀源，誘導(dǎo)發(fā)生；信號，指導(dǎo)確立染色質(zhì)重建的圍和模式：表觀起始子；代際間維持和傳遞：表觀維持子。組蛋白修飾：甲基化乙酰化磷酸化泛素化。使染色質(zhì)松弛原因：減少位于NH4+的正電荷，降低組蛋白與DNA親和性，減弱核小體間相互作用。表觀遺傳密碼假說：每個真核細(xì)胞具有的修飾總和，由組蛋白密碼和DNA甲基化組成組蛋白密碼假說：組蛋白的化學(xué)修飾可部分調(diào)控儲存在DNA中的信息表達(dá)。第十三章 基因組進(jìn)化模式一、 遺傳系統(tǒng)的起源最初的生命：自我復(fù)制、積累變異保持遺傳。核酶：自我剪接催化切斷其他RNA催化肽鍵形成催化核苷酸合成類膜結(jié)構(gòu)：使生化反應(yīng)更集中為過

34、濾和選擇周圍環(huán)境的化學(xué)分子提供了可能催化功能的蛋白質(zhì)出現(xiàn)后，定位在脂膜上的蛋白質(zhì)可以組成有序的反應(yīng)鏈，為建立細(xì)胞結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。氧化還原反應(yīng)是生命利用化學(xué)能構(gòu)建有序物質(zhì)形態(tài)的生化基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)的催化優(yōu)點：多肽鏈有更大可塑性，RNA分子長度有限且配對區(qū)物理剛性較大。RNA催化活性轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)是RNA原始基因組功能的根本性改變，使RNA與蛋白質(zhì)分工明確，進(jìn)而提高整個系統(tǒng)的效率。此后RNA和蛋白質(zhì)聯(lián)手以RNA為模板合成DNA。古細(xì)菌的轉(zhuǎn)錄和翻譯相關(guān)基因的起源與真核生物更接近，而代基因與真細(xì)菌接近。二、 新基因兩次擴(kuò)：第一次：14億年前真核生物出現(xiàn)，10000基因。第二次寒武紀(jì)脊椎動物出現(xiàn)。新基因產(chǎn)生方式

35、：基因加倍后趨異外顯子或結(jié)構(gòu)域洗牌逆轉(zhuǎn)錄與其后的趨異或重排外源基因水平轉(zhuǎn)移基因裂變和融合非編碼序列轉(zhuǎn)變?yōu)榫幋a序列。基因加倍方式：基因組加倍；單條或部分染色體加倍；單個或成群基因加倍。多數(shù)核苷酸序列變化會造成基因失活，成為假基因，少部分會形成新的功能，對進(jìn)化做貢獻(xiàn)。2R假說：在無頜類脊椎動物出現(xiàn)之前和之后分別有一次全基因組的加倍，即脊椎動物有兩次。 盡管脊椎動物中發(fā)生過加倍，但大多數(shù)加倍基因為保留下來或失去功能，因此脊椎動物中很少有完整的多倍體物種?？赡芎蛣游锏姆忾]式發(fā)育模式有關(guān)，胚胎時幾乎所有未來氣管原基在同時產(chǎn)生，需要高度協(xié)同，多倍體帶來的基因劑量不平衡會產(chǎn)生致命影響。而植物的開放式，營養(yǎng)器

36、官可以不斷重復(fù)產(chǎn)生，且絕大多數(shù)細(xì)胞可獨立從外界獲取能量，減小了器官彼此的依賴程度，可以忍受多倍體帶來的影響?；蚣颖犊梢酝ㄟ^基因測序和EST分析發(fā)現(xiàn)?；蚣颖叮翰坏冉粨Q：位于同源染色體上不同位置的相似核苷酸序列之間發(fā)生的重組事件，結(jié)果是在重組區(qū)段產(chǎn)生重復(fù)DNA。姐妹染色體間的不等交換?；蛑貜?fù)：脊椎動物的進(jìn)化動力。區(qū)段重復(fù)（低拷貝重復(fù)）：基因組中兩個或多個位置具有連續(xù)的一樣DNA序列，是基因組進(jìn)化的主要方式之一，靈長類很多。基因組融合：原核和真核共生產(chǎn)生線粒體葉綠體，原核生物之間DNA水平轉(zhuǎn)移，植物異源多倍體都是基因組融合促使生命形式多樣化的例子。外顯子或功能域洗牌：由不同基因中編碼不同結(jié)構(gòu)域

37、的片段彼此連接形成新的序列。外顯子洗牌：外顯子可以作為獨立的模塊用來構(gòu)建不同的蛋白質(zhì)，是新基因產(chǎn)生的重要途徑。證據(jù)：蛋白質(zhì)中外顯子編碼的多肽鏈形成一個相對獨立的結(jié)構(gòu)域含子的排列位置常常落在兩個相鄰的具有獨立結(jié)構(gòu)或功能的多肽鏈編碼序列間與獨立空間構(gòu)型形成有關(guān)的氫鍵二硫鍵主要存在外顯子編碼的多肽鏈中蛋白質(zhì)中重復(fù)的外顯子多肽鏈產(chǎn)物總和重復(fù)結(jié)構(gòu)或功能單元對應(yīng)非同源基因中同源的外顯子多肽鏈產(chǎn)物具有相似結(jié)構(gòu)或功能。功能域加倍：編碼結(jié)構(gòu)域的基因區(qū)段可因不等交換或DNA加倍使拷貝增加，進(jìn)而發(fā)生突變。原核生物DNA水平轉(zhuǎn)移：自私操縱子，非必須基因在不斷獲取丟失中趨向組成功能協(xié)調(diào)和便于共調(diào)節(jié)的操縱子轉(zhuǎn)化。真核生物

38、：逆轉(zhuǎn)錄病毒。重復(fù)基因突變后的命運：趨異成為新基因調(diào)控序列的突變而擁有新的表達(dá)模式處于進(jìn)化之中與祖先基因在功能上重疊，表現(xiàn)為冗余基因喪失功能成為假基因丟失。冗余基因：重復(fù)后多余出來的基因，包括：年輕的重復(fù)基因正在向新功能過渡的保留部分功能重疊的同源基因包括：直系：不同物種中起源于同一祖先的基因；共生：加倍產(chǎn)生的重復(fù)基因。三、 非編碼序列的擴(kuò)非編碼序列包括：高度重復(fù)序列轉(zhuǎn)座因子，逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子+DNA轉(zhuǎn)座子，分布在整個基因組其他的基因間和含子中的非編碼序列。轉(zhuǎn)座因子TE對基因組進(jìn)化的影響：促使染色體區(qū)段的重組和交換；提供轉(zhuǎn)錄調(diào)控原件；增添前體mRNA的剪接信號和加尾信號；提供新的蛋白質(zhì)的編碼序列。序列擴(kuò)途徑：基因組或染色體區(qū)段的重復(fù)轉(zhuǎn)座子的活化增加拷貝。含子起源：I/II/III型起源于RNA，爭論圍繞在GU-AG含子含子早起源假說：在生命起源早期就存在，隨進(jìn)化丟失