南昌大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)復(fù)習(xí)資料

系統(tǒng)生物學(xué)復(fù)習(xí)題一、名詞解釋同源性（homology）：進(jìn)化過(guò)程中源于同一祖先的分支之間的關(guān)系。在進(jìn)化上或個(gè)體發(fā)育上的共同來(lái)源而呈現(xiàn)的本質(zhì)上的相似性，但其功能不一定相同。直系同源：指的是不同物種之間的某一部分具有的同源性，不是整個(gè)物種之間的對(duì)比，只是其中的某些基因序列例如蛋白質(zhì)的同源性，DNA序列的同源性。并系同源：同一個(gè)基因組中有不同功能的同源基因，通過(guò)基因組、基因復(fù)制等過(guò)程形成。分子鐘：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)同源蛋白質(zhì)氨基酸順序或DNA核甘酸序列取代的比率有根樹(shù)和無(wú)根樹(shù)：有根樹(shù)是具有方向的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)（phylogenetictree），包含唯一的節(jié)點(diǎn)，將其作為樹(shù)中所有物種的最近共同祖先。把有根樹(shù)去掉根即成為無(wú)根樹(shù)。無(wú)根樹(shù)是沒(méi)有方向的，其中線(xiàn)段的兩個(gè)演化方向都有可能。分子系統(tǒng)樹(shù)：根據(jù)生物大分子的序列資料建立起來(lái)的、用圖解法表示的、類(lèi)似樹(shù)狀的分子進(jìn)化模型。分子進(jìn)化（molecularevolution）:生物進(jìn)化過(guò)程中生物大分子的演變現(xiàn)象。主要包括蛋白質(zhì)分子的演變、核酸分子的演變和遺傳密碼的演變。同源性搜索（Blast）：應(yīng)用最廣泛的序列相似性搜索工具。NCBI：美國(guó)國(guó)立生物信息中心。全球最大的生物信息資源中心序列比對(duì)（alignment）：為確定兩個(gè)或多個(gè)序列之間的相似性以至于同源性，而將它們按照一定的規(guī)律排列。分子系統(tǒng)學(xué)：通過(guò)對(duì)生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸等）的結(jié)構(gòu)、功能等的進(jìn)化研究，來(lái)闡明生物各類(lèi)群（包括已絕滅的生物類(lèi)群）間的譜系發(fā)生關(guān)系的一門(mén)學(xué)科。轉(zhuǎn)導(dǎo)：由噬菌體將一個(gè)細(xì)胞的基因傳遞給另一細(xì)胞的過(guò)程。它是細(xì)菌之間傳遞遺傳物質(zhì)的方式之一。非編碼RNA：除mRNA外的其他所有RNA（不參與編碼蛋白質(zhì)的RNA）。snRNA基因：核內(nèi)小RNA，它是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程中RNA剪接體的主要成分。兩點(diǎn)雜交：是基因定位最基本的一種方法，它首先通過(guò)一次雜交和一次用隱性親本測(cè)交來(lái)確定兩對(duì)基因是否連鎖，然后再根據(jù)交換值來(lái)確定它們?cè)谕蝗旧w上的位置。密碼子偏愛(ài)：不同生物對(duì)編碼同一氨基酸的不同密碼子使用頻率不同。轉(zhuǎn)錄組：廣義上指某一生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合，包括信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA及非編碼RNA；狹義上指所有mRNA的集合。基因組：一套染色體中的完整的DNA序列，包括其全部的遺傳信息。RFLP：指基因型之間限制性片段長(zhǎng)度的差異，這種差異是由限制性酶切位點(diǎn)上堿基的插入、缺失、重排或點(diǎn)突變所引起的。啟動(dòng)子：位于結(jié)構(gòu)基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確的結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性?；驆u：是有橫向起源跡象的一部分基因組。一個(gè)基因島可以與多種生物功能相關(guān)，能與共生或病原機(jī)理相關(guān)，與生物體的適應(yīng)性相關(guān)等。snoRNA基因：是最早在核仁發(fā)現(xiàn)的小RNA，稱(chēng)作小核仁RNA，最初發(fā)現(xiàn)它們的生物功能是用來(lái)修飾rRNA的。MicroRNA：是一類(lèi)21~23nt的小RNA，其前體大概是70~100nt左右，形成標(biāo)準(zhǔn)的stem結(jié)構(gòu)，加工后成為21~23nt的單鏈RNA。microRNA的作用機(jī)制是與mRNA互補(bǔ)，讓mRNA沉默或者降解。孟德?tīng)柕谝欢桑河址Q(chēng)分離定律，在生物體的細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對(duì)存在，不相融合;在形成配子時(shí)，成對(duì)的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。蛋白酶體：是在真核生物和古菌中普遍存在的，在一些原核生物中也存在的一種巨型蛋白質(zhì)復(fù)合物。在真核生物中，蛋白酶體位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中。主要作用是降解細(xì)胞不需要的或受到損傷的蛋白質(zhì)。開(kāi)放閱讀框：是基因序列中的一段無(wú)終止序列打斷的堿基序列，可編碼相應(yīng)的蛋白。質(zhì)粒：存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。內(nèi)含子：斷裂基因的非編碼區(qū)，可被轉(zhuǎn)錄，但在mRNA加工過(guò)程中被剪切掉，故成熟mRNA上無(wú)內(nèi)含子編碼序列。細(xì)菌人工染色體：是指一種以F質(zhì)粒(F-plasmid)為基礎(chǔ)建構(gòu)而成的細(xì)菌染色體克隆載體，常用來(lái)克隆150kb左右大小的DNA片段，最多可保存300kb個(gè)堿基對(duì)。二、簡(jiǎn)答題.NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)提供的同源性搜索（BLAST）有哪些主要類(lèi)型，它們查詢(xún)數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)分別是什么？答:類(lèi)型：blastp,blastn,blastx,tblastn,tblastx。查詢(xún)數(shù)據(jù)：蛋白質(zhì)，核甘酸，蛋白質(zhì)，核甘酸（翻譯），核甘酸（翻譯）目標(biāo)數(shù)據(jù)：蛋白質(zhì)，核甘酸，核甘酸（翻譯），蛋白質(zhì)，核甘酸（翻譯）.什么是中性突變學(xué)說(shuō)，它的主要觀點(diǎn)有哪些？答：中性突變學(xué)說(shuō)認(rèn)為分子水平上的大多數(shù)突變是中性或近中性的其 主 要 觀 點(diǎn) 是（1）分子水平上種內(nèi)遺傳變異的大部分是中性的，分子進(jìn)化的主角是中性突變口1（2）分子水平上的生物進(jìn)化主要是選擇中性、或近于中性的突變基因隨機(jī)固定的結(jié)果.1（3）生物進(jìn)化的速率是由分子本身的突變率來(lái)決定的..中性突變理論的貢獻(xiàn)。答：中性學(xué)說(shuō)打破了以達(dá)爾文為代表的自然選擇學(xué)說(shuō)，在當(dāng)時(shí)引起學(xué)術(shù)學(xué)界的相當(dāng)大的反響，甚至神學(xué)也參和進(jìn)來(lái)，其影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了群體遺傳學(xué)，甚至進(jìn)化生物學(xué)范圍。隨著生物學(xué)科的發(fā)展和大規(guī)模物種的基因組測(cè)序工作的展開(kāi)，中性學(xué)說(shuō)在得到更多數(shù)據(jù)的支持，其正確、有效將得到更好的認(rèn)識(shí)。.請(qǐng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建的基本步驟。答：1.多序列比對(duì)；2.選擇建樹(shù)方法及替代模型；3.建立進(jìn)化樹(shù)；4.進(jìn)化樹(shù)評(píng)估有根樹(shù)是由外類(lèi)群來(lái)置根的，請(qǐng)問(wèn)什么是外類(lèi)群，如何選擇外類(lèi)群？.什么是外類(lèi)群，如何選擇外類(lèi)群？答：外類(lèi)群是指為了探知內(nèi)類(lèi)群（指定被研究的對(duì)象）的演化關(guān)系而借助比較的外部類(lèi)群,它與內(nèi)類(lèi)群在演化關(guān)系上是最為接近的類(lèi)群,具有最相近的祖先,且在進(jìn)化程度上低于內(nèi)類(lèi)群。如何選擇：選擇一個(gè)或多個(gè)已知與分析序列關(guān)系較遠(yuǎn)的序列作為外類(lèi)群；外類(lèi)群可以輔助定位樹(shù)根；外類(lèi)群序列必須與剩余序列關(guān)系較近，但外類(lèi)群序列與其他序列間的差異必須比其他序列之間的差異更顯著。.簡(jiǎn)述距離法或最大簡(jiǎn)約法構(gòu)建系統(tǒng)樹(shù)的原理。答：距離法：首先通過(guò)各個(gè)物種之間的比較，根據(jù)一定的假設(shè)（進(jìn)化距離模型）推導(dǎo)得出分類(lèi)群之間的進(jìn)化距離，構(gòu)建一個(gè)進(jìn)化距離矩陣，分別依次將序列合并聚類(lèi)，構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)。最大簡(jiǎn)約法：奧卡姆哲學(xué)原理：解釋一個(gè)過(guò)程的最好的理論是所需假設(shè)數(shù)目最少的。.如何理解分子進(jìn)化速率的恒定性。答：分子進(jìn)化速率的恒定性是指核酸或蛋白質(zhì)等生物大分子在進(jìn)化的過(guò)程中堿基或氨基酸發(fā)生替換的頻度，它是測(cè)定生物大分子進(jìn)化快慢的尺度，時(shí)間以年為單位。它是在整個(gè)漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程后得出的結(jié)論。.分析物種間系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系時(shí)，分子數(shù)據(jù)相對(duì)于形態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)有哪些優(yōu)點(diǎn)？分子系統(tǒng)學(xué)研究的一般步驟是什么？■分子系統(tǒng)學(xué)研究的一般步驟分子系統(tǒng)學(xué)研究:的主要方法是根據(jù)分子生物學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建生物類(lèi)群的譜系發(fā)生樹(shù).它一般包括以下程序：1,確定所要分析的生物類(lèi)群，選擇該類(lèi)群中相關(guān)亞類(lèi)群的一些代表種類(lèi)；2、選擇合適的生物大分子『設(shè)法獲得它們的序列數(shù)據(jù)或其它相關(guān)數(shù)據(jù)；3、對(duì)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)或其它的數(shù)學(xué)處理；4、利用相美軟件構(gòu)建系統(tǒng)樹(shù)）5、對(duì)構(gòu)建的系統(tǒng)樹(shù)做相應(yīng)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析以檢驗(yàn)系答:「.什么是分子進(jìn)化速率？在分析不同分類(lèi)等級(jí)的類(lèi)群間進(jìn)化關(guān)系時(shí)，如何選擇不同進(jìn)化進(jìn)化速率的大分子？答：分子進(jìn)化速率是指核酸或蛋白質(zhì)等生物大分子在進(jìn)化的過(guò)程中堿基或氨基酸發(fā)生替換的頻度。.當(dāng)我們要克隆控制某個(gè)性狀的基因時(shí)，如何利用分子標(biāo)記和遺傳圖對(duì)控制該性狀的基因進(jìn)行定位？答：原位染色體作圖.DNA測(cè)序的物理間隙物理間隙的情況比較紅雜：所瑕物理間隙系指構(gòu)建基的組文厚時(shí)被丟失的DNA序列，它們從已利的克隆群體中永久性地消失口物理間隙產(chǎn)生的原因可能是；①由于特殊的隨掛組成，如染色體著理粒K的離度幣:笑序列缺少合適的的切位卓，堆以獲得大分子?則A克隆、②在克隆載體中，哥度重復(fù)序列很小穩(wěn)定，在擴(kuò)增中容翳丟失口③.某些基因的我這嚴(yán):物對(duì)宿主菌具答：…「 ! ：???:i-：?, '■一?<.哪些證據(jù)顯示現(xiàn)代人起源于非洲?答：線(xiàn)粒體夏娃假說(shuō)和Y染色體追蹤。.請(qǐng)問(wèn)microRNA有哪些生物學(xué)功能？答：miRNA序列(其基因位置和序列高度保守)、結(jié)構(gòu)、豐度和表達(dá)方式的多樣性使其可能作為mRNA表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，從而在以下生命過(guò)程中起著重要的調(diào)控作用：【細(xì)胞發(fā)育細(xì)胞增殖細(xì)胞凋亡細(xì)胞分化】【應(yīng)激反應(yīng)】【病毒感染】【脂肪代謝】【癌癥心臟病】.人類(lèi)基因組測(cè)序計(jì)劃有哪些重大事件？1953 Crick和Watson提出DNA雙螺旋模型1968 獲得第一個(gè)純化的限制酶1973 發(fā)表仙臺(tái)病毒SV40基因組限制酶位點(diǎn)物理圖，報(bào)道第一個(gè)質(zhì)粒DNA克隆1977 MaxamGilbert和SangerDNA測(cè)序方法誕生，發(fā)現(xiàn)斷裂基因1984 發(fā)明分離大分子DNA的脈沖電場(chǎng)凝膠電泳(pulsed-Geldgelcleclrophoresis)裝置1986 熒光標(biāo)記測(cè)序法誕生1987 第一份人類(lèi)遺傳連鎖圖和大腸桿菌基因組物理圖發(fā)表，報(bào)道YAC克隆技術(shù)1988 自動(dòng)PCR儀誕生1989 提出STS概念1992 BAC克隆技術(shù)問(wèn)世1993 PAC克隆技術(shù)問(wèn)世1995 鳥(niǎo)槍法完成流感嗜血桿菌基因組測(cè)序，發(fā)表人類(lèi)基因組YAC重疊群物理圖和STS物理圖1996 完成薛母基因組和第一個(gè)古細(xì)窗詹氏甲烷球菌基因組測(cè)序*1997 完成大腸桿菌基因組測(cè)序言：1999CeleraGenomics宣布該公司的人類(lèi)基因組測(cè)序計(jì)劃，完成人類(lèi)22號(hào)染色體測(cè)序2000完成果蠅基因組測(cè)序，國(guó)際人類(lèi)基因組測(cè)序聯(lián)合體與CeleraGenomics聯(lián)合宣布完成人類(lèi)基因組草圖序列2001 完成第一個(gè)植物擬南芥基因組測(cè)序2002 完成第一個(gè)谷類(lèi)作物水稻基因組草圖序列2004 啟動(dòng)人類(lèi)基因組單倍型計(jì)劃2005 發(fā)表黑猩猩基因組草圖序列2008 啟動(dòng)國(guó)際千人基因組測(cè)序計(jì)劃15.mRNA可變剪接有何生物學(xué)意義？答：1.在不改變基因中DNA序列的前提下提高編碼序列的利用效率.并非所有可變剪接的mRNA都具有編碼功能或其他生物學(xué)功能.目前無(wú)法從基因編碼序列預(yù)測(cè)可變剪接.進(jìn)化過(guò)程中重復(fù)基因有哪幾種不同的命運(yùn)？重復(fù)基因的命運(yùn)只有兩種結(jié)局，存留或淘汰口除少數(shù)重復(fù)基因可產(chǎn)生新的功能外，大多數(shù)重復(fù)基因最終都將出局n重復(fù)基因出現(xiàn)之后，多余的拷貝通常會(huì)發(fā)生各種突變，在自然選擇的作用下，有如下幾種歸宿：①由于編碼序列趨異成為具有新的生物活性的基因；②由于調(diào)控序列的突變成為獲得新的表達(dá)模式的基因：③處于進(jìn)化之中與祖先基因在功能上重疊，答：功能上衣現(xiàn)為匕余內(nèi)基,N；④度支功能成為以掂囚；⑤1：船『的世詁事件中去失.同源性、一致性和相似性這三個(gè)概念有何聯(lián)系和區(qū)別？答：同源性：源于同一祖先但序列已經(jīng)發(fā)生變異的序列之間的關(guān)聯(lián)性一致性：同源DNA序列的同一堿基位置上相同的堿基成員，或蛋白質(zhì)中同一氨基酸位置上相同氨基酸的比例相似性：同源蛋白質(zhì)的一致性氨基酸和可取代的相似氨基酸的比例相似性和同源性：相似性和同源性是兩個(gè)完全不同的概念。同源序列是指從某一共同祖先經(jīng)過(guò)趨異進(jìn)化而形成的不同序列。相似性是指序列比對(duì)過(guò)程中檢測(cè)序列和目標(biāo)序列之間相同堿基或氨基酸殘基序列所占比例的大小。當(dāng)兩條序列同源時(shí)，它們的氨基酸或核甘酸序列通常有顯著的一致性。如果兩條序列有一個(gè)共同的進(jìn)化祖先，那么它們是同源的。這里不存在同源性的程度問(wèn)題，兩條序列要么是同源的要么是不同源的。.siRNA和microRNA有何區(qū)別？與miRNA有許多不同之處：①來(lái)源不同。niiRNA來(lái)源于前體mRNA,siRNA來(lái)源于雙鏈RNA。②加工方式不同。miRNA是由前體mRNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)切離后再加工而成，siRNA直接由雙鏈RNA酶切加工生成。③保守性不同°miRNA在物種間顯示很強(qiáng)的保守性，siRNA在物答：種叫JLF沒(méi)有任何保守性:.19.細(xì)胞有哪兩種方法來(lái)處理不需要的蛋白質(zhì)？請(qǐng)分別加以說(shuō)明。蛋白質(zhì)的降解是一種破壞性的行為，必須在特定的時(shí)間與限定的空間內(nèi)進(jìn)行口細(xì)胞采用兩種方法處理不需要的蛋白質(zhì)，?個(gè)是溶酶體(ly^orne),這是一種由膜包裹的細(xì)胞器&溶醵體的任務(wù)主要是降解侵入細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)，通過(guò)胞飲方式將外來(lái)的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體中，然后由蛋內(nèi)酶消化。另一個(gè)系統(tǒng)為蛋白酶體(proteasome)f它只負(fù)責(zé)清除細(xì)胞內(nèi)被指令降解答：：的或白房井由所有代細(xì)胞都與這斯可降解強(qiáng)日質(zhì)的系統(tǒng)，如知黃利未成熟.的幻卸胞即玦少溶酶體，它們主要利用蛋白酶體清除不再需要的蛋白質(zhì)或因突變、錯(cuò)誤折疊和變性而失去功DNAi甲基化質(zhì)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn).在空胞尚、細(xì)胞核二遍粕體和葉綠體中都市卜銜白陶體負(fù)責(zé)蛋|'［房的清除工作口下面我們討論蛋白酶體的工作機(jī)制，它牽涉到泛素(ubiquitin)、靶蛋白與蛋白酶20.請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明焦磷酸測(cè)序法的基本原理和操作方法。①反應(yīng)底物有△種脫氧棱甘酸(dA7PTdCTP,4CTP和，UT2一每次反應(yīng)只添加一種核行酸；②當(dāng)發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí).選中的核甘酸連接的一個(gè)核甘酸，釋放一個(gè)焦磷酸③稗放的焦磷酸在=磷酸服皆疏酸化旃的催化下坷反應(yīng)池中的HATP類(lèi)似物5'-璘敢化硫酸腺□:(rlAnVzS)反應(yīng)生成等摩爾量的ATP；④反應(yīng)池中的熒光素酶催化ATP與熒光素門(mén)答：」：?：！.? 「■.一二'I' I'.物理與化學(xué)誘變劑產(chǎn)生突變的方式有哪些?誘變劑可以下列不同方式產(chǎn)生突變：①某些誘變劑是堿基類(lèi)似物(haseanakg),可作為底物在新鏈DNA復(fù)制時(shí)摻人口②某些誘變劑可直接作用于DNA,引起結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致模板鏈的錯(cuò)誤復(fù)制。③間接作用于DNA,它們本身并不影響DNA的結(jié)構(gòu)，但可使細(xì)胞合成如過(guò)氧化物類(lèi)的答:化學(xué)初互產(chǎn)牛突交效電.:.細(xì)胞如何進(jìn)行mRNA的正確定位？答：細(xì)胞進(jìn)行mRNA的正確定位方法有4種。局部合成；局部保護(hù)性降解：保證mRNA處在正確位置；擴(kuò)散：被動(dòng)轉(zhuǎn)移；局部錨定：主動(dòng)轉(zhuǎn)移.生物的密碼子有哪些共同特點(diǎn)？答：通用性：說(shuō)明地球上的生物具有共同起源。兼并性：多個(gè)密碼子具有同一含義。搖擺：密碼子第3堿基選擇不同堿基配對(duì)，嚴(yán)謹(jǐn)性低。偏愛(ài)：不同生物對(duì)編碼同一氨基酸的不同密碼子使用頻率不同。偏離：同一密碼子在不同場(chǎng)合具有不同含義。正反義轉(zhuǎn)錄物.堿基配對(duì)有什么生物學(xué)意義？答：堿基配對(duì)保證DNA復(fù)制過(guò)程中的穩(wěn)定性，使遺傳物質(zhì)能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行信息的傳遞.蛋白質(zhì)為什么有鹽溶和鹽析現(xiàn)象？這與它雙電層結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？答：.蛋白質(zhì)組的主要研究技術(shù)有那些，各技術(shù)的主要步驟和技術(shù)原理是怎樣的？答：蛋白質(zhì)組的主要研究技術(shù)有雙向凝膠電泳、生物質(zhì)譜、生物信息技術(shù)、生物芯片技術(shù)和酵母雙雜交系統(tǒng)技術(shù)。.什么是層析技術(shù)？吸附層析和分配層析的原理是怎樣的？答:層析技術(shù)是指利用物質(zhì)在固定相與流動(dòng)相之間不同的分配比例，達(dá)到分離目的的技術(shù)方法。吸附層析：以固體吸附劑為固定相，以有機(jī)溶劑或緩沖液為流動(dòng)相構(gòu)成柱的一種層析方法。其原理是利用吸附劑對(duì)混合試樣各組分的吸附力不同而使各組分分離。當(dāng)采用溶劑洗脫時(shí)，發(fā)生一系列吸附一解吸一再吸附一再解吸的過(guò)程，吸附力較強(qiáng)的組分，移動(dòng)的距離小，后出柱；吸附力較弱的組分，移動(dòng)的距離大，先出柱。分配層析：利用固定相與流動(dòng)相之間對(duì)待分離組份溶解度的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的一種層析方法。分配層析過(guò)程本質(zhì)上是組分分子在固定相和流動(dòng)相之間不斷達(dá)到溶解平衡的過(guò)程。.請(qǐng)敘述系統(tǒng)生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容答：系統(tǒng)生物學(xué)是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分（基因、mRNA、蛋白質(zhì)等）的構(gòu)成，以及在特定條件下這些組分間相互關(guān)系，并通過(guò)計(jì)算生物學(xué)建