2024年基因組學(xué)考點(diǎn)復(fù)習(xí)

基因組學(xué)考點(diǎn)復(fù)習(xí)緒論基因組學(xué)的發(fā)展歷史和現(xiàn)實(shí)狀況（人類基因組計(jì)劃HGP）答:人類基因組計(jì)劃與20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始醞釀，1989年美國(guó)正式資助，6月宣布完畢人類基因草圖。人類基因組計(jì)劃是一項(xiàng)世界范圍的科研項(xiàng)目，有六個(gè)國(guó)家16個(gè)單位參與，中國(guó)是其中之一。人類基因組測(cè)序計(jì)劃原定于結(jié)束，由于采用某些新的技術(shù)提前3年完畢。國(guó)際人類基因組測(cè)序聯(lián)合體公布的人類基因組草圖覆蓋了整個(gè)基因組的86.8%，包括常染色質(zhì)區(qū)域的97%。截止.1.31，國(guó)際上已完畢的和正在進(jìn)行的基因組測(cè)序計(jì)劃共12251個(gè)，包括真核生物，真細(xì)菌和古細(xì)菌?；蚪M學(xué)的研究?jī)?nèi)容答:Genomics:Thestudiesofthestructureandfunctionofgenomes.Structureandsequenceofgenomes;Functionofgenomics;Appliedgenomics.什么是基因組Genome、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組答：Genome：Theentiretyofanorganism'shereditaryinformation.ItisencodedeitherinDNAor,formanytypesofvirus,inRNA.轉(zhuǎn)錄組：RNAcopiesoftheactiveprotein-codinggenes。蛋白質(zhì)組：Thecell’srepertoireofproteins遺傳作圖遺傳作圖的分子標(biāo)識(shí)類型（RFLP、STR/VNTR/Microsatellite、SNP）、分布特性和作圖措施答：RFLP：Restrictionfragmentlengthpolymorphisms,限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性；VNTR：小衛(wèi)星序列STR:微衛(wèi)星序列SNP：?jiǎn)魏塑账岫鄳B(tài)性singlenucleotidepolymorphisms衛(wèi)星、小衛(wèi)星、微衛(wèi)星的區(qū)別答：衛(wèi)星的構(gòu)成單位是短堿基序列，衛(wèi)星序列位于染色體的異染色質(zhì)區(qū)；小衛(wèi)星在染色體上分布于常染色質(zhì)區(qū)；微衛(wèi)星反復(fù)單位僅2-5bp，也位于常染色質(zhì)區(qū)。SNP的高通量檢測(cè)技術(shù)有哪些答：（1）、未知SNP的發(fā)現(xiàn)：即通過(guò)找尋未知的SNP，并對(duì)其分析以確定此SNP與遺傳疾病的關(guān)系；（2）已知SNP的遺傳分型：即對(duì)不一樣人群的SNP遺傳多樣性進(jìn)行檢測(cè)或?qū)σ阎虏』虻倪z傳病進(jìn)行診斷。個(gè)體基因身份鑒定的原理（STR）和應(yīng)用（法醫(yī)、親子鑒定等）答：ThePCRproductsarethenseparatedbyeithergelelectrophoresisorcapillaryelectrophoresis.采用品有國(guó)際原則的13-16個(gè)關(guān)鍵STR位點(diǎn)進(jìn)行DNA檢測(cè)，綜合這些位點(diǎn)信息，個(gè)人的個(gè)體識(shí)別率已超過(guò)仟億分之一，即1000億人之間不會(huì)有兩個(gè)個(gè)體的STR基因型發(fā)生反復(fù)，完全可以進(jìn)行個(gè)人同一認(rèn)定。在遭遇意外事故、失散、財(cái)產(chǎn)繼承、試管嬰兒、骨髓移植、克隆器官或克隆生命體等原因引起的需要進(jìn)行個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定中，基因身份證將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。遺傳圖譜偏高的原因（遺傳作圖的局限性）答：Mapresolutiondependson：samplesizeforcrossbreed；quantificationofpolymorphicmarkers.Limitedaccuracy：Recombinationhotspot；Exchangefrequencydifferencesbetweengenders；Numerousexchangesbetweentwolocus個(gè)體基因組中多態(tài)性的體現(xiàn)形式（SNP、Indel、STR、Structuralvariation）答：SNP：同一種體或不一樣個(gè)體基因組中等位位點(diǎn)上的單核苷酸堿基不一樣。對(duì)于二倍體生物，等位位點(diǎn)上的SNP有雜合、純合之分。物理作圖遺傳作圖和物理作圖在作圖原理、標(biāo)識(shí)類型、標(biāo)識(shí)措施、圖距單位上的差異和聯(lián)絡(luò)（1cM約相稱于1Mb）答：作圖原理：區(qū)別：遺傳作圖采用遺傳學(xué)分析措施將基因或其他DNA分子標(biāo)識(shí)標(biāo)定在染色體上構(gòu)建連鎖圖；物理作圖采用分子生物學(xué)技術(shù)直接將DNA分子標(biāo)識(shí)基因或克隆標(biāo)定在基因組的實(shí)際位置所構(gòu)建的位置圖。聯(lián)絡(luò)：它們都是確定基因或DNA分子標(biāo)識(shí)在染色體上的排列位置標(biāo)識(shí)類型：遺傳作圖的標(biāo)識(shí)類型有性狀、基因或DNA分子標(biāo)識(shí)；物理作圖有限制性作圖、基于克隆的基因組作圖、熒光原位雜交作圖和序列標(biāo)簽位點(diǎn)。聯(lián)絡(luò)：由于措施的局限性，遺傳圖和物理圖均會(huì)產(chǎn)生某些偏差，通過(guò)共同的做圖標(biāo)識(shí)可以互相校正，由此獲得愈加精確的基因組連鎖圖。標(biāo)識(shí)措施：區(qū)別：遺傳圖：RFLP\SSLP\SNP物理圖：Gene、Restrictionsite、STS、FISH圖距單位：遺傳圖：厘摩（CM）物理圖：依作圖措施而異。聯(lián)絡(luò)：都與互換率有關(guān)。物理作圖從尺度分為哪幾種答：Cytogeneticmapping、Restrictionmapping、FISH、RHmapping、Clonebasedmapping輻射雜交作圖的原理和合用性答：Radiationhybrid(RH)map:AgenomemapinwhichSTSsarepositionedrelativetooneanotheronthebasisofthefrequencywithwhichtheyareseparatedbyradiation-inducedbreaks.（作圖需要已知序列的STS和一套輻射雜種細(xì)胞系，作圖後得到STS之間的圖距。）Thefrequencyisassayedbyanalysingapanelofhuman–hamsterhybridcelllines,eachproducedbylethallyirradiatinghumancellsandfusingthemwithrecipienthamstercellssuchthateachcarriesacollectionofhumanchromosomalfragments.熒光原位雜交的原理答：ThepositionatwhichtheprobehybridizestothechromosomalDNAisvisualizedbydetectingthefluorescentsignalemittedbythelabeledDNA.限制性作圖原理：與RFLP的區(qū)別答：comparethefragmentsizesproducedwhenaDNAmoleculeisdigestedwithtwodifferentrestrictionenzymestodecidetherestrictionsiteofthetwoenzymesintheDNAmolecule.HGP原則克隆載體BAC的構(gòu)造答：pBAC為mini-F的衍生質(zhì)粒。OriS和repE基因介導(dǎo)F因子的單向復(fù)制，parA和parB維持低水平質(zhì)?？截悢?shù)，每個(gè)基因組約1-2個(gè)拷貝。CosN為λ噬菌體末端酶專一性切割位點(diǎn)，loxP為P1Cre蛋白作用位點(diǎn)，均可將環(huán)狀BACDNA轉(zhuǎn)變?yōu)榫€型分子，便于物理圖繪制。HindIII和BamHI為外源DNA插入位置，兩側(cè)的NotI位點(diǎn)可用于直接檢測(cè)克隆的大分子DNA。什么是STS，哪些序列適合作為STS？答：STSareshortsequencesthatareoperationallyuniqueinthegenomeandareusedtogeneratemappingreagents.ESTs(expressedsequencetags)、SSLP、Randomgenomicsequeces基因組測(cè)序第一代基因組測(cè)序的方略：克隆重疊群法和鳥槍法第一代人類基因組測(cè)序測(cè)了多少條染色體（24條）克隆重疊群（Clonecontigs）和支架（Scaffold）的含義克隆重疊群：一群互相重疊的克隆或DNA序列，可以是草圖序列或精確序列，包括持續(xù)的或不持續(xù)的DNA序列支架：一組錨定在染色體上的重疊群，內(nèi)部含間隙或不含間隙怎樣運(yùn)用克隆指紋構(gòu)建contigs：由于BAC（細(xì)菌人工染色體）克隆DNA可以大規(guī)模機(jī)械化制備，酶切核電用凝膠分離，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)酶切片段的掃描識(shí)別，可對(duì)BAC克隆進(jìn)行大范圍的指紋比對(duì)和排列，由此迅速構(gòu)建指紋重疊群鳥槍法基因組測(cè)序的含義、局限性和合用性含義：將整個(gè)基因組DNA打斷成小片段後將其克隆到質(zhì)粒載體中，然後隨機(jī)挑取克隆對(duì)插入片段進(jìn)行測(cè)序，并以獲得的測(cè)序序列構(gòu)建重疊群，進(jìn)而搭建序列支架，最終以分子標(biāo)識(shí)為向?qū)⑿蛄绣^定到基因組整合圖上。局限性：1、假如基因組太大，構(gòu)造過(guò)于復(fù)雜，序列組裝的起始階段工作量非常大，必須對(duì)所有已知小片段序列進(jìn)行分析，找出共有序列組裝成很小的重疊群。序列組裝時(shí)也許會(huì)將反復(fù)基因過(guò)濾掉從而丟失許多重要信息；2、存在大量難以彌補(bǔ)的間隙，這些間隙所處的物理圖位置難以判斷，給序列彌補(bǔ)帶來(lái)很大麻煩合用性：鳥槍法長(zhǎng)處在于測(cè)序速度快，并且無(wú)需提供有關(guān)的遺傳圖和物理圖，此外全基因組鳥槍法測(cè)序覆蓋面較大，有些在作圖法中遺漏的基因可在鳥槍法測(cè)序中發(fā)現(xiàn)。測(cè)序的覆蓋率（Coverage）和深度（Depth）測(cè)序深度：指測(cè)序得到的總堿基數(shù)與待測(cè)基因組大小的壁紙。假設(shè)一種基因大小為2M，測(cè)序深度為10%，那么獲得的總數(shù)據(jù)量為20M。覆蓋度：指測(cè)序獲得的序列占整個(gè)基因組的比例。由于基因組中的高GC、反復(fù)序列等復(fù)雜構(gòu)造的存在，測(cè)序最終拼接組裝獲得的序列往往無(wú)法覆蓋所有的區(qū)域，這部分沒(méi)有獲得的區(qū)域就稱為Gap，例如一種細(xì)菌基因組測(cè)序，覆蓋度是98%，那么尚有2%的序列區(qū)域是沒(méi)有通過(guò)測(cè)序獲得的。第二代高通量基因組測(cè)序的三巨頭及其基本原理：Roche454GS：焦磷酸光點(diǎn)測(cè)序原理：在DNA聚合酶、ATP硫酸化酶、熒光素酶和ATP雙磷酸酶的作用下，將每一種dNTP的聚合與一次化學(xué)發(fā)光信號(hào)的釋放偶聯(lián)起來(lái)，通過(guò)檢測(cè)化學(xué)發(fā)光信號(hào)的有無(wú)和強(qiáng)度，到達(dá)實(shí)時(shí)檢測(cè)DNA序列的目的。IlluminaGA：將基因組DNA的隨機(jī)片段附著到光學(xué)透明的玻璃表面（即Flowcell），這些DNA片段通過(guò)延伸和橋式擴(kuò)增後，在Flowcell上形成了數(shù)以億計(jì)Cluster，每個(gè)Cluster是具有數(shù)仟份相似模板的單分子簇。然後運(yùn)用帶熒光基團(tuán)的四種特殊脫氧核糖核苷酸，通過(guò)可逆性終止的邊合成邊測(cè)序（Sequencing-by-synthesis,SBS）技術(shù)看待測(cè)的模板DNA進(jìn)行測(cè)序。ABISoLid：用連接法測(cè)序獲得基于“雙堿基編碼原理”的SOLiD顏色編碼序列，隨即的數(shù)據(jù)分析比較原始顏色序列與轉(zhuǎn)換成顏色編碼的reference序列，把SOLiD顏色序列定位到reference上，同步校正測(cè)序錯(cuò)誤，并可結(jié)合原始顏色序列的質(zhì)量信息發(fā)現(xiàn)潛在SNP位點(diǎn)?；蚪M序列拼接的難點(diǎn)在于：反復(fù)序列和缺口（序列缺口和物理缺口）；兩類缺口的含義和彌補(bǔ)措施：序列間隙：指測(cè)序時(shí)遺漏的序列，這些序列仍然保留在尚未挑選到的克隆中。彌補(bǔ)：首先搜集所有已知間隙兩側(cè)的序列，由此設(shè)計(jì)專一性探針，從基因組文庫(kù)中篩選陽(yáng)性克隆，再由篩選到的陽(yáng)性克隆PCR擴(kuò)增，進(jìn)行克隆和測(cè)序。物理間隙：指構(gòu)建基因組文庫(kù)時(shí)被丟失的DNA序列，它們從已經(jīng)有的克隆群體中永久性地消失。彌補(bǔ)：1、運(yùn)用一種不一樣的載體重新構(gòu)建一種基因文庫(kù)，以間隙兩側(cè)重疊群末端序列作為探針篩選第二個(gè)文庫(kù)；2、運(yùn)用PCR措施，將不一樣重疊群末端序列作為引物兩兩配組擴(kuò)增基因組DNA目前已完畢全基因組測(cè)序的物種大體有多少（多種）基因組概貌病毒基因組的構(gòu)成和復(fù)制方略的多樣性（以、和為例）構(gòu)成：核酸：DNA/RNA；基因組的形狀：線性、環(huán)形、片段；核酸鏈：雙鏈、單鏈、部分雙鏈（單鏈RNA有正反鏈的區(qū)別）復(fù)制方略多樣性：流感病毒FLU:流感病毒的基因組是多節(jié)段ss（-）RNA,復(fù)制時(shí)多種片段是作為一種整體一起復(fù)制的，反義鏈RNA先在RNA聚合酶作用下逆轉(zhuǎn)錄出正義RNA鏈，結(jié)合形成雙鏈DNA後整合到宿主染色體上擴(kuò)增出子代病毒mRNA和子代核酸。乙肝病毒HBV：乙肝病毒的基因組是由兩條螺旋的DNA鏈圍成的一種環(huán)形構(gòu)造。其中一條較長(zhǎng)負(fù)鏈已經(jīng)形成完整的環(huán)狀；另一條長(zhǎng)度較短的正鏈，呈半環(huán)狀。在感染肝細(xì)胞之後，這條半環(huán)狀的DNA鏈要以負(fù)鏈為模板，在乙肝病毒DNA聚合酶的作用下延長(zhǎng)，最終形成完整的環(huán)狀，然後再以此為模板進(jìn)行DNA復(fù)制。艾滋病毒HIV：其基因組是ss（+）RNA，復(fù)制時(shí)先有正義鏈逆轉(zhuǎn)錄形成反義鏈，再由RNA酶降解親代正義鏈，由新合成的反義鏈為模板逆轉(zhuǎn)錄出新的正義鏈，結(jié)合形成dsRNA整合到宿主細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制原核生物基因組的大小、基本特點(diǎn)（操縱子、單倍性、持續(xù)性等）原核生物基因組較小，只具有一種染色體，呈環(huán)狀或線狀，只有一種復(fù)制起點(diǎn)，一種基因組就是一種復(fù)制子。特點(diǎn)：1、基因體現(xiàn)和調(diào)控的一種完整單位，包括構(gòu)造基因、調(diào)控基因和被調(diào)控基因產(chǎn)物所識(shí)別的DNA調(diào)控原件（啟動(dòng)子等）。2、中間不被非編碼次序所打斷。3、其基因數(shù)目越靠近用DNA分子量所估計(jì)的基因數(shù)。4、功能親密有關(guān)的基因常高度集中，越簡(jiǎn)樸的生物，集中程度越高絕大部分用于編碼蛋白質(zhì)，構(gòu)造基因多為單拷貝6、構(gòu)造基因中無(wú)重疊現(xiàn)象。7、基因組中存在可移動(dòng)的DNA序列，如轉(zhuǎn)座子和質(zhì)粒等原核生物基因組元件存在側(cè)向基因轉(zhuǎn)移（Lateralgenetransfer）側(cè)向基因轉(zhuǎn)移：Transferofagenefromonespeciestoanother.菌種之間有大量橫向基因轉(zhuǎn)移：幾百到幾仟kb;細(xì)菌與古細(xì)菌之間也存在橫向基因轉(zhuǎn)移。Thepicturethatisemergingisoneinwhichprokaryoteslivinginsimilarecologicalnichesexchangegeneswithoneanotherinordertoincreasetheirindividualfitnessforsurvivalintheirparticularenvironment.Ways：Transformation；Transduction；Conjugation真核生物基因組的基本特性1、CpG島：CpG島常常出目前真核生物的管家基因的調(diào)控區(qū)，在許多基因的啟動(dòng)子或“起始”區(qū)域周圍，甲基化常常被克制，這些區(qū)域包括濃度相對(duì)較高的CpG對(duì)，與此段區(qū)域?qū)?yīng)的染色體區(qū)段一起被稱作CpG島，其長(zhǎng)度一般在幾百到幾仟核苷酸的長(zhǎng)度內(nèi)變化；2、假基因：假基因具有與功能基因相似的序列，但由于有許多突變以致失去了原有的功能，因此假基因是沒(méi)有功能的基因，常用ψ表達(dá)。存在C值矛盾：C值的大小與物種的構(gòu)造構(gòu)成和功能的復(fù)雜性沒(méi)有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系的現(xiàn)象。由于真核生物基因組染色體上存在不一樣數(shù)目的反復(fù)序列；4、反復(fù)序列：構(gòu)成基因組的DNA序列，根據(jù)其反復(fù)的頻度可分為三類。一是基因組只有一種復(fù)制序列的單一DNA，二為高度反復(fù)序列（highlyrepetitivesequence），由較短的序列105—107次直線連結(jié)而成，其中含隨體DNA等。第三為中等程度的反復(fù)序列（moderatelyrepetitivesequence），為有300—500個(gè)核苷對(duì)的大體相似的序列假基因形成的原因（常規(guī)的和加工的）1、常規(guī)假基因：DNA復(fù)制和突變引起，常位于同源基因有功能拷貝的附近，具有內(nèi)含子。無(wú)意突變：基因內(nèi)部出現(xiàn)終止密碼子；啟動(dòng)子突變失活；剪接信號(hào)缺陷；偶爾也也許通過(guò)一種有利突變而激活；2、加工的假基因：功能基因的mRNA通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生cDNA插入基因組形成，無(wú)內(nèi)含子。無(wú)啟動(dòng)子，來(lái)源于RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄物的假基因除外，由于它們的啟動(dòng)子位于mRNA序列內(nèi)部，如Alu序列。真核生物基因組中轉(zhuǎn)座子的類型（LINE、SINE、Alu序列）及其生物學(xué)意義LINE(longinterspersednuclearelements，長(zhǎng)分散核因子):containsreversetranscriptase.SINE（shortinterspersednuclearelement，短分散核因子）:itstranspositiondependsonreversetranscriptaseprovidedbyotherautonomousretroelements.ALU：Alu反復(fù)序列是哺乳動(dòng)物基因組中SINE家族的一員，約有50萬(wàn)份拷貝，由于這種DNA序列中有限制性內(nèi)切核酸酶Alu的識(shí)別序列AGCT，因此稱為Alu反復(fù)序列生物學(xué)意義：目前轉(zhuǎn)座子元件是植物分子生物學(xué)操作和植物基因工程中分離克隆基因和研究基因功能最有力的工具之一，其中的一大類—反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子具有分布廣、異源轉(zhuǎn)座高和受組織培養(yǎng)誘導(dǎo)激活等優(yōu)勢(shì)，因此它的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用又為轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽的應(yīng)用提供了更廣闊的前景。此外通過(guò)對(duì)既有轉(zhuǎn)座元件的改造以及轉(zhuǎn)座元件作為載體改造的工具，也將大大加速植物基因和功能序列的分離與研究。真核生物細(xì)胞器基因組（線粒體、葉綠體）的特點(diǎn)1、葉綠體：大?。何锓N間變化不大，構(gòu)成相似，大小相近（100~200kb），包括約200個(gè)基因，如rRNA、tRNA、核糖體蛋白質(zhì)基因、光合作用有關(guān)基因；數(shù)目：綠藻中約1000個(gè)拷貝，高等植物中每個(gè)細(xì)胞約200個(gè)拷貝；特性：有兩段較大的反向反復(fù)序列(IR區(qū))，編碼rRNA，可以防止分子內(nèi)重組，保持穩(wěn)定的構(gòu)成。2、線粒體：人類：基因組較小（16.6kb），構(gòu)造緊湊，間隔序列很少，具有個(gè)別重疊基因；酵母（低等真核生物和高等植物）：基因組較大（75kb），有較長(zhǎng)的間隔序列和較多內(nèi)含子，有的內(nèi)含子中包括基因，功能為RNA剪接，高等植物線粒體基因組中散布有許多短反復(fù)序列，常導(dǎo)致重排，使線粒體基因組變化很大(200~2500kb),并在同一種體中不均一分布。重要的7種模式生物（大腸桿菌Escherichiacoli、酵母Saccharomycescevevisiae、線蟲Caenorhabditiselegans、果蠅Drosophilamelanogaster、擬南芥Arabidopsisthaliana、小鼠Musmusculus、人Homosapien）的代表性和基因組構(gòu)造特性模式生物的必要條件：易培養(yǎng)、繁殖、觀測(cè)；成年個(gè)體??；世代周期短，後裔多；在進(jìn)化上有一定代表性；模式生物基因組一般復(fù)雜性比較高，反復(fù)序列比例低；建立了成熟的培養(yǎng)措施；建立了多種遺傳突變種系；遺傳背景積累的資料豐富。大腸桿菌：原核生物。22分鐘一代?；蚪M全長(zhǎng)465381bp，含4283個(gè)構(gòu)造基因或ORF，其中62%都可基于比較基因組學(xué)的分析而確定其功能；酵母：酵母是最簡(jiǎn)樸的真核生物，是研究真核生物基因的構(gòu)造、功能、體現(xiàn)和調(diào)控的模型。16條染色體，基因組全長(zhǎng)12068kb，5885個(gè)ORF，ORF平均長(zhǎng)度1450bp，即基因密度平均為2Kb，蛋白質(zhì)編碼序列占基因組的72%,有將近31％編碼蛋白質(zhì)的酵母基因或者開(kāi)放閱讀框與哺乳動(dòng)物編碼蛋白質(zhì)的基因有高度的同源性；線蟲:線蟲是細(xì)胞分化和組織發(fā)育研究的最重要的材料。它是唯一一種身體中的所有細(xì)胞能被逐一盤點(diǎn)并各歸其類的生物。G≈80Mb，n=6，基因密度為7~8Kb，存在重疊基因和多順?lè)醋愚D(zhuǎn)錄現(xiàn)象;果蠅：從經(jīng)典遺傳學(xué)的連鎖律確實(shí)立到細(xì)胞遺傳學(xué)中多線染色體的發(fā)現(xiàn)，以至分子遺傳學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)之一，同源盒（HOX）基因的發(fā)現(xiàn)，都離不開(kāi)對(duì)果蠅的研究。G=165Mb,n=4；擬南芥：擬南芥的全基因組測(cè)序工作于年完畢，成為植物界第一種被完整測(cè)序的物種。與其他某些高等植物相比，擬南芥的基因組很小，5條染色體總共含約1.15億個(gè)堿基對(duì)，盡管基因組小，擬南芥的2.5萬(wàn)多基因在功能類別上卻和其他開(kāi)花植物大體相似，因而，擬南芥作為試驗(yàn)材料有助于其基因的克隆和飽和突變體庫(kù)的建立。此外，擬南芥生命周期很短，從播種到種子收獲僅需要6~8周；擬南芥?zhèn)€體較小，適合于試驗(yàn)室內(nèi)種植；小鼠：由于小鼠繁殖快，喂養(yǎng)管理費(fèi)用低，因此成為生物醫(yī)學(xué)研究中廣泛使用的模式生物，也是當(dāng)今世界上研究最詳盡的哺乳類試驗(yàn)動(dòng)物。目前全世界每天約有2500萬(wàn)只小鼠被用于生物醫(yī)學(xué)研究，以小鼠為對(duì)象的研究已經(jīng)獲得了17項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)。G=3.3Gb,復(fù)雜性和人相似；人：人類基因組由23對(duì)染色體構(gòu)成，其中包括22對(duì)體染色體、1條X染色體和1條Y染色體，人類基因組具有約30億個(gè)DNA堿基對(duì)。但人類基因組中的基因數(shù)量比原先預(yù)期的少得多，其中的外顯子，也就是可以制造蛋白質(zhì)的編碼序列，只占總長(zhǎng)度的1.5%。什么是基因組印跡：基因組印跡又稱基因組印記、親代印跡或配子印跡，是指在配子或合子發(fā)生期間，來(lái)自親本的等位基因或染色體在發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生專一性的加工修飾，導(dǎo)致後裔體細(xì)胞中兩個(gè)親本來(lái)源的等位基因有不一樣的體現(xiàn)活性的現(xiàn)象。甲基化對(duì)基因體現(xiàn)的影響：DNA的甲基化一般會(huì)克制基因的體現(xiàn)、克制轉(zhuǎn)座因子的活性。組蛋白乙?；瘜?duì)基因體現(xiàn)的影響：乙?；苍S通過(guò)對(duì)組蛋白電荷以及互相作用蛋白的影響，來(lái)調(diào)整基因轉(zhuǎn)錄，組蛋白乙酰化有助于基因體現(xiàn)。人基因組中大體有多少基因（0~25000）為何人類基因組的基因數(shù)量并不多，卻可以完畢非常復(fù)雜的生物學(xué)功能（可變剪接、基因體現(xiàn)調(diào)控的多層次）：1、可變剪接：有些基因的一種mRNA前體通過(guò)不一樣的剪接方式(選擇不一樣的剪接位點(diǎn))產(chǎn)生不一樣的mRNA剪接異構(gòu)體，這一過(guò)程稱為可變剪接?？勺兗艚邮钦{(diào)整基因體現(xiàn)和產(chǎn)生蛋白質(zhì)組多樣性的重要機(jī)制,是導(dǎo)致人類基因和蛋白質(zhì)數(shù)量較大差異的重要原因。2、基因體現(xiàn)調(diào)控的多層次：分為轉(zhuǎn)錄水平上的基因體現(xiàn)調(diào)控和翻譯水平上的基因體現(xiàn)調(diào)控。1.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控：包括DNA轉(zhuǎn)錄成RNA時(shí)的與否轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄頻率的調(diào)控，DNA的序列決定了DNA的空間構(gòu)型，DNA的空間構(gòu)型決定了轉(zhuǎn)錄因子與否可以順利的結(jié)合到DNA的調(diào)控序列上，例如結(jié)合到TATA等序列上；2.翻譯水平的調(diào)控：翻譯水平的調(diào)控又可以提成翻譯前的調(diào)控和翻譯後的調(diào)控。a、翻譯前的調(diào)控重要是RNA編輯修飾。生物體對(duì)RNA進(jìn)行編輯剪切，例如核糖體RNA剪切後變成28S/16S/5S.尚有某些甲基化修飾等等。b、翻譯後調(diào)控重要是蛋白的修飾，蛋白修飾後可以成為有功能的蛋白或者有隱藏功能的蛋白。搜尋基因怎樣預(yù)測(cè)基因組序列中的基因同源性比對(duì)、ORF搜尋（長(zhǎng)度篩選、內(nèi)含子剪接特性、密碼子偏愛(ài)）、基因構(gòu)造信號(hào)輔助（CpG島、啟動(dòng)子）、EST拼接不指導(dǎo)預(yù)測(cè)基因及其可變剪接形式等?；蚬δ茴A(yù)測(cè)重要采用軟件分析措施，根據(jù)已經(jīng)有的基因功能推測(cè)基因組中具有相似構(gòu)造的基因的功能。計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)基因功能的重要根據(jù)仍然是同源性比較，同源基因都擁有一種共同的祖先基因，在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歲月中，他們?nèi)匀槐３衷械纳飳W(xué)功能。同源基因一般不會(huì)有完全一致的核苷酸序列，由于這兩個(gè)基因，在出現(xiàn)後獨(dú)立的發(fā)生隨機(jī)突變，但他們有相似的序列構(gòu)成，大部分未突變的核苷酸位置是相似的，當(dāng)一種新的基因序列被確認(rèn)後，根據(jù)同源性可從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找已知序列的同源基因。根據(jù)進(jìn)化的有關(guān)性可從已知的同源基因推測(cè)新基因的功能。ORF及其含義：ORF是生物個(gè)體的基因組中，也許是蛋白質(zhì)編碼序列的部分?；蛑械腛RF包括并位于開(kāi)始編碼與終止編碼之間。由于一段DNA或RNA序列有多種不一樣讀取方式，因此也許同步存在許多不一樣的開(kāi)放閱讀框架。Homology（同源性）：指來(lái)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。Similarity（相似性）：指同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所占的比例。Identity（一致性）：指同源DNA序列的同一堿基位置上相似的堿基組員，或者蛋白質(zhì)中同一氨基酸位置相似的氨基酸組員的比例，可用比例表達(dá)。什么是EST：ESTs是cDNA分子所測(cè)得部分序列的短段DNA(一般300~500bp)。從cDNA文庫(kù)所得到的許多體現(xiàn)序列標(biāo)簽集合構(gòu)成體現(xiàn)序列標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)，代表在一定的發(fā)育時(shí)期或特定的環(huán)境條件下，特定的組織細(xì)胞基因體現(xiàn)的序列。EST研究基因體現(xiàn)譜的優(yōu)勢(shì)和局限性：局限性：1.ESTisshortandnotthewholeexpressionproduct;2.Lowabundancegenesaredifficulttocheck;3.Single-runsequencinghashigherrorfrequencyof2~5%；4.ContaminatedsequencesincludingvectorDNA,mitochodrialexpressionproductsand5.genomeDNAetc.6.Somechimeraclone.Highredundancyleadstotremendousamountofcomputation優(yōu)勢(shì)：1.mRNA可直接反轉(zhuǎn)錄為cDNA，并很輕易構(gòu)建cDNA文庫(kù)。2.只需一次cDNA測(cè)序即可獲取EST的序列，500bp的cDNA序列足以鑒定所代表的基因。3.不必反復(fù)檢測(cè)EST序列的精確性。怎樣從EST獲得全長(zhǎng)（RACE）：aPCR-basedtechniqueformappingtheendofamRNAmolecule.RACE是重要通過(guò)RT-PCR技術(shù)由已知部分cDNA序列來(lái)得到完整的cDNA5'和3'端，包括單邊PCR和錨定PCR?；蚩寺〉幕痉铰裕夯蚩寺〖夹g(shù)包括把來(lái)自不一樣生物的基因同有自主復(fù)制能力的載體DNA在體外人工連接，構(gòu)建成新的重組DNA，然後送入受體生物中去體現(xiàn)，從而產(chǎn)生遺傳物質(zhì)和狀態(tài)的轉(zhuǎn)移和重新組合。怎樣定位于染色體上的基因？答：Cytogeneticabnormality；Genomescanning(全基因組掃描):Lookingforthemarkersclosesttothediseasegene.(采用DNA分子多態(tài)性標(biāo)識(shí)，以較大間距在大量樣本、家系或同胞對(duì)中進(jìn)行全基因組掃描，通過(guò)連鎖分析或關(guān)聯(lián)分析將有關(guān)基因定位到某些染色體區(qū)域；在這些區(qū)域再選擇高密度的遺傳標(biāo)識(shí)，做精細(xì)分析，深入縮小定位區(qū)域；查找該定位區(qū)域內(nèi)的所有基因，從中選擇也許的候選基因進(jìn)行基因變異檢測(cè)。)怎樣對(duì)疾病基因進(jìn)行定位克隆（流程）：1）發(fā)現(xiàn)連鎖或關(guān)聯(lián)：byLinkageanalysisorassociationstudy.2）精細(xì)定位：Findcosegregatingmarkerinsmallregion（105~106bp）.3）對(duì)候選區(qū)域內(nèi)的基因序列進(jìn)行分析，尋找目的基因。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)搜索和基因預(yù)測(cè)可以提高在基因座上尋找目的基因的效率。4）獲得區(qū)域內(nèi)的體現(xiàn)序列。5）對(duì)候選基因設(shè)計(jì)試驗(yàn)干擾其體現(xiàn)來(lái)驗(yàn)證究竟哪個(gè)基因與疾病有關(guān)。連鎖分析：運(yùn)用家系遺傳信息中的重組率計(jì)算兩位點(diǎn)之間的染色體圖距。根據(jù)疾病有無(wú)合適的遺傳模式，可分別進(jìn)行參數(shù)分析和非參數(shù)分析。參數(shù)分析：需要設(shè)定遺傳模式，基因頻率和外顯率，計(jì)算優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)分?jǐn)?shù)（LOD）值?？筛咝Оl(fā)現(xiàn)疾病基因的連鎖標(biāo)識(shí)，但假如模型設(shè)定錯(cuò)誤，也許導(dǎo)致結(jié)論錯(cuò)誤。重要合用于已知遺傳模式的單基因遺傳病基因定位。非參數(shù)分析：對(duì)患病家系中的成對(duì)患病組員，比較其基因組同一座位上獲得來(lái)自共同祖先的同一等位基因的頻率，假如與孟德?tīng)柂?dú)立分離預(yù)期頻率差異明顯，則認(rèn)為該等位標(biāo)識(shí)與致病基因之間存在連鎖不平衡?？珊嫌糜诙嗷蚣膊。砂l(fā)現(xiàn)多種連鎖不平衡位點(diǎn)，但不能得到其與疾病基因之間的圖距。LOD值得含義和聯(lián)鎖關(guān)系的取值判斷：Lod值是在一定重組率下兩個(gè)位點(diǎn)相連鎖的似然性與兩個(gè)位點(diǎn)不連鎖的似然性比值的對(duì)數(shù)值。關(guān)聯(lián)分析：基于觀測(cè)標(biāo)識(shí)位點(diǎn)等位基因和疾病基因之間的與否存在連鎖不平衡（linkagedisequilibrium,LD）的分析法。標(biāo)識(shí)位點(diǎn)與致病基因之間越近、突變率越低、雜合率越高，用標(biāo)識(shí)檢出致病基因位點(diǎn)的幾率就越高。群體關(guān)聯(lián)分析（病例對(duì)照研究）：在無(wú)親緣關(guān)系的病例和對(duì)照樣本中隨機(jī)選用兩組，比較一種座位的某等位基因在患病組和對(duì)照組中出現(xiàn)的頻率，如前者明顯不小于後者，則認(rèn)定LD。連鎖不平衡的含義和原因：連鎖不平衡是指在研究樣本群中，兩個(gè)或者多種位點(diǎn)的非隨機(jī)關(guān)聯(lián)性，這些位點(diǎn)既也許在同一條染色體上，也可以在不一樣的染色體上。連鎖不平衡是等位基因或者遺傳標(biāo)識(shí)在一種人群眾體現(xiàn)出高于或低于由等位基因的隨機(jī)頻率而預(yù)測(cè)的單模標(biāo)本的頻率。連鎖不平衡的程度取決于多方面的原因，包括遺傳連鎖、選擇、重組的概率、遺傳漂變、選型交配以及群體構(gòu)造。單倍體/單體型（Haplotype）：?jiǎn)误w型（Haplotype）是指在統(tǒng)一染色體上進(jìn)行共同遺傳的多種基因座上等位基因或SNP的組合。什么是基因芯片：基因芯片又稱DNA芯片、生物芯片，是固相載體上的寡核苷酸陣列?；蛐酒臏y(cè)序原理是雜交測(cè)序措施，即通過(guò)與一組已知序列的核酸探針雜交進(jìn)行核酸序列測(cè)定的措施，在一塊基片表面固定了序列已知的靶核苷酸的探針。當(dāng)溶液中帶有熒光標(biāo)識(shí)的核酸序列TATGCAATCTAG，與基因芯片上對(duì)應(yīng)位置的核酸探針產(chǎn)生互補(bǔ)匹配時(shí)，通過(guò)確定熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的探針位置，獲得一組序列完全互補(bǔ)的探針序列。據(jù)此可重組出靶核酸的序列。什么是cDNA微陣列（cDNAmicroarray）：cDNA微陣列是通過(guò)平面微細(xì)加工技術(shù)在固相表面構(gòu)建的微流體分析單元和系統(tǒng)，它不僅可高敏感地定量、定性檢測(cè)基因體現(xiàn)水平，且其最大長(zhǎng)處是徹底變化了老式的對(duì)單個(gè)或幾種基因體現(xiàn)水平的研究，而可同步研究同一組織或不一樣組織中成百上仟個(gè)基因的體現(xiàn)實(shí)狀況況。怎樣運(yùn)用cDNA微陣列研究基因體現(xiàn)差異：只要事先除去高度及中等反復(fù)序列，任何DNA都可以被用于Microarray。若把某畢生物體內(nèi)所有已知基因（原位合成或從文庫(kù)中提?。┯脵C(jī)械手點(diǎn)樣（極微量nanoliters）到玻片或其他載體上，照射UVlight使之固定，再用不一樣發(fā)育階段的cDNA作探針與之雜交，就能理解基因在不一樣生長(zhǎng)發(fā)育階段的體現(xiàn)差異?；蚬δ苎芯縃omology、OrthologyandParalogy答：Homology（同源性）：Homologousgenesareonesthatshareacommonevolutionaryancestor,revealedbysequencesimilaritiesbetweenthegenes.Orthology（直系同源性）：Orthologousgenesarethosehomologsthatarepresentindifferentorganismsandwhosecommonancestorpredatesthesplitbetweenthespecies.Paralogy（旁系同源性）：Paralogousgenesarepresentinthesameorganism,oftenmembersofarecognizedmultigenefamily,theircommonancestorpossiblyorpossiblynotpredatingthespeciesinwhichthegenesarenowfound.基于同源重組的基因失活——基因敲除：條件性基因敲除的原理答：對(duì)于重要功能基因進(jìn)行完全基因敲除會(huì)導(dǎo)致胚胎死亡，影響基因功能研究。因此常用Cre/loxP和FLP/FRT系統(tǒng)進(jìn)行組織特異性敲除。根據(jù)試驗(yàn)需要，設(shè)計(jì)在不一樣發(fā)育時(shí)期、不一樣的空間任意敲除任何一種靶基因，而在不滿足條件時(shí)靶基因功能正常。轉(zhuǎn)錄後基因沉默方式——RNA干擾（siRNA）答：RNAi的定義：RNAinterference(RNAi)isahighlyevolutionallyconservedprocessofpost-transcriptionalgenesilencing(PTGS)bywhichdoublestrandedRNA(dsRNA),whenintroducedintoacell,causessequence-specificdegradationofhomogolousmRNAsequences.是指在生物體細(xì)胞內(nèi)，dsRNA引起同源mRNA的特異性降解，因而克制對(duì)應(yīng)基因體現(xiàn)的過(guò)程。一種轉(zhuǎn)錄後水平的基因沉默生物體內(nèi)普遍存在的機(jī)制，克制外源性進(jìn)入機(jī)體內(nèi)的有害RNA。RNA干擾（siRNA）：RNA干擾是一種雙鏈RNA分子