基因組學(xué)復(fù)習(xí)大全

第一章 基因組：生物所含有的攜帶遺傳信息的遺傳物質(zhì)總和基因組學(xué)：用于概括涉及基因組作圖、測序和整個基因組功效分析的遺傳學(xué)學(xué)科分支一、分子基礎(chǔ)核苷酸、2’-脫氧核糖、含氮堿基：β-N-糖基鍵和嘧啶環(huán)1N或嘌呤環(huán)9N、磷酸基團dNTP，前一種3’-OH和后一種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，含有特性性的構(gòu)造信息，在基因體現(xiàn)中重要作用，結(jié)合蛋白的特定功效域可伸入大小溝，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，高等只發(fā)生在后者。哺乳動物CpG變?yōu)閙CpG，植物涉及CpG和CpNpG。RNA:rRNA+tRNA80%、mRNA5%，大多數(shù)還含胞質(zhì)內(nèi)小RNA（sc）、核仁小RNA（sno），真核尚有核內(nèi)小RNA（sn），小分子干擾miRNA，小干擾siRNA。幾乎全部RNA都會單鏈區(qū)段回折形成分子內(nèi)雙螺旋。G和U也可配對，形成兩對氫鍵。RNA核糖2’C上連的不是H而是OH，和DNA差別：⑴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⑵活潑使RNA構(gòu)型受限，雙螺旋區(qū)段在數(shù)十堿基對一下⑶限制RNA長度，其易與磷酸二酯鍵互作斷鏈⑷其可參加同磷酸或堿基的互作而穩(wěn)定RNA折疊構(gòu)型，易于形成三級構(gòu)造，并獲得特殊功效⑸T變?yōu)閁，因此C甲基化形成的U無法分辨，增加RNA突變幾率。蛋白質(zhì)構(gòu)造：一級：N→C；二級：α螺旋：多肽鏈中某些持續(xù)氨基酸序列自發(fā)形成有規(guī)律的回旋，螺距0.54，每圈3.6殘基。β折疊：由側(cè)向平行的多肽鏈構(gòu)成，羰酰O和酰胺H形成氫鍵。每條5~8殘基。轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)環(huán)）：由3~4個氨基酸殘基構(gòu)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側(cè)鏈的疏水作用。四級：具三級構(gòu)造多肽鏈形成的多亞基蛋白。高級間弱互相作用可逆、可塑、可控?；颍ǔ墭?gòu)造）由幾個二級構(gòu)造構(gòu)成，有特定功效，如鋅指構(gòu)造域：蛋白質(zhì)中含有相對獨立功效的模塊構(gòu)造。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：一種單倍體基因組中DNA總量，每個種具特性C值。隨著生物構(gòu)造和功效復(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。大腸桿菌為原則。①快速復(fù)性組分、居間復(fù)性組分、緩慢復(fù)性組分②高度重復(fù)序列（衛(wèi)星DNA）：特點：⑴由極其相似的重復(fù)拷貝首尾相連構(gòu)成⑵在氯化銫介質(zhì)中做密度梯度離心形成特異衛(wèi)星帶⑶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。基因重要位于單一序列。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：⑴編碼初級轉(zhuǎn)錄物的全部序列⑵為對的啟動轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄物加工所必須的序列⑶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，由于RNA基因每次只轉(zhuǎn)錄出一種產(chǎn)物，且均由RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)編碼基因的明顯特性是基因編碼序列的非持續(xù)性，有外顯子和內(nèi)含子基因家族：真核生物基因組來源于同一祖先，由加倍或趨異產(chǎn)生了構(gòu)造功效相似或相似的基因。超基因家族：指來源于共同祖先，由相似DNA序列構(gòu)成的許多基因亞家族或相似的基因組員構(gòu)成功效相似的群體。聯(lián)合基因：基因組中一段持續(xù)的DNA序列，編碼一組關(guān)聯(lián)的重疊功效產(chǎn)物。異常構(gòu)造基因：①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：⑴單個mRNA可編碼多個蛋白質(zhì)⑵由不同啟動子轉(zhuǎn)錄不同mRNA，各自編碼不同蛋白質(zhì)。②基因內(nèi)基因：一種基因的內(nèi)含子中包含另一種基因。③反義基因：與已知基因編碼序列互補的負(fù)鏈編碼的基因，對編碼基因進行干擾假基因：來源于功效基因但已失去活性的序列，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)目與生物特性無關(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：保護染色體末端免受內(nèi)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)制子都有一種質(zhì)粒：另一種獨立的遺傳物質(zhì)，含某些非必要基因，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構(gòu)造大多臃腫松弛，具大量重復(fù)序列。原核則相反。因素：⑴原核不含內(nèi)含子⑵極少重復(fù)⑶基因數(shù)量少第二章 遺傳圖基因組作圖：在長鏈DNA分子的不同位置特性性的分子標(biāo)記，再將涉及這些序列的克隆進行連鎖定位，繪制基因組圖。測序辦法：①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。②鳥槍法：全基因鳥槍法隨機測序，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①遺傳作圖：采用遺傳分析辦法將基因或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cM②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共同之處是擬定基因或DNA分子標(biāo)記在染色體上的排列位置，互相校正獲得基因組圖二、作圖標(biāo)記DNA標(biāo)記：①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序列的差別，用限制酶解決，可產(chǎn)生長度不同的限制性片段。特性：⑴處在染色體上的位置相對固定⑵同一親本及其子代相似位點多態(tài)性片段特性不變⑶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。②簡樸序列長度多態(tài)性（SSLP）：同一位點重復(fù)序列的重復(fù)次數(shù)不同，涉及：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，因素：⑴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因；⑵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，不利于擴增。③單核苷酸多態(tài)性（SNP）三、做圖辦法連鎖分析：采用一組分子標(biāo)記構(gòu)建遺傳圖的辦法重要依賴于連鎖分析。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，由于距離越遠(yuǎn)，位于其間的配對區(qū)段越多，交換機會越大。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別，各有一種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組員出現(xiàn)在個體中的非隨機的關(guān)聯(lián)性，彼此位置靠近的基因座更易體現(xiàn)。不同模式生物連鎖分析：有性雜交實驗：根據(jù)需要有計劃的實施雜交方案進行分析；系譜分析不能有計劃的進行實驗，只能收集家系組員的有關(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)辦法：⑴接合：2細(xì)菌接觸，供體轉(zhuǎn)移DNA到受體⑵轉(zhuǎn)化：供體細(xì)胞釋放DNA，受體攝取整合⑶轉(zhuǎn)導(dǎo)：以噬菌體為媒介共分離：基因附近如果有一種緊密連鎖的分子標(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極少有機會交換。有性繁殖的后裔，分子標(biāo)記與連鎖的基因有最大的可能同時出現(xiàn)在同一種體中。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)記在染色體上的實際位置2.遺傳分析圖缺點：①分辨率有限②覆蓋面和精確率低準(zhǔn)③分子標(biāo)記的排列受其它因素影響，出現(xiàn)誤差多。3．兩者異同：位點都有，排列次序相似（個別有差錯）；位點相對位置不同。4.物理做圖辦法：①限制性作圖：用限制性酶切位點標(biāo)定。限制：⑴無法分辨大小相似片段⑵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次序只有少量，可產(chǎn)生大段片段。注：⑴識別堿基越長，片段越大，但受非特異次序干擾⑵大小受識別位點堿基大小干擾⑶有些識別位點較長⑷受DNA甲基化狀態(tài)影響大分子片段的分離：脈沖凝膠電泳：用方向不停變化的電場，分離運動受阻的分子。②基于克隆的基因組作圖：克隆DNA片段的重疊來構(gòu)建重疊群；大分子DNA克隆載體：酵母人工蛋白YACBAC載體：細(xì)菌人工染色體。源于大腸桿菌F質(zhì)粒，特點⑴單拷貝復(fù)制，不發(fā)生嵌合⑵分子質(zhì)量大，有較大克隆容量。⑶便于大規(guī)模生產(chǎn)重疊群組建：Pr步移法：從文庫中挑選一種克隆，用末端序列純化為探針，再在文庫中找第二個克隆，依次直到重疊群完畢。缺點：步移緩慢，僅適合小基因組?？寺≈讣y排序：指紋：克隆的DNA序列含有的特定的DNA片段構(gòu)成。分類：⑴限制帶型指紋⑵重復(fù)序列DNA指紋⑶重復(fù)序列DNAPCR⑷STS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行PCR檢測，但凡能擴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都有唯一已知序列構(gòu)成；二、在染色體上位置擬定；三、相鄰STS是機械連接的，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)有關(guān)。尋找SST辦法：⑴體現(xiàn)序列標(biāo)簽EST⑵SSLP⑶隨機基因組序列。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。作圖辦法：兩個標(biāo)記原本越遠(yuǎn)，發(fā)生斷裂的可能性越高，隨機整合后再同一雜種細(xì)胞中比例和連鎖關(guān)系成正比。圖距擬定：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。③熒光位點原位雜交：用熒光標(biāo)記的探針雜交。通過原位雜交的辦法可將基因或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。目的必須為單鏈。④序列標(biāo)簽位點：PCR或分子雜交將小段DNA定位。第四章基因組測序及序列組裝1.第一代：特點：⑴以待測DNA為模板，根據(jù)堿基互補用DNA聚合酶體外合成新鏈。⑵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互補的多核苷酸鏈來讀取待測DNA分子的序列。合成的互補單鏈可在任一位置終止。原理：反映中加入了少量的雙脫氧核糖核苷酸，DNA聚合酶不能分辨dNTP和ddNTP，因此可混入DNA單鏈中。但其核糖基3’c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。技術(shù)要點：①雙脫氧核糖核苷酸。電泳后最前沿DNA表達最小DNA鏈，是第一種ddNTP摻入位置。依次往后間隔為1個堿基。由下往上依次閱讀。②DNA聚合酶規(guī)定：⑴高酶活性。使得在終止合成前酶不會脫離模板。⑵無5’→3’外切核酸酶活性。⑶無3’→5’外切活性。不可校對。③規(guī)定單鏈為模板。制備單鏈辦法：⑴將DNA克隆到質(zhì)粒載體中，再堿變性或熱變性解旋。⑵以M13載體克隆單鏈；⑶以噬粒載體克隆；⑷PCR。④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持續(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)試劑解決雙聯(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：①克隆依次測序（作圖測序）和全基因組鳥槍法測序②序列間隙：測序時遺漏的序列，仍然保存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。③兩段測序：自動化測序的同一種載體只有兩個引物，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①作圖法：根據(jù)基因組物理圖上已知的BAC克隆從中挑取待測組員，提純DNA，采用機械斷裂制備小分子DNA，經(jīng)電泳分離后收集2kb大小的DNA片段插入到質(zhì)粒載體中進行克隆，然后進行兩端測序。②鳥槍法：環(huán)節(jié)：⑴從2kb隨機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。⑵在重疊群基礎(chǔ)上以10kb隨機克隆的兩端成對讀序為邊界，歸并屬于該克隆范疇的重疊群。⑶以40kb重復(fù)。⑷以BAC重復(fù)，搭建支架，彌補間隙。用不同長度文庫因素：⑴保存文庫中可能丟失的克隆片段。任何一種載體都會由于插入某些片段發(fā)生不兼容不能擴增發(fā)生丟失。⑵擴大覆蓋面。⑶校正由重復(fù)序列產(chǎn)生的差錯。優(yōu)點：⑴測序速度快，無需提供有關(guān)遺傳圖物理圖⑵覆蓋面較大缺點：⑴基因組太大，構(gòu)造復(fù)雜，會使組裝的起始工作量大。⑵短重復(fù)序列及數(shù)量分布在基因組中使組裝可能出現(xiàn)錯誤。⑶可能存在大量無法彌補的間隙。4.基因測序的其它路線：①重要區(qū)域優(yōu)先測（人類重要組織相容性復(fù)合體MHC）②EST測序：mRNA經(jīng)反轉(zhuǎn)錄可合成cDNA，其不涉及內(nèi)含子，可直接測序重要信息。優(yōu)點：⑴容易構(gòu)建文庫⑵只需一次cDNA測序即可獲得EST序列⑶精確性高5.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、搜尋基因辦法：①根據(jù)已知序列分析尋找與基因有關(guān)的②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,涉及起始和終止密碼子。意義：搜尋及讀框找出序列，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：⑴基因間存在大量非編碼序列⑵絕大多數(shù)基因含有非編碼的內(nèi)含子⑶外顯子長度不擬定，不能根據(jù)長度判斷。影響讀碼：⑴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別。⑵外顯子內(nèi)含子邊界常有例外：內(nèi)含子5’端稱供體位，3端受體位。⑶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體現(xiàn)。但常有變動。2.同源基因查詢：運用數(shù)據(jù)庫中的基因序列與待查的進行比較，找出可匹配的堿基蛋白質(zhì)序列來識別基因。查找根據(jù)：⑴存在某些完全相似序列⑵ORF讀框排列類似⑶ORF指令的氨基酸序列相似⑷模擬的多肽高級構(gòu)造相似。孤單基因：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相似的堿基組員或蛋白質(zhì)中同一氨基酸位置相似的氨基酸組員比例。比例表達。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。比例表達。3.實驗確認(rèn)基因①分子雜交科擬定DNA片段與否含體現(xiàn)序列。Northern印跡法：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：⑴基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可變剪接或是多基因家族組員，也會出現(xiàn)多個信號⑵基因的體現(xiàn)含有組織專一性和發(fā)育階段的差別而使RNA樣品不一定含有基因產(chǎn)物⑶不同基因體現(xiàn)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：某些親緣關(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，闡明該段有編碼基因。②EST和cDNA指認(rèn)基因：能夠發(fā)現(xiàn)漏注基因，還能夠找內(nèi)含子外顯子邊界。不利影響：⑴目的cDNA在文庫中占比很低。解決：將文庫分為若干亞群，進行初篩?；騝DNA均一化，克制高拷貝cDNA數(shù)量，增加低拷貝數(shù)量。⑵mRNA分子有時會產(chǎn)生二級構(gòu)造，逆轉(zhuǎn)錄酶碰到二級構(gòu)造就終止，從而產(chǎn)生殘缺cDNA。解決：高溫減少二級構(gòu)造生成。③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，建立全部末端多連體CIS文庫。過程：⑴合成全長cDNA，連首尾接頭，純化后連接載體，擴增，凝膠分離50bp二連體DNA，混合插入載體克隆，測序比對擬定邊界。④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、基因注釋計算機注釋用同源性比較。同源涉及：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、基因功效檢測1.遺傳分析路線和基因功效研究的不同：前者反求遺傳學(xué)，從基因出發(fā)，有目的變化靶基因來觀察表型。后者正向遺傳學(xué)，從表型到基因。2.基因失活是重要手段。但表型效應(yīng)有時不易觀察?；蛱蕹簩o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相似序列，導(dǎo)入目的細(xì)胞，同源重組后整合到了目的染色體上。3.基因過量體現(xiàn)（功效增益）：⑴增加拷貝⑵采用強啟動子四、高通量基因功效研究辦法1.構(gòu)建突變庫：規(guī)定：⑴突變體能夠穩(wěn)定遺傳⑵能夠有效快速地分離突變基因⑶可重復(fù)不停產(chǎn)生突變基因標(biāo)簽法：運用轉(zhuǎn)座子構(gòu)建插入突變庫，系統(tǒng)地分離與克隆功效基因和調(diào)控序列。根據(jù)：⑴植物細(xì)胞全能型，外源基因可體現(xiàn)⑵轉(zhuǎn)座子的隨機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構(gòu)成⑶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；增強子捕獲載體。2.蛋白質(zhì)互作：互作的兩個蛋白，一種已鑒定，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)碰到互作蛋白會發(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)胞含有的mRNA總和，可由SAGE基因體現(xiàn)系列分析六、基因本體：通用詞匯體系。分為三方面，細(xì)胞組分，生物學(xué)過程，分子功效，其編排是以樹形圖方式展開來對基因和基因功效進行描述的。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：有些染料能夠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，構(gòu)造緊密，使控制基因體現(xiàn)的蛋白無法靠近DNA、常：染色淺，基因松散有活性，調(diào)控因子能夠接觸。異染色質(zhì)：構(gòu)成型：不含任何基因，持久保持致密，例如著絲粒和端粒。兼性：周期性處在活性狀態(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)合蛋白剩余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)狀構(gòu)造，分布在整個細(xì)胞核中構(gòu)造區(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：持續(xù)分布的含有相似堿基構(gòu)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體現(xiàn)基因的5’側(cè)翼區(qū)以及第一種外顯子區(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，可作為尋找基因根據(jù)。遺傳圖和物理圖比較啟示：⑴重組率隨染色體長度增加而遞減⑵近著絲粒區(qū)重組受影響⑶染色體連鎖不平衡區(qū)的堿基構(gòu)成和基因構(gòu)成有明顯特性，表明其受到自然選擇的影響。操縱子與原核比較：⑴沒有操縱基因序列⑵內(nèi)部多順反子之間間隔序列更長⑶多順反子含有外顯子和內(nèi)含子構(gòu)造，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，再進行內(nèi)含子切除外顯子連接。細(xì)胞器基因組：半自主性細(xì)胞器，⑴基因組為多拷貝⑵大小與生物復(fù)雜性無關(guān)⑶含有編碼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：⑴線粒體：構(gòu)造非均一；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)生諸多分子內(nèi)重組。⑵葉綠體：構(gòu)造緊湊；不同種屬基因組大小較恒定；含有兩段很長的反向重復(fù)序列，制止分子內(nèi)重組。細(xì)胞器基因組來源：內(nèi)共生學(xué)說：曾是游離細(xì)菌，與遠(yuǎn)古真核細(xì)胞結(jié)合，并最后定居。根據(jù)：基因體現(xiàn)過程與細(xì)菌非常相似。細(xì)胞器基因能夠進入核基因而相反則不能，由于基因必須獲得一段轉(zhuǎn)移信號肽序列才干使其編碼蛋白質(zhì)再進入細(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；涉及：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為中介進行轉(zhuǎn)座。涉及：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、內(nèi)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DNA、小衛(wèi)星序列、微衛(wèi)星序列五、人類基因組：小的因素：人類基因的mRNA含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序列構(gòu)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)性構(gòu)造，可使變化的活性狀態(tài)注冊、傳導(dǎo)或持續(xù)。表觀遺傳特點：⑴主體是染色質(zhì)活性可變性⑵核心是染色質(zhì)構(gòu)造變化⑶染色質(zhì)構(gòu)造變化能夠是持續(xù)的或非持續(xù)的⑷染色質(zhì)活性和構(gòu)造變化由程序控制。表觀遺傳學(xué)特點：⑴研究基因如何發(fā)揮功效及互作關(guān)系⑵研究范疇只涉及DNA序列之外使基因體現(xiàn)模式變化并可穩(wěn)定遺傳的因素副突變：不涉及基因突變，通過等位基因互作變化基因體現(xiàn)模式并遺傳。涉及：副突變基因（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體現(xiàn)變化基因組印記（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）加工使體現(xiàn)模式發(fā)生可遺傳變化。表觀遺傳機制：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：①因染色質(zhì)的物理狀態(tài)處在極度收縮而使活化因子無法接觸內(nèi)部基因而關(guān)閉②有座位控制區(qū)LCR在5端上游對下游進行調(diào)控。座位控制區(qū)與下游基因構(gòu)成功效域。絕緣子：能夠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，對其本身體現(xiàn)活性無關(guān)。定向控制：絕緣子效應(yīng)具方向性。單等位基因體現(xiàn)：2個等位基因組員只有一種選擇性體現(xiàn)。三、DNA甲基化原理：將S-腺苷甲硫氨酸的甲基基團轉(zhuǎn)移到DNA的堿基構(gòu)造中。低等真核：腺嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶，高等：胞嘧啶~特點⑴擬定細(xì)胞命運⑵決定基因體現(xiàn)模式的重要因素⑶在上下代間傳遞⑷只修飾影響表型和遺傳而不變化堿基方式：⑴局部影響染色質(zhì)構(gòu)造組織轉(zhuǎn)錄因子與啟動子/增強子結(jié)合控制基因體現(xiàn)。⑵大范疇影響染色體基因體現(xiàn)四、染色質(zhì)重建和核小體1.核小體相位（定位）：指一段序列擬定的DNA與核小體核心八聚體的結(jié)合方式。辦法：內(nèi)在規(guī)定，適宜的DNA序列優(yōu)先定位；外在影響，第一種定位隨即加入的以第一種為基準(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變化位置，但不變化DNA序列朝向旋轉(zhuǎn)定位：移動不大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)控基因體現(xiàn)。轉(zhuǎn)錄時核小體移位：RNA酶靠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內(nèi)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)錄完畢。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5SrRNA基因+體細(xì)胞5SrRNA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參加五、表觀遺傳通路：表觀遺傳是由程序嚴(yán)格控制的。分子機制：⑴產(chǎn)生表觀遺傳的初始因素：表觀源，誘導(dǎo)發(fā)生；⑵信號，指導(dǎo)確立染色質(zhì)重建的范疇和模式：表觀起始子；⑶代際間維持和傳遞：表觀維持子。組蛋白修飾：甲基化乙?；姿峄核鼗?。使染色質(zhì)松弛因素：減少位于NH4+的正電荷，減少組蛋白與DNA親和性，削弱核小體間互相作用。表觀遺傳密碼假說：每個真核細(xì)胞含有的修飾總和，由組蛋白密碼和DNA甲基化構(gòu)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中的信息體現(xiàn)。第十三章基因組進化模式遺傳系統(tǒng)的來源最初的生命：自我復(fù)制、積累變異保持遺傳。核酶：⑴自我剪接⑵催化切斷其它RNA⑶催化肽鍵形成⑷催化核苷酸合成類膜構(gòu)造：⑴使生化反映更集中⑵為過濾和選擇周邊環(huán)境的化學(xué)分子提供了可能⑶催化功效的蛋白質(zhì)出現(xiàn)后，定位在脂膜上的蛋白質(zhì)能夠構(gòu)成有序的反映鏈，為建立細(xì)胞構(gòu)造奠定基礎(chǔ)。氧化還原反映是生命運用化學(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原始基因組功效的根本性變化，使RNA與蛋白質(zhì)分工明確，進而提高整個系統(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)錄和翻譯有關(guān)基因的來源與真核生物更靠近，而代謝基因與真細(xì)菌靠近。新基因兩次擴張：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：⑴基因加倍后趨異⑵外顯子或構(gòu)造域洗牌⑶逆轉(zhuǎn)錄及其后的趨異或重排⑷外源基因水平轉(zhuǎn)移⑸基因裂變和融合⑹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效，對進化做奉獻。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)加倍基由于保存下來或失去功效，因此脊椎動物中極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)，胚胎時幾乎全部將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)器官能夠不停重復(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，能夠忍受多倍體帶來的影響?；蚣颖赌軌蛲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，成果是在重組區(qū)段產(chǎn)生重復(fù)DNA。姐妹染色體間的不等交換。基因重復(fù)：脊椎動物的進化動力。區(qū)段重復(fù)（低拷貝重復(fù)）：基因組中兩個或多個位置含有持續(xù)的相似DNA序列，是基因組進化的重要方式之一，靈長類諸多?；蚪M融合：原核和真核內(nèi)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。外顯子或功效域洗牌：由不同基因中編碼不同構(gòu)造域的片段彼此連接形成新的序列。外顯子洗牌：外顯子能夠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)：⑴蛋白質(zhì)中外顯子編碼的多肽鏈形成一種相對獨立的構(gòu)造域⑵內(nèi)含子的排列位置經(jīng)常落在兩個相鄰的含有獨立構(gòu)造或功效的多肽鏈編碼序列間⑶與獨立空間構(gòu)型形成有關(guān)的氫鍵二硫鍵重要存在外顯子編碼的多肽鏈中⑷蛋白質(zhì)中重復(fù)的外顯子多肽鏈產(chǎn)物總和重復(fù)構(gòu)造或功效單元對應(yīng)⑸非同源基因中同源的外顯子多肽鏈產(chǎn)物含有相似構(gòu)造或功效。功效域加倍：編碼構(gòu)造域的基因區(qū)段可因不等交換或DNA加倍使拷貝增加，進而發(fā)生突變。原核生物DNA水平轉(zhuǎn)移：⑴自私操縱子，非必須基因在不停獲取丟失中趨向構(gòu)成功效協(xié)調(diào)和便于共調(diào)節(jié)的操縱子⑵轉(zhuǎn)化。真核生物：逆轉(zhuǎn)錄病毒。重復(fù)基因突變后的命運：⑴趨異成為新基因⑵調(diào)控序列的突變而擁有新的體現(xiàn)模式⑶處在進化之中與祖先基因在功效上重疊，體現(xiàn)為冗余基因⑷喪失功效成為假基因⑸丟失。冗余基因：重復(fù)后多出出來的基因，涉及：⑴年輕的重復(fù)基因⑵正在向新功效過渡的⑶保存部分功效重疊的同源基因涉及：直系：不同物種中來源于同一祖先的基因；共生：加倍產(chǎn)生的重復(fù)基因。非編碼序列的擴張非編碼序列涉及：⑴高度重復(fù)序列⑵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⑶其它的基因間和內(nèi)含子中的非編碼序列。轉(zhuǎn)座因子TE對基因組進化的影響：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。序列擴張途徑：⑴基因組或染色體區(qū)段的重復(fù)⑵轉(zhuǎn)座子的活化增加拷貝。內(nèi)含子來源：I/II/III型來源于RNA，爭論圍繞在GU-AG內(nèi)含