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文檔簡介

為什么說基因組學(xué)是生命科學(xué)的前沿學(xué)科?基因組學(xué)已成為生命科學(xué)的前沿學(xué)科,已滲透到各個科學(xué)領(lǐng)域,出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)基因組學(xué),功能基因組學(xué),蛋白組學(xué),功能蛋白組學(xué),功能酶學(xué),生物信息學(xué),生物計算機,藥物基因組學(xué),疾病基因組學(xué)等基因研究方向。啟動子:細(xì)菌中RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的DNA序列。轉(zhuǎn)錄因子:是轉(zhuǎn)錄起始過程中RNA聚合酶所需的輔助因子。RNA聚合酶:是能夠特異性地與啟動子結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor,TF):是轉(zhuǎn)錄起始過程中RNA聚合酶所需的輔助因子。按功能可分為兩類:1.普遍性轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactor)是轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組成成員,將RNA聚合酶定位在核心啟動子上。2.激活轉(zhuǎn)錄因子:對轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝及轉(zhuǎn)錄速率施加影響,決定某一基因是否表達。RNA編輯(RNAediting):改變原有mRNA堿基序列組成的修飾。有兩種方式:①將mRNA分子中某些堿基進行代換,使原有mRNA密碼子的含義發(fā)生改變②在mRNA分子內(nèi)部插入某些核苷酸,使mRNA原有的讀碼框發(fā)生大范圍的改變轉(zhuǎn)錄物組(transcriptome):基因組在整個生命過程中所表達的全部轉(zhuǎn)錄物的總和。翻譯(translation):按照mRNA密碼子的排列順序在核糖體上依次連接對應(yīng)氨基酸合成多肽鏈的過程。密碼子擺動性(wobble):密碼子的第3個堿基選擇不同堿基配對的現(xiàn)象。出現(xiàn)的原因:反密碼子位于環(huán)化的tRNA序列內(nèi),是反密碼子的第一個核苷酸與密碼子第三個核苷酸不能形成標(biāo)準(zhǔn)的堿基配對。密碼子(codon):mRNA分子中每相鄰的三個核苷酸編成一組,在蛋白質(zhì)合成時,代表一種氨基酸。61個氨基酸密碼子,3個終止密碼子。移碼(frameshift):如果翻譯時出現(xiàn)反密碼子與正密碼子的配對間斷或重疊,將改變后續(xù)的編碼信息,這一現(xiàn)象稱為移碼?;疲╯lippage):當(dāng)核糖體到達一系列密碼子的末端時,它釋放出剛合成的蛋白質(zhì),滑動到下一個起始密碼子,并開始下一個蛋白質(zhì)的合成。翻譯跳躍:轉(zhuǎn)錄物的很大一部分,可能幾十個堿基對被跳過,跳躍之后繼續(xù)原來蛋白質(zhì)的延伸。跳躍的開始和終止發(fā)生于兩個相同密碼子或因擺動而由同一tRNA翻譯的兩個密碼子之間。轉(zhuǎn)位(translocation)核糖體移動三個核苷酸,使二肽-tRNA從A位點移至P位點,從而導(dǎo)致A位點空出,新的氨酰-tRNA進入。分子伴素(chaperonin)是原核生物和真核生物中一類稱為蛋白質(zhì)的折疊體—GroEL/GroES復(fù)合物。序列間隙(sequencegap):指測序時遺漏的序列,這些序列仍然保留在尚未挑選到的克隆中??蓮幕蚪M文庫中進一步篩選遺漏的克隆予以封閉。物理間隙(physicalgap):指構(gòu)建基因組文庫時被丟失的DNA序列。要封閉此類間隙,就需要采用不同的載體或宿主菌構(gòu)建第二個克隆文庫來加以解決?;蚪M注釋(Genomeannotation):就是要鑒定基因組中全部的結(jié)構(gòu)和功能元件,并且將這些信息在基因組水平上進行集成和展示?;蚪M注釋的內(nèi)容主要包括:基因識別和基因功能注釋。識別基因的生物信息學(xué)方法主要有:從頭預(yù)測(abinitio)根據(jù)基因的序列特征,運用有效的算法和計算機程序預(yù)測基因。同源性搜索(HomologySearch)通過相似性比對從數(shù)據(jù)庫中的已知基因和蛋白質(zhì)序列來預(yù)測基因。比較基因組學(xué)(ComparativeGenomics)運用同線性預(yù)測基因?;虼虬惺峭ㄟ^同源重組將外源DNA定點整合入靶細(xì)胞基因組上某一確定的位點,以達到定點修飾改造染色體上某一基因的技術(shù)?;蚯贸╣eneknockout)是通過同源重組使特定靶基因失活,是基因打靶最常用的一種方法?;蚪M(genome)指生物的整套染色體所含有的全部DNA序列?;蛘邔⑸锼哂械臄y帶遺傳信息的遺傳物質(zhì)總和稱為基因組?;蚪M學(xué)(genomics)1986年T.羅德里克提出。涉及基因組作圖、測序和整個基因組功能分析的遺傳學(xué)學(xué)科分支,基因組學(xué)是伴隨人類基因組計劃的實施而形成的一個全新的生命科學(xué)領(lǐng)域。是研究生物基因組和如何利用基因的一門學(xué)科?;颉刹煌腄NA片段共同組成的一個完整的表達單元,有一個特定的表達產(chǎn)物,表達產(chǎn)物可以是RNA分子,亦可為多肽分子。C值(Cvalue)——指一個單倍體基因組中DNA的總量,一個特定的種屬具有特征的C值。C值悖理:生物的復(fù)雜性與基因組的大小并不完全成比例增加,把進化上低種屬的C值反而比進化上要高的種屬的C值大的反常現(xiàn)象稱為C值悖理。多基因家族是真核生物基因組的共同特征,它們來自共同的祖先,因基因加倍和趨異產(chǎn)生了許多在DNA序列組成上基本一致而略有不同的成員。超基因家族:指起源于共同的祖先,由相似DNA序列組成的許多基因亞家族或類似的基因成員構(gòu)成的群體,它們具有相似的功能?;騼?nèi)基因:指一個基因的內(nèi)含子中包含其他基因。反義基因:指與已知基因編碼序列的負(fù)鏈編碼的基因。假基因:在多基因家族中,不產(chǎn)生有功能基因產(chǎn)物的基因。即序列與有功能的基因相似,但或者不能轉(zhuǎn)錄,或者轉(zhuǎn)錄后生成無功能的基因產(chǎn)物。造成原因是基因在進化過程中,發(fā)生突變所致(如缺失、倒位、點突變等)。假基因往往缺少正?;虻膬?nèi)含子,兩側(cè)有順向重復(fù)序列。物理作圖:就是采用分子生物學(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。圖距單位為bp(堿基對)。遺傳作圖:就是采用遺傳學(xué)分析方法將基因或其它DNA分子標(biāo)記標(biāo)定在染色體上構(gòu)建的連鎖圖,也稱為遺傳連鎖圖或遺傳圖。遺傳標(biāo)記構(gòu)建遺傳圖譜就是尋找基因組不同位置上的特征標(biāo)記。包括:形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、生化標(biāo)記、DNA分子標(biāo)記。限制性片段長度多態(tài)性(restrictionfragmentlengthpolymorphisms,RFLP)DNA序列能或不能被某一酶酶切,相當(dāng)于一對等位基因的差異。如有兩個DNA分子(一對染色體),一個具有某一種酶的酶切位點,而另一個沒有這個位點,酶切后形成的DNA片段長度就有差異,即多態(tài)性。RFLP標(biāo)記:第一代分子標(biāo)記。具有下列特點:處于染色體上的位置相對固定、同一親本及其子代相同位點上的多態(tài)性片段特征不變、同一凝膠電泳可顯示不同多態(tài)性片段,具有共顯性特點。不足:數(shù)量偏少,分析需借助雜交實驗,效率低。簡單序列長度多態(tài)性(SSLP)(simplesequencelengthpolymorphisms)SSLP是一系列不同長度的重復(fù)序列,不同的等位基因含有不同數(shù)目的重復(fù)單位。與RFLP不同,由于每個SSLP可以有很多不同長度的變異體,所以可以為多等位基因。有兩種類型:小衛(wèi)星、微衛(wèi)星。小衛(wèi)星(minisatellite)也稱為可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)(VNTR),重復(fù)單位可以長至25bp.。不足:小衛(wèi)星重復(fù)單位相對較大,不方便檢測、小衛(wèi)星在基因組中不是均勻分布的,多在染色體末端的端粒區(qū)。單核苷酸多態(tài)性(SNP)(singlenucleotidepolymorphisms)SNP來自于基因組發(fā)生將一種核苷酸換成另一種時的點突變。絕大多數(shù)SNP是雙等位基因。第三代分子標(biāo)記。微衛(wèi)星(microsatellite)標(biāo)記:微衛(wèi)星又稱為簡單重復(fù)序列(simplesequencerepeat,SSR)。又稱為第二代分子標(biāo)記。這種重復(fù)序列的重復(fù)單位很短,常常只有2個、3個或4個核苷酸如一條染色體TCTGAGAGAGACGC另一染色體TCTGAGAGAGAGAGAGAGACGC,就構(gòu)成了多態(tài)性。大腸桿菌基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控的兩種方式:(1)組成型調(diào)控,主要依賴于啟動子的結(jié)構(gòu)。(2)調(diào)節(jié)性控制,主要依賴于調(diào)控蛋白的活性。轉(zhuǎn)錄的兩種終止信號:反向回文結(jié)構(gòu)(緊接一串腺嘌呤苷核酸即內(nèi)終止子)、Rho(打開RNA聚合酶)。兩種不同的轉(zhuǎn)錄終止機制:1.固有終止子(intrinsicterminators)結(jié)構(gòu):反向回文序列+一系列A2.Rho依賴性(Rhodependent)的轉(zhuǎn)錄終止信號。固有終止子的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)錄終止的控制機制:(1)抗終止作用(2)衰減作用。三種RNA聚合酶的功能:聚合酶 轉(zhuǎn)錄的基因RNA聚合酶Ⅰ 28S,5.8S,18S核糖體RNA基因RNA聚合酶Ⅱ mRNA,核內(nèi)小RNA(snRNA)基因RNA聚合酶Ⅲ tRNA,5S核糖體RNA,U6-snRNA,核仁小RNA(snoRNA),胞質(zhì)內(nèi)小RNA(scRNA)基因真核生物的基因轉(zhuǎn)錄:依賴RNA的RNA聚合酶:病毒。獨立于模板的RNA聚合酶:polyA聚合酶。PolⅡ基因的一般特征:包括兩種類型:編碼蛋白質(zhì)的基因、編碼核內(nèi)小RNA(snRNA)基因。PolⅡ基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝過程涉及普遍性轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD、TFⅡA、TFⅡB、TFⅡF、TFⅡE、TFⅡH。轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝過程?普遍性轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD與核心啟動子附著TFⅡA、TFⅡB依次結(jié)合;TFⅡF-RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合;TFⅡE、TFⅡH最后結(jié)合。兩個關(guān)鍵步驟:TFⅡF的結(jié)合將RNA聚合酶帶入核心啟動子,在TFⅡE的幫助下,TFⅡH與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物結(jié)合。PolⅢ基因的啟動子有3種類型:①基因內(nèi)啟動子②基因外啟動子③混合啟動子。轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特征:DNA結(jié)合域(可以識別雙螺旋DNA的堿基序列,與靶位專一性結(jié)合)、激活域(是與其他轉(zhuǎn)錄因子蛋白互作的結(jié)構(gòu)成分,可控制前起始復(fù)合物的組裝與轉(zhuǎn)錄起始。分為酸性功能域、富谷氨酰胺功能域、富脯氨酸功能域)、可變區(qū)(同一家族的轉(zhuǎn)錄因子通過可變區(qū)序列的變異擴大基因調(diào)節(jié)的種類與范圍)。最常見的轉(zhuǎn)錄因子家族:螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋、鋅指蛋白、亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)、MADS框蛋白。mRNA的修飾與加工:mRNA的5,端加帽、mRNA的3,端加尾(多聚腺苷酸化)、前體mRNA的剪接、mRNA的編輯。真核細(xì)胞前體rRNA內(nèi)含子由snoRNA的協(xié)同剪切。真核細(xì)胞前體rRNA內(nèi)含子的自我剪切。mRNA的編輯的方式:泛編輯(在縮編的RNA分子中插入一些核苷酸以便產(chǎn)生功能RNA)、插入編輯(在mRNA的特別位置插入G產(chǎn)生至少2個不同的蛋白質(zhì))、多聚腺苷酸化編輯(多見于動物線粒體mRNA多聚腺苷酸化可將U或UA轉(zhuǎn)變?yōu)閁AAA…,產(chǎn)生終止密碼)。細(xì)菌的擺動特征:①G-U堿基配對②次黃嘌呤與A、C、U配對。真核生物的擺動特征:①G-U擺動,但只涉及3’-XXG-5’的反密碼子②反密碼子次黃嘌呤3’-XXI-5’只識別密碼子5’-XXC-3’和5’-XXU-3’。密碼子5’-XXA-3’由獨立的tRNA識別。tRNA的結(jié)構(gòu):反密碼子臂、受體臂、D臂、TψC臂、V環(huán)。密碼子的特點:通用性、兼并性、擺動性、偏愛性、偏離性。原核生物和真核生物核糖體組成的區(qū)別?①氨酰化(aminoacylation)正確的氨基酸與對應(yīng)的tRNA連接。由氨酰tRNA合成酶介導(dǎo)的氨?;謨刹竭M行:①.氨基酸與ATP反應(yīng)形成活化的氨基酸中間體②.中間體被移到tRNA的3’端,使氨基酸的-COOH基團與tRNA最后一個核苷酸(A)糖基的2’或3’碳原子的-OH基團之間形成連接②密碼子-反密碼子識別(codon-anticodonrecognition)mRNA和tRNA之間的相互作用。密碼子的第一位核苷酸與tRNA的第36位核苷酸配對,第二位與第35位,第三位與第34位配對。蛋白質(zhì)的翻譯調(diào)控包括:整體性調(diào)控和專一性調(diào)控。①.整體調(diào)控(globalregulation):或稱翻譯起始調(diào)控,對象是翻譯起始復(fù)合物各組成成分的活性及組裝。②.專一性調(diào)控(specialregulation):針對某些特定的mRNA,而且常常利用mRNA自身的某些序列作為調(diào)節(jié)的識別信號來控制翻譯。細(xì)菌有三個釋放因子:RF1—識別終止密碼子UAA和UAG。RF2—識別終止密碼子UAA和UGA。RF3—起支撐作用。真核生物只有兩種釋放因子:eRF-1:識別三種終止密碼子。eRF-3:可能與細(xì)菌的RF-3作用相似。翻譯的終止需要GTP水解提供能量。蛋白質(zhì)翻譯后加工:1.蛋白質(zhì)折疊(proteinfolding):無活性的多肽鏈折疊成合適的三級結(jié)構(gòu)。2.蛋白質(zhì)水解切割(proteolyticcleavage):一些蛋白質(zhì)要經(jīng)過切割加工,除去蛋白質(zhì)的一端或兩端的區(qū)段,或者切成好幾段各具活性的多肽。3.化學(xué)修飾(chemicalmodification):多肽鏈中的氨基酸可以通過連接新的化學(xué)基團而被修飾。4.內(nèi)含肽剪接(inteinsplicing):內(nèi)含肽類似于mRNA的內(nèi)含子,必須切除后將外顯肽(extein)連接才成為活性形式。蛋白質(zhì)的水解切割:①端部切除②內(nèi)部切除③多聚蛋白質(zhì)切割?;瘜W(xué)修飾的三種方式:O-連接糖基化、N-連接的糖基化、酰基化。鏈終止法(chainterminationmethod)雙脫氧鏈終止法。測序基本原理:合成與單鏈DNA互補的多核苷酸鏈,由于合成的互補鏈可在不同位置隨機終止反應(yīng),產(chǎn)生只差一個核苷酸的DNA分子,從而可以讀取待測DNA分子的堿基排列順序。鏈終止法測序的模板是待測DNA分子的單鏈形式。焦磷酸測序技術(shù)是由4種酶催化的同一反應(yīng)體系中的酶級聯(lián)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。焦磷酸測序技術(shù)的原理是:引物與模板DNA退火后,在DNA聚合酶、ATP硫酸化酶、熒光素酶和三磷酸腺苷雙磷酸酶4種酶的協(xié)同作用下,將引物上每一個dNTP的聚合與一次熒光信號的釋放偶聯(lián)起來,通過檢測熒光的釋放和強度,達到實時測定DNA序列的目的。基因組測序策略:傳統(tǒng)鳥槍法:無需構(gòu)建遺傳圖譜和物理圖譜,適宜于原核生物等簡單基因組測序。克隆重疊群法:需構(gòu)建遺傳圖譜和物理圖譜,適宜于真核生物等復(fù)雜基因組測序,費時、費力,但可得到更準(zhǔn)確無誤的序列。全基因組鳥槍法:需一定的遺傳及物理圖譜信息,適宜于各種基因組測序,快速,但對計算機及生物信息學(xué)軟件提出更高要求,準(zhǔn)確性較差。人類基因組計劃采取了兩種測序策略。如何組建克隆重疊群?染色體步查(chromosomewalking)染色體步查費時費力,不適宜于復(fù)雜基因組。克隆指紋圖譜(clonefingerprinting)是組建克隆重疊群的主要方法,其基本原理為:如果兩個克隆彼此重疊,它們可能含有相同的特征性序列,即指紋。這些指紋可以是相同的限制性圖譜、相同的重復(fù)序列或者是相同的單一序列(STS)。克隆指紋圖譜(clonefingerprinting)1、限制性指紋圖譜。2、重復(fù)DNA指紋圖譜。3、重復(fù)DNA的PCR。4、STS含量作圖??寺≈丿B群方法組裝序列(依賴物理圖譜)1.構(gòu)建BAC克隆文庫(150Kb)2.組建BAC克隆重疊群3.亞克?。?Kb)4.利用鳥槍法對每個克隆進行末端測序。突變的類型:突變是基因組小范圍的核苷酸序列的改變。點突變分為轉(zhuǎn)換和顛換。還有移碼、插入、缺失。突變的原因:自發(fā)錯誤(錯配)、誘變劑與親代DNA反應(yīng)。識別基因的生物信息學(xué)方法主要有:從頭預(yù)測。根據(jù)基因的序列特征,運用有效的算法和計算機程序預(yù)測基因。同源性搜索。通過相似性比對從數(shù)據(jù)庫中的已知基因和蛋白質(zhì)序列來預(yù)測基因。比較基因組學(xué)。運用同線性預(yù)測基因?;蚪M序列中定位基因(實驗方法):雜交實驗1、Northern雜交2、種屬間印跡。cDNA測序:1、由全長cDNA序列來指認(rèn)基因2、由EST序列來指認(rèn)基因。確定基因功能多采取反向遺傳學(xué)方法?;虼虬校╣enetargeting)——DNA水平基因敲除(geneknockout)……基因沉默(genesilencing)——RNA水平RNA干擾(RNAinterference,RNAi)……基因打靶和RNA干擾分獲2007年度和2006年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎?;虼虬芯拖袷且粡堄腥龡l腿和一個平臺的凳子(stool)。三條腿分別是:轉(zhuǎn)基因、同源重組和胚胎干細(xì)胞;一個平臺就是基因敲除;而整個凳子則是“基因打靶”。RNA干擾(或RNA干涉)是指通過雙鏈RNA介導(dǎo),特異性地降解靶mRNA,導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默現(xiàn)象。RNAi在維持基因穩(wěn)定、保護基因組免受外源核酸侵入、基因表達調(diào)控等方面發(fā)揮重要生物學(xué)作用。RNAi作為基因沉默的一個工具,已被廣泛用于基因功能的研究、基因治療和新藥研究與開發(fā)等方面?;蚪M學(xué)主要研究工具和方法包括:生物信息學(xué)、遺傳分析、基因表達測量、基因功能鑒定?;蚪M學(xué)的意義:基因組學(xué)能為一些疾病提供新的診斷,治療方法?;蚪M學(xué)還被用于食品與農(nóng)業(yè)部門。提供基因組信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)利用,試圖解決生物,醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的重大問題?;蚪M的序列組成1.高度重復(fù)序列2.中度重復(fù)序列3.單一序列衛(wèi)星DNA—重復(fù)單元10~200bp,重復(fù)數(shù)可達105以上,可形成10~15kb重復(fù)區(qū)。大部分分布于染色體著絲粒區(qū)和端粒區(qū)。微衛(wèi)星DNA—重復(fù)單元1~6bp,重復(fù)區(qū)大多幾十~幾百bp,分散在基因組中,具有較高的多態(tài)性。微衛(wèi)星DNA是理想的遺傳標(biāo)記-CAGCAGCAGCAGCAGCAG。基因與基因家族:斷裂基因、多基因家族、超基因家族、重疊基因、基因內(nèi)基因、反義基因、假基因。斷裂基因——指基因的mRNA序列由許多非編碼序列隔開?!锒嗷蚣易宸诸悾骸椿虻慕K產(chǎn)物分為兩類:一類編碼RNA,另一類編碼蛋白質(zhì)?!丛诨蚪M中的分布分為兩類:一類串聯(lián)排列在一起,形成基因簇,亦稱串聯(lián)重復(fù)基因。另一類家族成員則可以分散在不同的部位上。真核生物基因組特點:基因組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有多個復(fù)制啟始位點,但每個復(fù)制子的長度較小?;蚴遣贿B續(xù)的。轉(zhuǎn)錄單位一般是單順反子的。即一個基因一種mRNA一種蛋白質(zhì),但蛋白質(zhì)的最終產(chǎn)物可因剪接方式的不同而有差異存在大量重復(fù)序列。三大科學(xué)計劃:曼哈頓原子計劃、阿波羅登月計劃、人類基因組計劃?;蚪M測序的基本步驟:首先將整個基因組的DNA分解為一些小片段,其次將這些分散的小片段逐個測序,最后將測序的小片段按順序排列組裝?;蚪M作圖可分為:1、遺傳作圖:就是采用遺傳學(xué)分析方法將基因或其它DNA分子標(biāo)記標(biāo)定在染色體上構(gòu)建的連鎖圖,也稱為遺傳連鎖圖或遺傳圖。作圖方法:雜交實驗,家系分析等。圖距單位:厘摩(cM),每單位厘摩定義為1%交換率。2、物理作圖(physicalmapping)就是采用分子生物學(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。圖距:限制性片段作圖與克隆作圖的圖距為DNA的分子長度,即堿基對(bp)。遺傳圖和物理圖是采用不同的方法繪制的,共同之處都是確定基因或DNA分子標(biāo)記在染色體上的排列位置。由于方法的局限遺傳圖和物理圖均會產(chǎn)生某些偏差,通過共同的作圖標(biāo)記可以相互校正,由此獲得的基因組連鎖圖稱之為基因組圖。有可以識別的標(biāo)記,才能確定目標(biāo)的方位及彼此之間的相對位置。多態(tài)性(polymorphism)所有的標(biāo)記都必須具有多態(tài)性!花色:白色、紅色。株高:高、矮。血型:A、B、O型。淀粉:糯、非糯一個基因必須以兩種分別指定一個表型的替換形式存在或以等位基因形式存在才能用于遺傳學(xué)分析。形態(tài)標(biāo)記:形態(tài)性狀:株高、顏色、白化癥等。又稱表型標(biāo)記。數(shù)量少、很多突變是致死的、受環(huán)境、生育期等因素的影響。細(xì)胞學(xué)標(biāo)記:明確顯示遺傳多態(tài)性的染色體結(jié)構(gòu)特征和數(shù)量特征染色體的核型染色體的帶型染色體的結(jié)構(gòu)變異染色體的數(shù)目變異優(yōu)點:不受環(huán)境影響缺點:數(shù)量少、費力、費時、對生物體的生長發(fā)育不利DNA分子標(biāo)記:簡稱分子標(biāo)記。以DNA序列的多態(tài)性作為遺傳標(biāo)記。優(yōu)點:不受時間和環(huán)境的限制、遍布整個基因組,數(shù)量無限、不影響性狀表達、自然存在的變異豐富,多態(tài)性好、共顯性,能鑒別純合體和雜合體。遺傳作圖的方法理論基礎(chǔ):遺傳連鎖與交換?;痉椒?兩點測驗法和三點測驗法。重組率是衡量兩個基因間距離的單位。植物遺傳圖譜的構(gòu)建:選擇研究材料(親本)、構(gòu)建分離群體、遺傳標(biāo)記檢測、標(biāo)記間的連鎖分析。選擇親本:要求親緣關(guān)系遠,遺傳差異大、但又不能相差太大以導(dǎo)致引起子代不育。對備選材料進行多態(tài)(差異)性檢測,綜合測定結(jié)果,選擇有一定量多態(tài)性的一對或幾對材料作為遺傳作圖親本。遺傳標(biāo)記的染色體定位:利用遺傳學(xué)方法或其它方法將少數(shù)標(biāo)記錨定在染色體上,作為確定連鎖群的參照系。常用的方法:單體分析、三體分析、代換系分析、附加系分析。遺傳圖譜的不足:遺傳圖的分辨率有限、遺傳圖的覆蓋面較低、遺傳圖分子標(biāo)記的排列有時會出現(xiàn)差錯。物理作圖的方法:限制性作圖法、基于克隆的基因組作圖、熒光原位雜交(FISH)、序列標(biāo)簽位點(STS)。限制性作圖:就是比較不同限制酶酶切產(chǎn)生的DNA片段的大小。限制性作圖的局限:稀有切點限制酶、稀有切點限制圖繪制、大分子DNA片段的分離。稀有切點限制圖繪制注意事項:1、一般而言,識別序列越長,酶切產(chǎn)生的片段越大;2、識別位點的堿基序列組成影響限制性片段的大?。?、可將特異的識別位點引入基因組中;4、基因組DNA的甲基化狀態(tài)。輻射雜種作圖原理:1、基因組中單一序列標(biāo)簽位點(STS)都有獨一無二的序列組成,在染色體上的位置是確定的;2、位于染色體上近鄰排列的STS是機械連接的,在外力作用下斷裂DNA或部分酶切DNA時,2個不同的STS出現(xiàn)在同一片段的機會取決于它們在基因組中的相對位置。凡是位置靠近的STS有最大的機會同時出現(xiàn)在同一個片段中。如果相距甚遠,有時會在同一片段,有時在不同片段。相距越遠,出現(xiàn)在不同DNA片段中的概率就越大。當(dāng)兩個片段含有同一STS序列時,可以確認(rèn)這兩個片段彼此重疊。輻射雜種作圖的程序和方法作圖試劑:將STS標(biāo)記和作圖用的染色體區(qū)段以及DNA克隆稱為做圖試劑。輻射雜種:指含有另一種生物染色體片段的嚙齒類細(xì)胞。在某些生物種屬中,通過原位雜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,由此繪制基因或DNA分子標(biāo)記所在的染色體位置圖稱為細(xì)胞圖。一個DNA序列怎樣成為STS?答案:首先,其序列必須是已知的;其次,STS必須在染色體上有獨一無二的位置。STS的來源有哪些?1、表達序列標(biāo)簽(EST)2、SSLP3、隨機基因組序列。總之,STS是一段短的DNA序列,通常其長度為100-500bp,易于識別,且在擬研究的染色體或基因組中只出現(xiàn)一次。原核生物基因組和真核生物核基因組的特征原核生物基因組的特征 真核生物核基因組的特征基因組DNA位于擬核中 核基因組DNA位于染色體中基因組大多數(shù)為環(huán)狀DNA分子,也有部分為線性DNA 基因組為線性DNA分子與基因組DNA分子結(jié)合的蛋白是DNA結(jié)合蛋白,如:HU蛋白與基因組DNA分子結(jié)合的蛋白是組蛋白形成超螺旋結(jié)構(gòu) 形成核小體基因組中基因排布緊湊,存在操縱子染色體的不同位置基因分布不均勻;重復(fù)序列比較少見;基因間有大量空隙;基因不連續(xù),含有內(nèi)含子;基因不含有內(nèi)含子?;蚪M中含有大量的全基因組范圍的重復(fù)序列和其他非編碼序列。 只含有DNA轉(zhuǎn)座子 含有逆轉(zhuǎn)座子(RNA轉(zhuǎn)座子)和DNA轉(zhuǎn)座子線粒體和葉綠體基因組的物理特征和基因組成、細(xì)胞器基因組的物理特點:線粒體基因組大小變化很大,而且與生物的復(fù)雜程度無關(guān)。大多數(shù)多細(xì)胞動物的線粒體基因組較小,結(jié)構(gòu)緊密,基因間幾乎沒有間隔;低等真核生物的線粒體基因組較大且較疏松,大量基因具有內(nèi)含子。葉綠體基因組的大小變化較小,許多基因含有內(nèi)含子。所有線粒體基因組都含有非編碼rRNA基因和至少一部分呼吸鏈組分蛋白的基因?;蚝扛叩木€粒體基因組還編碼tRNA、核糖體蛋白,參與轉(zhuǎn)錄和翻譯的蛋白質(zhì)以及將胞質(zhì)蛋白運輸進入線粒體的轉(zhuǎn)運蛋白。大多數(shù)葉綠體基因組都含有大約200個基因,編碼rRNA、tRNA、核糖體蛋白以及參與光和作用的蛋白質(zhì)。噬菌體和真核生物病毒的基因組特征噬菌體基因組特征 真核生物病毒的基因組特征三種衣殼結(jié)構(gòu):二十面體、絲狀或螺旋狀、頭-尾 兩種衣殼結(jié)構(gòu):二十面體、絲狀或螺旋狀基因組類型:RNA或DNA、雙鏈或單鏈,線性或環(huán)狀基因組類型:含有重疊基因基因是連續(xù)的,不含內(nèi)含子 DNA或RNA,單鏈或雙鏈,線性或環(huán)狀,分段的或不分段的(RNA病毒)含有重疊基因基因是不連續(xù)的,含內(nèi)含子含有多順反子操縱子:在基因組中彼此相鄰,參與單一的生化途徑并且聯(lián)合表達的一組基因。乳糖操縱子:3種基因序列分別叫l(wèi)acZ、lacY、lacA。前兩個基因間隔52bp,后兩個基因間隔64bp。3個基因同時表達,lacY編碼乳糖通透酶,負(fù)責(zé)將乳糖轉(zhuǎn)運到細(xì)胞內(nèi),lacZ和lacA編碼將乳糖消化成半乳糖和葡萄糖的酶。原核生物:指一大類細(xì)胞核無核膜包裹,只存在稱作擬核區(qū)或擬核的裸露DNA的原始單細(xì)胞生物。指其細(xì)胞缺少廣泛的內(nèi)部間隔區(qū)的生物。細(xì)菌(bacterium):是一類形狀細(xì)短,結(jié)構(gòu)簡單,多以二分裂方式進行繁殖的原核生物。擬核:指位于無著色原核細(xì)胞中的輕微著色區(qū)。超螺旋是環(huán)狀分子組裝進入小空間的理想方式。超螺旋分別是由DNA雙螺旋再次螺旋(正超螺旋)或去螺旋(負(fù)超螺旋)形成。質(zhì)粒的特征:一些質(zhì)??梢哉系剿拗鞯幕蚪M中,但另一些質(zhì)粒則永遠是獨立的。質(zhì)粒所含的基因通常在宿主染色體中不存在,許多情況下,這些基因?qū)?xì)菌來說是非必需的,它們編碼細(xì)菌的某些表型。許多質(zhì)粒能從一個細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)胞中,有時可在不同種系的細(xì)菌中找到相同的質(zhì)粒。原核生物基因組的特性:不含有內(nèi)含子、重復(fù)序列比較少見、基因組中基因排布緊湊,存在操縱子。側(cè)向基因轉(zhuǎn)移:指在不同原核生物物種間發(fā)生的基因流動。內(nèi)共生學(xué)說:基礎(chǔ):細(xì)胞器基因與細(xì)菌基因的相似性要比它們所在的真核生物核基因的相似性高。內(nèi)容:認(rèn)為線粒體和葉綠體是一些自由生存的細(xì)菌的遺跡,這些細(xì)菌在進化最早期與真核細(xì)胞祖先形成共生關(guān)系。所有線粒體基因組都含有非編碼rRNA基因和至少一部分呼吸鏈組分蛋白的基因。基因含量更高的線粒體基因組還編碼tRNA、核糖體蛋白,參與轉(zhuǎn)錄和翻譯的蛋白質(zhì)以及將胞質(zhì)蛋白運輸進入線粒體的轉(zhuǎn)運蛋白。組蛋白:與真核生物細(xì)胞核DNA結(jié)合的DNA結(jié)合蛋白。染色質(zhì):真核生物細(xì)胞核DNA與組蛋白形成的復(fù)合物。核小體:是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。約200bp的線性DNA分子盤繞在組蛋白八聚體構(gòu)成的核心結(jié)構(gòu)外面,形成了一個核小體。30nm染色質(zhì)纖維的兩種結(jié)構(gòu)模型:(A)螺線管模型(B)螺旋緞帶模型核型圖:一種生物染色體經(jīng)染料染色后,全套染色體顯示出的特定帶型。微型染色體:指長度相對較短,但基因非常富集的染色體。B染色體:指群體中的某些個體(并非全部)攜帶的額外染色體。在植物中普遍存在,在真菌、昆蟲和動物中也有發(fā)現(xiàn)。B染色體是核分裂過程中因為異常事件而產(chǎn)生的正常染色體的碎片。B染色體的存在可能會影響機體的生物學(xué)特性,在植物中,它們與植物的生存能力下降有關(guān)。全著絲粒染色體:指著絲粒并不唯一,沿著染色體存在多個著絲粒結(jié)構(gòu)。兩種假基因:常規(guī)假基因、已加工的假基因。在大多數(shù)生物中,大量的基因間隔區(qū)是由某種重復(fù)序列組成。重復(fù)序列分兩類:全基因組范圍或散布重復(fù)序列(interspersedrepeat)、串聯(lián)重復(fù)DNA(tandemlyrepeatedDNA)。其它進化遺跡:截短基因:與完整的基因相比,或多或少的缺失了部分序列。基因片段:從某個基因內(nèi)部被分割出來的短的區(qū)域。另外兩種串聯(lián)重復(fù)DNA序列:微衛(wèi)星:通常小于150bp,其重復(fù)單位只有13bp或更少。如:雙核苷酸重復(fù)、單核苷酸重復(fù)。應(yīng)用:遺傳概圖、法醫(yī)鑒定、建立親緣和親疏關(guān)系。小衛(wèi)星:形成長達20kb的聚集區(qū),每個重復(fù)單位最多25bp。與染色體結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。如:端粒小衛(wèi)星(5’-TTAGGG-3’基序)。散布重復(fù)序列:由轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的,而且最分散的重復(fù)序列往往有天然的轉(zhuǎn)座活性。噬菌體由兩個部分組成:蛋白質(zhì)和核酸。衣殼:蛋白質(zhì)形成外殼、核酸基因組包含在衣殼內(nèi)部。三種基本衣殼結(jié)構(gòu):二十面體結(jié)構(gòu)、絲狀或螺旋狀結(jié)構(gòu)、頭-尾結(jié)構(gòu)。染色體的鑒別方法:根據(jù)染色體大小及著絲粒相對于兩端的定位、生物染色體經(jīng)染料染色后,全套染色體顯示出的特定帶型即核型圖。噬菌體根據(jù)生命周期可分為兩類:裂解性噬菌體(如:T4)和溶源性噬菌體(如:λ)。衛(wèi)星RNA或擬病毒:基因組為RNA分子,長320-400個核苷酸,不編碼自身的衣殼蛋白,而是在輔助病毒衣殼內(nèi),從一個細(xì)胞移動到另一個細(xì)胞。類病毒:基因組為RNA分子,長240-375個核苷酸,不包含基因,也不被包被,以裸RNA的形式在細(xì)胞間擴散。如:柑橘裂皮病類病毒。朊病毒:不包含核酸、具有感染性、致病性的蛋白質(zhì)顆粒。轉(zhuǎn)座:是一個DNA片段從基因組中的一個位置移動到另外一個位置的過程。轉(zhuǎn)座子:是指可移動的片段,也稱轉(zhuǎn)座元件。保守型轉(zhuǎn)座子:先在原來的位置進行序列剪切,然后再重新插入到其他位點中。復(fù)制型轉(zhuǎn)座子:原始元件仍保留在原處,同時在新的位點插入一個拷貝。DNA轉(zhuǎn)座子不需要RNA中間體,是以一種更為直接的DNA→DNA的方式進行轉(zhuǎn)座。原核生物基因組中四種類型的DNA轉(zhuǎn)座子:插入序列、復(fù)合型轉(zhuǎn)座子、Tn3型轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)座噬菌體。雜種不育這個遺傳事件是由轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的。P元件是黑腹果蠅中的一個DNA轉(zhuǎn)座子。人遺傳概圖的建立原理:每個人都有一套不同的微衛(wèi)星長度變異體,變異體經(jīng)過PCR后產(chǎn)生不同大小的條帶。DNA雙螺旋模型的3個基本特點:(1)兩條平行雙鏈的堿基排列彼此互補;(2)DNA雙鏈相互纏繞形成有規(guī)律的螺旋結(jié)構(gòu);(3)互補雙鏈的走向相反。DNA復(fù)制的前提是解開螺旋雙鏈。雙螺旋模型提示DNA復(fù)制是以一條DNA單鏈為模板合成另一條互補單鏈,但是必須先解開螺旋雙鏈。DNA復(fù)制的三種方式:第一種方式:分散復(fù)制方式,即復(fù)制的每一條子鏈實際上由部分新鏈和部分親鏈混合組成。第二種方式:半保留復(fù)制方式,即兩個子代雙螺旋分子均由一條親鏈和一條新鏈組成。第三種方式:DNA全保留復(fù)制方式,即一個雙螺旋子代分子全由親鏈組成,另一個雙螺旋分子全由新鏈組成。DNA復(fù)制的特點:1、互補單鏈的合成以5’→3’方向進行。2、DNA兩條子鏈的合成在時間上和空間上是非對稱的,即5’鏈或前導(dǎo)鏈為先行連續(xù)合成,3’鏈或后隨鏈為后繼間斷合成。3、RNA起始合成不需要引物,但DNA起始復(fù)制必需引物。4、細(xì)胞中新鏈DNA的合成以堿基互補的方式進行,當(dāng)合成的DNA新鏈其堿基序列因核苷酸錯誤摻入而與模板鏈不配對時,DNA復(fù)制酶可以啟動自身的校正功能予以切除,重新加入正確配對的堿基。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶執(zhí)行斷裂重接反應(yīng)。三種類型的DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶類型 底物 功能IA型 單鏈DNA 在多聚核苷酸分子中引入一個缺口,第二條多聚核苷酸鏈可從形成的空隙穿過IB型 單鏈DNA 作用方式與IA型拓?fù)涿割愃艻I型雙鏈DNA 可在雙螺旋的2條鏈上產(chǎn)生缺口,第二個分子可從產(chǎn)生的缺口處穿過,涉及兩個DNA單鏈連接46、DNA復(fù)制不同于轉(zhuǎn)錄的3個主要方面:1、DNA復(fù)制時2條互補單鏈都必須拷貝,因此存在連續(xù)合成的前導(dǎo)鏈和斷續(xù)合成的后隨鏈。2、模板依賴性DNA聚合酶不能在單股DNA分子上啟動DNA的合成,它必須有一個短的雙鏈區(qū)為酶提供一個能添加新核苷酸的3’端,即需要引物。3、清除引物。47、端粒DNA由端粒酶合成端粒DNA中大部分區(qū)段按正常方式復(fù)制,但最末端的序列由端粒酶催化獨立反應(yīng)延伸。端粒酶由蛋白質(zhì)和RNA組成。人類端粒酶中RNA分子長450個核苷酸,5’端具有5’-CUAACCCUAAC-3’序列,其核心區(qū)域與人類端粒中重復(fù)序列5’-TTAGGG-3’反向互補。當(dāng)染色體復(fù)制進入末端時,端粒酶RNA的5’-CCCUAA-3’序列可作為模板將3’鏈反復(fù)延伸。端粒酶是逆轉(zhuǎn)錄酶,將RNA分子中6堿基序列拷貝成DNA。48、人類線粒體復(fù)制的3個突出特點:(1)起始復(fù)制鏈的引物為轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。(2)單向復(fù)制,兩條鏈的復(fù)制不在同一位置同時啟動。兩條單鏈的復(fù)制均為連續(xù)復(fù)制,不產(chǎn)生岡崎片段。(3)僅由一種DNA聚合酶即Polγ完成所有新鏈的合成。49、細(xì)胞周期分為4個階段:(1)有絲分裂期或M期:細(xì)胞核與細(xì)胞發(fā)生分裂。(2)間期1或G1期:細(xì)胞內(nèi)發(fā)生活躍的轉(zhuǎn)錄、翻譯以及其他生理生化事件。(3)合成期或S期:基因組復(fù)制。(4)間期2或G2期:第二個間隔期。50、細(xì)胞周期檢查點(cellcyclecheckpoint):在進入S期與M期的前一瞬間被認(rèn)為是關(guān)鍵的控制點。51、兩個檢查點:一個是由G2期進入M期另一個是由G1期進入S期52、地域:每一條染色體占有的自己的空間。地域占了核內(nèi)空間的絕大部分,但是被非染色質(zhì)區(qū)域分開。非染色質(zhì)區(qū)域中包括了與基因組表達有關(guān)的酶以及其他各種蛋白質(zhì)。53、染色體轉(zhuǎn)位(translocation):一個染色體的一段連到另外一個染色體。54、功能域:表達的基因周圍的DNA區(qū)域。55、常染色質(zhì):含有活性基因的相對較疏松的其他染色體DNA區(qū)域。此區(qū)域允許參與表達的蛋白質(zhì)進入。56、基因組含有兩類遺傳信息:一類是傳統(tǒng)意義上的遺傳信息,即DNA序列所提供的遺傳信息;另一類是表觀遺傳學(xué)信息,它提供了何時、何地、以何種方式去應(yīng)用遺傳信息的指令。57、異染色質(zhì):包含相對致密但不如中期染色體結(jié)構(gòu)緊密的結(jié)構(gòu)。組成型異染色質(zhì):在所有細(xì)胞中永久存在,其DNA不含基因,因而可一直保持壓縮狀態(tài)。包括著絲粒和端粒DNA以及某些染色體的部分特定區(qū)域。55、兼性異染色質(zhì):無持久性特征,僅在部分細(xì)胞的部分時間出現(xiàn),含有基因。因環(huán)境影響而改變的基因表達模式并不涉及基因型的變異,但可重復(fù)出現(xiàn),穩(wěn)定遺傳,是典型的表觀遺傳現(xiàn)象。56、位置效應(yīng)有兩種不同的調(diào)控類型:一種是使染色質(zhì)的物理狀態(tài)處于極度收縮而造成細(xì)胞中的活化因子無法接觸內(nèi)部基因而使其關(guān)閉,如:酵母ade2基因和果蠅white基因的例子;另一種是在基因本身的調(diào)控序列之外還有其他的位于5’上游區(qū)域的DNA序列對下游一組基因的表達進行調(diào)控,如:座位控制區(qū)(LCR)。57、LCR對β珠蛋白基因簇的調(diào)控涉及兩個步驟:(1)在LCR的控制下使高度致密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)解聚,以便調(diào)控因子能夠接觸DNA;(2)轉(zhuǎn)錄因子進行組裝啟動基因表達。絕緣子:阻止鄰近位置激活或失活效應(yīng)的序列。58、絕緣子:阻止鄰近位置激活或失活效應(yīng)的序列。1、絕緣子具有位置阻隔效應(yīng)。當(dāng)絕緣子位于增強子與啟動子之間時,絕緣子可以阻止增強子對啟動子的活化。當(dāng)絕緣子位于功能基因與異染色質(zhì)之間時,絕緣子可以阻止從異染色質(zhì)擴展的使基因沉默的效應(yīng)。2、絕緣子的效應(yīng)具有方向性。果蠅的yellow座位有4個增強子,2個位于啟動子上游,另2個位于外顯子1和外顯子2之間,分別負(fù)責(zé)不同組織特異性的yellow基因的表達。將含有絕緣子的果蠅逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子gypsy依次分別插入每個增強子元件的附近,絕緣子對增強子的阻隔效應(yīng)依位置不同而異。59、副突變:指在雜合子中某一等位基因影響同一座位上另一等位基因的表型,也稱同源抑制。副突變最早在玉米中發(fā)現(xiàn)。副突變的原因是:兩個同源等位基因之間存在反式互作,使其中一個等位基因的DNA甲基化狀態(tài)發(fā)生改變從而導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化,并進一步影響到基因的表達。60、DNA甲基化一般與基因沉默相關(guān)聯(lián);61、非甲基化一般與基因的活化相關(guān)聯(lián);62、去甲基化往往與一個沉默基因的重新激活相關(guān)聯(lián)。63、DNA甲基化(DNAmethylation)是研究得最清楚、也是最重要的表觀遺傳修飾形式,主要是基因組DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基間的共價結(jié)合,胞嘧啶由此被修飾為5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,m5C)。哺乳動物基因組中m5C占胞嘧啶總量的2%-7%,約70%的m5C存在于CpG二連核苷。在結(jié)構(gòu)基因的5’端調(diào)控區(qū)域,CpG二連核苷常常以成簇串聯(lián)形式排列,這種富含CpG二連核苷的區(qū)域稱為CpG島(CpGislands),其大小為500-1000bp,約56%的編碼基因含該結(jié)構(gòu)。64、DNA甲基化在兩種水平控制基因的活性:局部范圍影響單個啟動子與增強子的功能;在大范圍如整條染色體和基因組水平影響許多基因的表達。DNA甲基化主要通過影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)阻止轉(zhuǎn)錄因子與啟動子或增強子的結(jié)合控制基因表達。CpG島主要處于基因5’端調(diào)控區(qū)域。65、啟動子區(qū)域的CpG島一般是非甲基化狀態(tài)的,其非甲基化狀態(tài)對相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄是必須的。目前認(rèn)為基因調(diào)控元件(如啟動子)的CpG島中發(fā)生m5C修飾會在空間上阻礙轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物與DNA的結(jié)合。因而DNA甲基化一般與基因沉默相關(guān)聯(lián)。66、基因調(diào)控元件(如啟動子)所含CpG島中的m5C會阻礙轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體與DNA的結(jié)合。DNA甲基化一般與基因沉默相關(guān)聯(lián);非甲基化一般與基因的活化相關(guān)聯(lián);而去甲基化往往與一個沉默基因的重新激活相關(guān)聯(lián)。67、基因組印記:等位基因來自上一代不同性別的親本而使表達模式發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。68、高等生物基因組甲基化的3個顯著特點:(1)范圍廣,人類基因組中絕大多數(shù)的CpG位點均被甲基化。(2)可逆性,許多甲基化位點可以根據(jù)細(xì)胞活性的要求重新甲基化或去甲基化。(3)組織特異性,不同組織細(xì)胞具有不同的甲基化模式。69、X失活:是印記的一種特殊形式,它導(dǎo)致雌性哺乳動物細(xì)胞的一條X染色體完全失活。染色質(zhì)結(jié)構(gòu)至少在2個方面對基因表達施加影響:(1)染色體的某一區(qū)段包裝程度決定位于該區(qū)段的基因是否表達;(2)假如某一基因可以接觸,基因所在的核小體位置及其周邊環(huán)境會影響到該基因的表達。70、組蛋白修飾種類。組蛋白修飾是表觀遺傳研究的重要內(nèi)容。乙酰化--一般與活化的染色質(zhì)構(gòu)型相關(guān)聯(lián),乙?;揎棿蠖喟l(fā)生在H3、H4的Lys殘基上。甲基化--發(fā)生在H3、H4的Lys和Asp殘基上,可以與基因抑制有關(guān),也可以與基因的激活相關(guān),這往往取決于被修飾的位置和程度。磷酸化--發(fā)生與Ser殘基,一般與基因活化相關(guān)。泛素化--一般是C端Lys修飾,啟動基因表達。其他修飾。71、、組蛋白中被修飾氨基酸的種類、位置和修飾類型被稱為組蛋白密碼(histonecode),是遺傳密碼的表觀遺傳學(xué)延伸,決定了基因表達調(diào)控的狀態(tài),并且可遺傳。71、染色質(zhì)重建(chromatinremodeling)是一個重要的表觀遺傳學(xué)機制。染色質(zhì)重建是由染色質(zhì)重建復(fù)合物介導(dǎo)的一系列以染色質(zhì)上核小體變化為基本特征的生物學(xué)過程。組蛋白尾巴的化學(xué)修飾(乙酰化、甲基化及磷酸化等)可以改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),從而影響鄰近基因的活性。72、核小體定位是核小體在DNA上特異性定位的現(xiàn)象。核小體結(jié)合DNA并不是隨機的,其具備一定的定向特性。核小體定位機制:內(nèi)在定位機制:每個核小體被定位于特定的DNA片斷。外在定位機制:內(nèi)在定位結(jié)束后,核小體以確定的長度特性重復(fù)出現(xiàn)。核小體定位的意義:核小體定位是DNA正確包裝的條件。核小體定位影響染色質(zhì)功能。73、重塑因子調(diào)節(jié)基因表達機制的假設(shè)有兩種:機制1:一個轉(zhuǎn)錄因子獨立地與核小體DNA結(jié)合(DNA可以是核小體或核小體之間的),然后,這個轉(zhuǎn)錄因子再結(jié)合一個重塑因子,導(dǎo)致附近核小體結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定性的變化,又導(dǎo)致其他轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合,這是一個串聯(lián)反應(yīng)的過程;(重建)機制2:由重塑因子首先獨立地與核小體結(jié)合,不改變其結(jié)構(gòu),但使其松動并發(fā)生滑動,這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合,從而使新形成的無核小體的區(qū)域穩(wěn)定。(滑動)遺傳圖和物理圖的比較?答:1、遺傳作圖:就是采用遺傳學(xué)分析方法將基因或其它DNA分子標(biāo)記標(biāo)定在染色體上構(gòu)建的連鎖圖,也稱為遺傳連鎖圖或遺傳圖。作圖方法:雜交實驗,家系分析等。圖距單位:厘摩(cM),每單位厘摩定義為1%交換率。遺傳圖譜的不足:遺傳圖的分辨率有限、遺傳圖的覆蓋面較低、遺傳圖分子標(biāo)記的排列有時會出現(xiàn)差錯。2、物理作圖(physicalmapping)就是采用分子生物學(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。物理作圖的方法:限制性作圖法、基于克隆的基因組作圖、熒光原位雜交(FISH)、序列標(biāo)簽位點(STS)。圖距:限制性片段作圖與克隆作圖的圖距為DNA的分子長度,即堿基對(bp)。遺傳圖和物理圖是采用不同的方法繪制的,共同之處都是確定基因或DNA分子標(biāo)記在染色體上的排列位置。由于方法的局限遺傳圖和物理圖均會產(chǎn)生某些偏差,通過共同的作圖標(biāo)記可以相互校正,由此獲得的基因組連鎖圖稱之為基因組圖。2、轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝過程?答:普遍性轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD與核心啟動子附著TFⅡA、TFⅡB依次結(jié)合;TFⅡF-RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合;TFⅡE、TFⅡH最后結(jié)合。兩個關(guān)鍵步驟:TFⅡF的結(jié)合將RNA聚合酶帶入核心啟動子,在TFⅡE的幫助下,TFⅡH與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物結(jié)合。3、三代遺傳標(biāo)記的比較?答:RFLP標(biāo)記:第一代分子標(biāo)記。具有下列特點:處于染色體上的位置相對固定、同一親本及其子代相同位點上的多態(tài)性片段特征不變、同一凝膠電泳可顯示不同多態(tài)性片段,具有共顯性特點。不足:數(shù)量偏少,分析需借助雜交實驗,效率低。簡單序列長度多態(tài)性(SSLP)第二代分子標(biāo)記。SSLP是一系列不同長度的重復(fù)序列,不同的等位基因含有不同數(shù)目的重復(fù)單位。與RFLP不同,由于每個SSLP可以有很多不同長度的變異體,所以可以為多等位基因。有兩種類型:小衛(wèi)星、微衛(wèi)星。單核苷酸多態(tài)性,第三代分子標(biāo)記。SNP來自于基因組發(fā)生將一種核苷酸換成另一種時的點突變。絕大多數(shù)SNP是雙等位基因。4、在基因組序列中定位基因的方法?答:生物信息學(xué)方法:從頭預(yù)測。根據(jù)基因的序列特征,運用有效的算法和計算機程序預(yù)測基因。同源性搜索。通過相似性比對從數(shù)據(jù)庫中的已知基因和蛋白質(zhì)序列來預(yù)測基因。比較基因組學(xué)。運用同線性預(yù)測基因。實驗方法:雜交實驗1、Northern雜交2、種屬間印跡。cDNA測序:1、由全長cDNA序列來指認(rèn)基因2、由EST序列來指認(rèn)基因。5、GU-AG內(nèi)含子的剪接過程?答:剪接過程非常復(fù)雜,總體上可分兩個步驟:第一步:5’剪接位的斷裂內(nèi)含子內(nèi)部的一個腺苷酸(A)2’-OH通過轉(zhuǎn)酯作用(tramsesterification)攻擊位于5’供體位的鳥苷酸磷酸酯鍵,結(jié)果使內(nèi)含子5’端的鳥苷酸與內(nèi)部腺苷酸之間由5’-2’磷酸酯鍵連接,內(nèi)含子5’方向形成一個套索(lariat)結(jié)構(gòu)第二步:3’剪接位的斷裂和外顯子連接。3’剪接位的斷裂依賴于第二個轉(zhuǎn)酯作用,上游外顯子末端3’-OH與內(nèi)含子3’端剪接位磷酸二酯鍵間相互作用,使內(nèi)含子與外顯子間的磷酸酯鍵斷裂,上游外顯子3’-OH與下游外顯子的5’-磷酸基團連接,釋放內(nèi)含子。切除的內(nèi)含子隨后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性DNA隨之降解。可移動的遺傳元件的類型?答:包括保守型轉(zhuǎn)座子和復(fù)制型轉(zhuǎn)座子。復(fù)制性轉(zhuǎn)座子包括:逆轉(zhuǎn)座子(RNA轉(zhuǎn)座子)包括含有長末端重復(fù)序列的RNA轉(zhuǎn)座子和不含有長末端重復(fù)序列的RNA轉(zhuǎn)座子、DNA轉(zhuǎn)座子。1、經(jīng)過RNA中間體的轉(zhuǎn)座。復(fù)制型轉(zhuǎn)座包括需要經(jīng)過RNA中間體,稱為逆轉(zhuǎn)座。不需要經(jīng)過RNA中間體。逆轉(zhuǎn)座過程:首先是通過正常的轉(zhuǎn)錄過程合成轉(zhuǎn)座子的RNA拷貝,然后該轉(zhuǎn)錄物再拷貝成DNA,最初以獨立于基因組外的分子存在,最后該DNA拷貝整合到基因組。DNA轉(zhuǎn)座子不需要RNA中間體,是以一種更為直接的DNA→DNA的方式進行轉(zhuǎn)座。DNA轉(zhuǎn)座子是很多原核生物基因組的重要組成部分。原核生物基因組中四種類型的DNA轉(zhuǎn)座子:插入序列、復(fù)合型轉(zhuǎn)座子、Tn3型轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)座噬菌體。真核生物和原核生物細(xì)胞的核糖體的組成區(qū)別?答:原核細(xì)胞的核糖體較小,沉降系數(shù)為70S,相對分子質(zhì)量為2.5x103kDa,由50S和30S兩個亞基組成。在完整的核糖體中,rRNA約占2/3,蛋白質(zhì)約為1/3。50S大亞基含有34多肽鏈和兩種RNA分子,相對分子質(zhì)量大的rRNA的沉降系數(shù)為23S,相對分子質(zhì)量小的rRNA為5S。30S小亞基含有21多肽鏈和一個16S的rRNA分子。真核細(xì)胞的核糖體的沉降系數(shù)為80S,大亞基為60S,小亞基為40S。在大亞基中,有大約49種蛋白質(zhì),另外有三種rRNA∶28SrRNA、5SrRNA和5.8SrRNA。小亞基含有大約33種蛋白質(zhì),一種18S的rRNA。真核細(xì)胞的核糖體體積較大,相對分子質(zhì)量為3.9~4.5x103kDa。8、原核生物基因組和真核生物核基因組的特征原核生物基因組的特征 真核生物核基因組的特征基因組DNA位于擬核中 核基因組DNA位于染色體中基因組大多數(shù)為環(huán)狀DNA分子,也有部分為線性DNA 基因組為線性DNA分子與基因組DNA分子結(jié)合的蛋白是DNA結(jié)合蛋白,如:HU蛋白與基因組DNA分子結(jié)合的蛋白是組蛋白形成超螺旋結(jié)構(gòu) 形成核小體基因組中基因排布緊湊,存在操縱子

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