基因組學(xué)試題

1.結(jié)構(gòu)基因?yàn)槎囗樂醋?，假設(shè)干個(gè)功能相關(guān)的功能基因串聯(lián)在一起，手統(tǒng)一調(diào)控區(qū)調(diào)控。2.數(shù)個(gè)操縱子還可以受同一個(gè)調(diào)節(jié)基因〔regulaterygene)，即調(diào)節(jié)子〔regulon)調(diào)控。?結(jié)構(gòu)基因無重疊現(xiàn)象，基因組中任何一段DNA不會(huì)用于編碼2種蛋白質(zhì)?基因是連續(xù)的，無內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后不剪接；?重復(fù)序列少，蛋白質(zhì)基因一般為單拷貝基因，但編碼rRNA的基因一般為多拷貝，有利于核糖體快速組裝。真核生物基因組?復(fù)雜的染色體結(jié)構(gòu)，一般有多條染色體?每條染色體上有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)；?基因組中有大量的重復(fù)序列〔輕度、中度、高度重復(fù)〕；?基因是不連續(xù)的，有內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后經(jīng)過剪接加工成成熟RNA；?有許多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因組成的單一基因簇，或基因家族?有細(xì)胞器基因，真核生物除具有核基因外，還有存在于線粒體和葉綠體中基因，編碼同功酶等。3、什么是遺傳圖譜〔5分〕？遺傳圖譜在基因組研究中的意義何在〔15分〕？細(xì)胞遺傳學(xué)圖譜,包括熒光標(biāo)記原位雜交將熒光標(biāo)記的探針與染色體雜交確定分子標(biāo)記的所在位置。?限制圖譜，是將限制性酶切位點(diǎn)標(biāo)定在DNA分子的相對(duì)位置。?順序標(biāo)簽位點(diǎn)，作通過PCR或分子雜交將小段DNA順序定位在基因組的DNA區(qū)段中。?連續(xù)的文庫(kù)圖譜或基于克隆的基因組作圖，根據(jù)克隆的DNA片段之間的重疊順序構(gòu)建重疊群，繪制物理連鎖圖。5、人類基因組方案的主要研究?jī)?nèi)容有哪些？各內(nèi)容的意義何在〔15分〕?HGP的主要任務(wù)是人類的DNA測(cè)序，包括以下列圖所示的四張譜圖，此外還有測(cè)序技術(shù)、人類基因組序列變異、功能基因組技術(shù)、比擬基因組學(xué)、社會(huì)、法律、倫理研究、生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)、教育培訓(xùn)等目的。1、遺傳圖譜〔geneticmap〕又稱連鎖圖譜(linkagemap)，它是以具有遺傳多態(tài)性〔在一個(gè)遺傳位點(diǎn)上具有一個(gè)以上的等位基因，在群體中的出現(xiàn)頻率皆高于1%〕的遺傳標(biāo)記為“路標(biāo)〞，以遺傳學(xué)距離〔在減數(shù)分裂事件中兩個(gè)位點(diǎn)之間進(jìn)行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM〕為圖距的基因組圖。遺傳圖譜的建立為基因識(shí)別和完成基因定位創(chuàng)造了條件。第1代標(biāo)記：經(jīng)典的遺傳標(biāo)記，例如ABO血型位點(diǎn)標(biāo)記，HLA位點(diǎn)標(biāo)記。70年中后期，限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性〔RFLP〕，位點(diǎn)數(shù)目大與105，用限制性內(nèi)切酶特異性切割DNA鏈，由于DNA的一個(gè)“點(diǎn)〞上的變異所造成的能切與不能切兩種狀況，可產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的片段〔等位片段〕，可用凝膠電泳顯示多態(tài)性，從片段多態(tài)性的信息與疾病表型間的關(guān)系進(jìn)行連鎖分析，找到致病基因。如Huntington癥。但每次酶切2-3個(gè)片段，信息量有限。第2代標(biāo)記：1985年，小衛(wèi)星中心〔minisatellitecore〕、可變串聯(lián)重復(fù)VNTR〔variablenumberoftandemrepeats〕可提供不同長(zhǎng)度的片段，其重復(fù)單位長(zhǎng)度為6至12個(gè)核苷酸，1989年微衛(wèi)星標(biāo)記〔microsatellitemarker〕系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)和建立，重復(fù)單位長(zhǎng)度為2~6個(gè)核苷酸，又稱簡(jiǎn)短串聯(lián)重復(fù)〔STR〕。第3代標(biāo)記：1996年MIT的LanderES又提出了SNP〔singlenucleotidepolymorphysm〕的遺傳標(biāo)記系統(tǒng)。對(duì)每一核苷酸突變率為10-9，雙等位型標(biāo)記，在人類基因組中可到達(dá)300萬個(gè)，平均約每1250個(gè)堿基對(duì)就會(huì)有一個(gè)。3~4個(gè)相鄰的標(biāo)記構(gòu)成的單倍型〔haplotype〕就可有8~16種。2、物理圖譜〔physicalmap〕──標(biāo)記片段的局部酶解法，來說明圖譜制作原理。用局部酶解法測(cè)定DNA物理圖譜包括二個(gè)根本步驟：(1)完全降解：選擇適宜的限制性內(nèi)切酶將待測(cè)DNA鏈(已經(jīng)標(biāo)記放射性同位素)完全降解，降解產(chǎn)物經(jīng)凝膠電泳別離后進(jìn)行自顯影，獲得的圖譜即為組成該DNA鏈的酶切片段的數(shù)目和大小。(2)局部降解：以末端標(biāo)記使待測(cè)DNA的一條鏈帶上示蹤同位素，然后用上述相同酶局部降解該DNA鏈，即通過控制反響條件使DNA鏈上該酶的切口隨機(jī)斷裂，而防止所有切口斷裂的完全降解發(fā)生。局部酶解產(chǎn)物同樣進(jìn)行電泳別離及自顯影。比擬上述二步的自顯影圖譜，根據(jù)片段大小及彼此間的差異即可排出酶切片段在DNA鏈上的位置。下面是測(cè)定某組蛋白基因DNA物理圖譜的詳細(xì)說明。完整的物理圖譜應(yīng)包括人類基因組的不同載體DNA克隆片段重疊群圖，大片段限制性內(nèi)切酶切點(diǎn)圖，DNA片段或一特異DNA序列〔STS〕的路標(biāo)圖，以及基因組中廣泛存在的特征型序列〔如CpG序列、Alu序列，isochore〕等的標(biāo)記圖，人類基因組的細(xì)胞遺傳學(xué)圖〔即染色體的區(qū)、帶、亞帶，或以染色體長(zhǎng)度的百分率定標(biāo)記〕，最終在分子水平上與序列圖的統(tǒng)一。根本原理是把龐大的無從下手的DNA先“敲碎〞，再拼接。以Mb、kb、bp作為圖距，以DNA探針的STS〔sequencetagssite〕序列為路標(biāo)。1998年完成了具有52,000個(gè)序列標(biāo)簽位點(diǎn)(STS)，并覆蓋人類基因組大局部區(qū)域的連續(xù)克隆系的物理圖譜。構(gòu)建物理圖的一個(gè)主要內(nèi)容是把含有STS對(duì)應(yīng)序列的DNA的克隆片段連接成相互重疊的“片段重疊群〔contig〕〞。用“酵母人工染色體(YAC)作為載體的載有人DNA片段的文庫(kù)已包含了構(gòu)建總體覆蓋率為100%、具有高度代表性的片段重疊群〞，近幾年來又開展了可靠性更高的BAC、PAC庫(kù)或cosmid庫(kù)等。3、序列圖譜隨著遺傳圖譜和物理圖譜的完成，測(cè)序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術(shù)是一個(gè)包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測(cè)序得到基因組的序列圖譜。大規(guī)模測(cè)序根本策略:逐個(gè)克隆法：對(duì)連續(xù)克隆系中排定的BAC克隆逐個(gè)進(jìn)行亞克隆測(cè)序并進(jìn)行組裝〔公共領(lǐng)域測(cè)序方案〕。4、基因圖譜“探針〞進(jìn)行分子雜交，鑒別出與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的基因。用PolyA互補(bǔ)的寡聚T或克隆載體的相關(guān)序列作為引物對(duì)mRNA雙端尾側(cè)的幾百個(gè)bp進(jìn)行測(cè)序得到EST〔表達(dá)序列標(biāo)簽〕。2000年6月，EMBL中EST數(shù)量已有4,229,786?；驁D譜的意義：在于它能有效地反響在正?；蚴芸貤l件中表達(dá)的全基因的時(shí)空?qǐng)D。通過這張圖可以了解某一基因在不同時(shí)間不同組織、不同水平的表達(dá)；也可以了解一種組織中不同時(shí)間、不同基因中不同水平的表達(dá)，還可以了解某一特定時(shí)間、不同組織中的不同基因不同水平的表達(dá)。人類基因組是一個(gè)國(guó)際合作工程：表征人類基因組，選擇的模式生物的DNA測(cè)序和作圖，開展基因組研究的新技術(shù)，完善人類基因組研究涉及的倫理、法律和社會(huì)問題，培訓(xùn)能利用HGP開展起來的這些技術(shù)和資源進(jìn)行生物學(xué)研究的科學(xué)家，促進(jìn)人類健康6、有一個(gè)海洋經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，進(jìn)行基因組學(xué)研究，你認(rèn)為應(yīng)該如何制定詳細(xì)的研究方案〔15分〕。2〕基因組較小，基因數(shù)目少，大多只含有一條環(huán)狀染色體，只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)；3〕基因結(jié)構(gòu)緊湊，大局部序列用來編碼蛋白質(zhì)，重復(fù)序列和不編碼序列少；但編碼順序一般不會(huì)重疊，即不會(huì)出現(xiàn)基因重疊現(xiàn)象；4〕具操縱子結(jié)構(gòu)，即數(shù)個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起，受一個(gè)調(diào)節(jié)區(qū)調(diào)節(jié)；數(shù)個(gè)操縱子還可以由一個(gè)共同調(diào)節(jié)基因〔regulatorygene〕即調(diào)節(jié)子〔regulon〕調(diào)控；5〕結(jié)構(gòu)基因大都是單拷貝，rRNA的基因rrn往往是多拷貝；6〕DNA分子中具有各種功能的識(shí)別區(qū)域.如復(fù)制起始區(qū)OriC，復(fù)制終止區(qū)TerC，轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)和終止區(qū)等。這些區(qū)域往往有特殊的順序。7〕在基因或操縱子的終末往往具有特殊的終止順序，它可使轉(zhuǎn)錄終止和RNA聚合酶從DNA鏈上脫落。1.遠(yuǎn)大于原核生物基因組，多復(fù)制起點(diǎn)，復(fù)制子較短；2.DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，一般為多條；3.基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子，一個(gè)結(jié)構(gòu)基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯生成一個(gè)mRNA分子和一條多肽鏈。4.基因組中不編碼的區(qū)域多于編碼區(qū)域，如在人基因組中編碼序列只占2~3%。5.存