基因组学G e n o m i c s
?基因组（G e n o m e：G e n e＋c h r o m o s o m e）细胞或生物体中一
套完整的单倍体遗传物质
?基因组学（G e n o m i c s）最早T h o m a sR o d e r i c k在1986年提出，包括基因组作图、测序和分析。可分为结构基因
组学和功能基因组学
结构基因组学
1.遗传图(G e n e t i c M a p p i n g G e n o m e s):B a s e d o n t h e
c a l c u l a t i o n o f r e c o m b i n a t i o n f r e q u e n c y b y l i n k a g e a n a l y s i s.通过亲本的杂交，分析后代的基因间重组率，并用重组率来表示两个基因之间距离的线形连锁图谱
每条染色体组成一个连锁群，所有染色体的连锁群组成的图谱即构成基因组遗传图。
重组率代表基因位点之间的相对距离。在遗传作图中，人们把一个作图单位定义为1厘摩（c M），1c M等于1%的重组率。
提高遗传作图的分辨率：选用不同的杂交群体；增加杂交群体的数目；增加分子标记的数目；扩大分子标记的来源
分子标记：绘制基因组遗传图需要的坐标点。
分子标记的主要来源是染色体上存在的大量等位基因。在D N A 水平上，两个基因间一个碱基的差异就足以形成等位基因。
2.物理图（p h y s i c a l m a p）：指D N A序列上两点的实际距离，它是以D N A的限制酶片段或克隆的大片段的基因组D N A分子为基本单位，以连续的重叠群为基本框架，通过遗传标记将重叠群或基因组D N A分子有序排列于染色体上。
物理图的绘制:B a s e d o n m o l e c u l a r h y b r i d i z a t i o n a n a l y s i s a n d P C R t e c h n i q u e s
杂交法；指纹法；荧光原位杂交技术。
3.基因组序列测定:S e q u e n c i n g m e t h o d s:t h e c h a i n t e r m i n a t i o n p r o c e d u r e;
M a p-b a s e d c l o n e b y c l o n e s t r a t e g y;
W h o l e g e n o m e s h o t g u n(W G S)s t r a t e g y;
S e q u e n c e a s s e m b l y;
?传统基因组测序的方法：克隆步移法（B A C-b y-B A C S t r a t e g y）和全基因组鸟抢法（W h o l eG e n o m eS h o t g u n S t r a t e g y）。
?基因组测序战略：基于物理图的克隆连克隆法、随机挑选
B A C克隆测序、逐步步移法（L e e H o o d）、全基因组鸟枪法
（C r a i g V e n t e r）
4.基因组序列解析(A n n o t a t i n g G e n o m e S e q u e n c e)：其目标是建立高密度的遗传图、高分辨率的物理图和转录图，最终完成全基因组序列测定和注解，是功能基因组学的基础
基因组注解异常复杂，它是一个繁杂的复合体，既包含了进化历史上原封未动的部分，也有大量的进化史上重要历史事件的
遗迹。
基因组有它自身的规律，但是一些“不和谐的韵律”，如从病毒或者原核生物感染或寄生得到的基因组片段、转座元件、假基因以及重复序列的存在，构成了理解基因组结构的四大陷阱。
A n n o t a t i n g a G e n o m e S e q u e n c e
(1).G e n e p r e d i c t i o n b y s o f t w a r e;
G e n e f i d i n g:F i n d g e n e s a n d g e n e s t r u c t u r e s f r o m g e n o m i c
s e q u e n c e s
P r o b l e m s
F i n d i n g t h e p a r t s:收集可靠的信息，并识别信号或传感器作为整个基因的一部分。可能是一些程序的端点，例如S p l i c e
P r e d i c t o r，M Z E F用于找寻外显子。
P u t t i n g p a r t s t o g e t h e r:使用适当和有效的算法将部分组合在一起，产生完整的基因模型。许多程序目前可用于全基因预测（G e n S c a n，G e n e M a r k.h m m，G r a i l，G l i m m e r等），这些程序基于动态规划和基于H M M（隐马尔可夫算法），将部分组合成整体。T h r e e t y p e s o f i n f o r m a t i o n:
S i g n a l s(s i g n a l s e n s o r s):短子序列例如剪接位点，p o l y A信号和其他基序。信号传感器可以表示为模式或权重矩阵。它们可以通过序列比对，统计方法或神经网络获得。.
C o n t e n t s t a t i s t i c s(c o n t e n t s e n s o r s):描述了编码区的非随机性质，例如密码子偏好和反密码子偏好性。
S i m i l a r i t y：与已知基因的相似性可有助于提高s i g n a l s e n s o r 和c o n t e n s t s t a t i s t i c s的准确性。
(2).G e n e i d e n t i f i c a t i o n:
e x p r e s s e d s e q u e n c e t a g s(E S T s),
h o m o l o g y a n a l y s i s,
m u t a t i o n s,
直系同源物：由共同的祖先基因进化而来的不同生物的同源基因
旁系同源物：一个物种中通过基因复制而演化形成的同源基因
（类似基因：非来自相同祖先的基因，但通过会聚进化而具有相似的功能特征的一个实例是糜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶的类似催化位点）
H o w t o m e a s u r e s i m i l a r i t y
I d e n t i t y:T w o p r o t e i n s t h a t h a v e a c e r t a i n n u m b e r o f
a m i n o-a c i d s i n c o m m o n a t a l i g n e d p o s i t i o n s a r e s a i d t o
b e
i d e n t i c a l t o t h a t d e g r e e.(i.e.i f t h e y h a v e43r e s i d u e s o u t o f a t o t a l o f100i n c o m m o n t h e y a r e43%i d e n t i c a l).
S i m i l a r i t y:O f t e n a n u m b e r o f r e s i d u e s w i l l b e r e p l a c e d b y o n e s o f s i m i l a r p h y s i c o-c h e m i c a l p r o p e r t i e s.S u c h m u t a t i o n s m a y b e t e r m e d c o n s e r v a t i v e a n d o n e m a y d e f i n e v a r i o u s
s c o r i n g m a t r i c e s t o q u a n t i f y h o w s i m i l a r t h e t w o s e q u e n c e s a r e,t a k i n g i n t o a c c o u n t c o n s e r v a t i v e m u t a t i o n s.S u c h
s c o r e s w i l l b e m e a s u r e s o f s i m i l a r i t y.
H o m o l o g y:I f a n d o n l y i f t w o p r o t e i n s a r e e v o l u t i o n a r i l y
r e l a t e d a n d d e s c e n d f r o m a c o m m o n a n c e s t o r,t h e y a r e c a l l e d h o m o l o g o u s.S i m i l a r i t y a n d h o m o l o g y a r e t w o d i f f e r e n t
c o n c e p t s a n
d m u s t n o t b
e c o n
f u s e d.
c o m p a r a t i v e a n a l y s i s b e t w e e n g e n o m e s;
P a i r-w i s es e q u e n c ea l i g n m e n ti saf o u n d a t i o n a lo p e r a t i o n u n i t f o r m u c h o f t h e b i o i n f o r m a t i c s a n a l y s i s
(3).T r a n s c r i p t o m e&P r o t e o m e;
功能基因组学
1、定义：利用结构基因组提供的信息，在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使生物学研究从对单一基因或蛋白质研究转向对多个基因或蛋白质同时进行的系统研究，是在基因组静态（碱基序列）清楚后转入对基因组动态（生物学功能）的研究。应用高通量的方法来平行研究大量基因。
2、任务：进行基因组功能注释（G e n o m e a n n o t a t i o n），了解基因的功能，掌握基因的产物及其在生命活动中的作用。从基因组的整体水平上来理解基因的功能与进化。
3、功能基因组研究内容：突变体库的构建、全长c D N A克隆与测序、获得D N A芯片等基因转录图谱、高通量测序（N G S）转录组、植物全基因组关联分析（G W A S）
、高通量的遗传转化鉴定系统、生物信息技术平台与相应数据库的构建
（1）突变体库的构建
变异是功能分析的基础。突变体是功能基因组学研究的重要材料。
植物突变可在分子、细胞、组织、器官和个体等不同的水平上表现。一般分3种方法：
1.按突变方法分自然突变、物理化学诱变、D N A插入突变；
2.按遗传背景分为普通突变体库、近等基因系突变体库和等基因系突变体库；
3.按引起突变的分子机制分功能丧失突变和功能获得性突变（2）基因克隆的一般方法
植物的生长发育是在多个代谢和生理过程基础上所发生的基因在时空上表达的综合现象，分离潜在的各种有价值的基因，对植物特别是作物品种改良具有重要意义。
因此，对基因的克隆并发展与之相关的技术非常重要。（3）高通量测序转录组技术
转录组测序亦称R N A-S e q（R N A S e q u e n c i n g），是指利用第二代高通量测序技术进行c D N A测序，全面快速地获取某一物种特定器官或组织在某一状态下的几乎所有转录本
R N A-s e q：双链均能被随机测序以致不能确定转录本方向
s s R N A-s e q：通过消除双链中的反向链来特异识别转录本方向
s s R N A-s e q：通过给5’末端脱磷酸->3’末端加a d a p t e r->5’复磷酸->5’加a d a p t e r来识别转录本方向
N G S在转录组学研究中应用：转录组学：在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及转录调控规律的学科，研究已知基因的S N P、I n d e l等，研究体内蛋白质与D N A相互作用的有力工具，通常用于转录因子结合位点或组蛋白特异性修饰位点的研究。将C h I P 与第二代测序技术相结合的C h I P-S e q技术，能够高效地在全基
因组范围内检测与组蛋白、转录因子等互作的D N A区段。测量基因表达水平，检测部分转录本的表达水平，发现新的基因和转录本，检测发生在外显子部分的基因突变，发现基因融合等。综合m R N A-l n c R N A共表达分析以及m i c r o R N A靶基因分析，可以有效的解析l n c R N A参与生物过程的分子机制
方法：功能克隆法，同源序列法，转座子或T-D N A标签法，表达序列标签法（E S T）或全长c D N A文库构建法，差异表达基因分离技术以及最新的高通量测序转录组
（4）基因的图位克隆
图位克隆（m a p-b a s e dc l o n i n g）：又称定位克隆（p o s i t i o n a l c l o n i n g），1986年由剑桥大学的A l a n C o u l c o n提出。
该方法分离基因是根据目的基因在染色体上的位置进行基因克隆的一种方法。在利用分子标记技术对目的基因进行精确定位的基础上，使用与目的基因紧密连锁的分子标记筛选D N A文库，从而构建目的基因区域的物理图谱，再利用此物理图谱通过染色体步行逼近目的基因最终找到包含该目的基因的克隆，最后通过遗传转化和功能互补验证最终确定目的基因的碱基序列。
图位克隆的特点：无需预先知道基因的D N A序列，也无需预先知道其表达产物的有关信息。
但应有以下两方面的基本情况：
1.有一个根据目的基因的有无建立起来的遗传分离群体，如F2、
D H等。
2.开展以下几项工作：
找到与目的基因紧密连锁的分子标记；
遗传作图和物理作图将目标基因定位在染色体；
构建含有大插入片断的基因组文库；
特定连锁探针筛选基因组文库；
用获得阳性克隆构建目的基因区域的重叠群；
通过染色体步行、登陆或跳跃获得带有目标基因的大片段克隆；亚克隆小片段克隆；
通过遗传转化和功能互补验证目的基因的碱基序列。
（5）植物遗传转化技术的发展
定义：应用D N A重组技术，将外源基因通过生物、物理或化学手段导入植物基因组，以获得外源基因稳定遗传和表达的植物遗传改良体。
技术方法：
基因枪轰击法；
农杆菌介导法；
P E G转化法；
电激法（目前很少应用）；
低能离子束介导法（该技术不成熟）。
4、在植物功能基因组研究中发挥重要作用的技术：
植物转化（P l a n t T r a n s f o r m a t i o n）
增强子捕获（E n h a n c e r t r a p p i n g）
插入突变（T r a n s p o s o n/T-D N A I n s e r t i o n）
基因敲除（G e n e K n o c k o u t）
基因沉默（G e n e S i l e n c i n g）
异位表达（E c t o p i c E x p r e s s i o n）
5、水稻基因组学
目标1:鉴定水稻基因组结构、变异和群体遗传学分析
目标2：基因组变异与表型变异关联（开发基因组学研究的新方法，系统鉴定和挖掘水稻品种的遗传多样性，开展高效的水稻功能基因组研究）
目标3：阐明水稻的驯化和遗传育种改良史
具体研究工作：
1、水稻4号染色体精细测序、水稻高通量转录组分析和高通量基因型鉴定
2、建立水稻重要农艺性状的全基因组关联分析研究体系和分析方法
3、运用基因组学研究手段开展水稻驯化起源和相关性状基因的克隆和功能研究
4、其它植物基因组相关研究
水稻全基因组关联分析分析框架
几个重要问题：
1、什么叫基因组学？
研究生物基因组和如何利用基因的一门学问，包括基因组作图、测序和分析。可分为结构基因组学和功能基因组学，该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学，和工业领域的重大问题。
2、基因组的研究内容？
基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（s t r u c t u r a l g e n o m i c s）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（f u n c t i o n a lg e n o m i c s)，又被称为后基因组（p o s t g e n o m e）研究，成为系统生物学的重要方法。功能基因组学的研究内容：人类基因组D N A序列变异性研究、基因组表达调控的研究、模式生物体的研究和生物信息学的研究等。结构基因组学：其目标是建立高密度的遗传图、高分辨率的物理图和转录图，最终完成全基因组序列测定和注解，是功能基因组学的基础。
3、基因组学有哪些研究手段和方法？
测序技术：全基因组鸟抢法、基于物理图的克隆连克隆法、生物芯片技术、第二代测序技术（454高通量测序、I l l u m i n a S o l e x a 测序技术、S o l i d测序技术）、第三代测序技术（单分子测序）
4、水稻基因组学研究的主要进展？
开发基于测序的基因分型技术及对重组群体的遗传分析
建立水稻重要农艺性状的全基因组关联分析研究体系和分析方法
水稻单倍体图谱构建&品质、产量和抗性等复杂性状关联分析
水稻开花期等重要农艺性状的关联分析及候选基因的精确定位水稻基因鉴定和功能研究
基因组学
黄学辉
一．测序技术：
1.第一代测序技术（S a n g e r法）：
利用一种D N A聚合酶来延伸结合在待定序列模板上的引物，直到掺入一种链终止核苷酸为止。每一次序列测定由一套四个单独的反应构成，每个反应含有所有四种脱氧核苷酸三磷酸(d N T P)，并混入限量的一种不同的双脱氧核苷三磷酸(d d N T P)。由于d d N T P缺乏延伸所需要的3-O H基团，使延长的寡聚核苷酸选择性地在G、A、T或C处终止。终止点由反应中相应的
双脱氧而定。每一种d N T P s和d d N T P s的相对浓度可以调整，使反应得到一组长几百至几千碱基的链终止产物。它们具有共同的起始点，但终止在不同的的核苷酸上，可通过高分辨率变性凝胶电泳分离大小不同的片段，凝胶处理后可用X-光胶片放射自显影或非同位素标记进行检测，从所得图谱即可直接读得D N A的碱基序列。
优缺点：读长能达到近1000b p，序列高度准确（千分之一的错误）；一代测序的通量低(一天几M b数据)、费用高。
2.第二代测序技术：
核心思想是边合成边测序，即通过捕捉新合成的末端的标记来确定D N A 的序列，现有的技术平台主要包括R o c h e/454F L X、I l l u m i n a/S o l e x a G e n o m e A n a l y z e r和A p p l i e d B i o s y s t e m s S O L I D s y s t e m。以I l l u m i n a/S o l e x a G e n o m e A n a l y z e r测序为例：在S a n g e r等测序方法的基础上，通过技术创新，用不同颜色的荧光标记四种不同的d N T P，当D N A聚合酶合成互补链时，每添加一种d N T P就会释放出不同的荧光，根据捕捉的荧光信号并经过特定的计算机软件处理，从而获得待测D N A的序列信息。
优缺点：读长超过100b p，序列有一定错误（百分之一的错误）；通量高(T b 级数据量)、费用比一代测序低了几个数量级。
3.第三代测序技术：
目前仍无真正意义上的、成熟的三代测序技术。其目标是：保证高通量的同时实现长片段、单分子和测序的便捷性。
二．参考基因组的测序战略
参考基因组是数据库中提供的用于参比的序列数据和相关信息。
1.基于物理图的克隆连克隆法
2.全基因组鸟枪法（C r a i g V e n t e r）
（提取基因组D N A—超声波打断纯化的基因组D N A—S h o t g u n文库构建—大规模测序—计算机拼凑）
优点：流水线操作；测序速度快；不需要遗传或物理图谱；
缺点：构建序列重叠群数据分析复杂；重复序列导致错误拼接；对大基因
不合适。
三．转录组和表观组
1.转录组(t r a n s c r i p t o m e)
广义上指某一生理条件下，细胞内所有转录产物的集合，包括信使R N A、核糖体R N A、转运R N A及非编码R N A；狭义上指所有m R N A的集合。
转录组测序的研究对象为特定细胞在某一功能状态下所能转录出来的所有R N A的总和，主要包括m R N A和非编码R N A。转录组研究是基因功能及结构研究的基础和出发点，通过新一代高通量测序，能够全面快速地获得某一物种特定组织或器官在某一状态下的几乎所有转录本序列信息。
2.表观组（e p i g e n o m i c s）
指在基因组水平上的表观遗传修饰。使用亚硫酸氢盐处理D N A结合鸟枪法测序已成为研究D N A甲基化的新方法:
表观组测序：先将基因组D N A片段变性,然后用亚硫酸氢盐处理,可以将其中未甲基化的胞嘧啶(C y t o s i n e,C)转换成尿嘧啶(U r a c i l,U),再通过P C R技术扩增后把尿嘧啶转换成胸腺嘧啶(T h y m i n e,T)。相反,未转化的甲基胞嘧啶,最终以胞嘧啶形式被检测到。通过与参考基因组的比较分析，可以获得全基因组中不同时空下的甲基组化图谱.。
四．基因组重测序
全基因组重测序是对已知基因组序列的物种进行不同个体的基因组测序，并在此基础上对个体或群体进行差异性分析。全基因组重测序的个体，通过序列比对，可以找到大量的单核苷酸多态性位点(S N P)，插入缺失位点(I n D e l，I n s e r t i o n/D e l e t i o n)、结构变异位点(S V，S t r u c t u r e V a r i a t i o n)位点。
1.双末端(P a i r e d-E n d)测序原理
测序深度(S e q u e n c i n g D e p t h):测序得到的碱基总量(b p)与基因组大小(G e n o m e)的比值，它是评价测序量的指标之一。测序深度与基因组覆盖度之间是一个正相关的关系，测序带来的错误率或假阳性结果会随着测序深度的提升而下降。重测序的个体，如果采用的是P a i r e d-E n d或M a t e-P a i r 方案，当测序深度在10~15X以上时，基因组覆盖度和测序错误率控制均得以保证。
2.重测序分析内容：
⑴数据量产出
总碱基数量、T o t a l l y m a p p e d r e a d s、U n i q u e l y m a p p e d r e a d s统计，测序深度分析。
⑵一致性序列组装
与参考基因组序列(R e f e r e n c e g e n o m e s e q u e n c e)的比对分析，利用贝叶斯统计模型检测出每个碱基位点的最大可能性基因型，并组装出该个体基因组的一致序列。
⑶S N P检测及在基因组中的分布
提取全基因组中所有多态性位点，结合质量值、测序深度、重复性等因素作进一步的过滤筛选，最终得到可信度高的S N P数据集。并根据参考基因组序列对检测到的变异进行注释。
⑷I n D e l检测及在基因组的分布
在进行m a p p i n g的过程中，进行容G a p的比对并检测可信的S h o r t
I n D e l。在检测过程中，G a p的长度为1~5个碱基。
⑸S t r u c t u r e V a r i a t i o n检测及在基因组中的分布
目前S B C能够检测到的结构变异类型主要有:插入、缺失、复制、倒位、易位等。根据测序个体序列与参考基因组序列比对分析结果，检测全基因组水平的结构变异并对检测到的变异进进行注释。
3.基因组重测序在生物领域的应用
附：可能存在的变异类型：
4.转座子
转座子（T r a n s p o s o n），又名转位子、跳跃基因是一类D N A序列，它们能够在基因组中通过转录或逆转录，在内切酶的作用下，在其他基因座上出现；是存在于染色体D N A上可自主复制和位移的基本单位，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。
转座子的类型：D N A转座子和逆座子。
植物基因组中转座子的比例：水稻:~40%；高粱:~60%；玉米:~80%；小麦:~80%
五．基因型分型（G e n o t y p i n g）
1.概念
基因型分型是指利用生物学检测方法测定个体D N A序列得到其基因型信息的过程，它反映了个体从双亲遗传的等位基因信息。
传统的方法有：P C R，R F L P(限制性片段长度多态性)，R A P D(随机扩增多态性D N A标记)，A F L P(扩增片段长度多态性)，D N A s e q u e n c i n g，D N A c h i p 等；另外还有基于基因分型的高通量测序法。
2.基因型鉴定方法：
3.几个术语解释：
⑴数量性状位点(Q u a n t i t a t i v e t r a i t l o c u s,Q T L)，就是一个性状由多个基因决定，每个基因对此性状都是微效的；对数量性状位点进行定位，得到与特定性状相关的基因。
⑵Q T L初定位：对多个性状同时进行Q T L定位，定位分辩率主要取决于群体大小和基因型密度；对主效的几个Q T L构建替换系后产生大样本进行图位克隆。
⑶染色体片段置换系C h r o m o s o m e S e g m e n t S u b s t i t u t i o n L i n e s(C S S L s)，是指一套以相同亲本为遗传背景，置换了供体亲本一个或少数染色体片段的系列株系所组成的群体，广泛用于杂种优势、复杂数量性状的Q T L定位、基因克隆等研究，有的株系甚至是极有价值的遗传育种中间材料。六．全基因组关联分析（G e n o m e-w i d e a s s o c i a t i o n s t u d y）
1.基因变异与标签位点
单核苷酸多态性(s i n g l e n u c l e o t i d e p o l y m o r p h i s m，S N P)，主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的D N A序列多态性。它是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%以上。S N P在人类基因组中广泛存在，平均每500~1000个碱基对中就有1个，估计其总数可达300万个甚至更多。
单体型(H a p l o t y p e)，位于一条染色体特定区域的一组相互关联，并倾向于以整体遗传给后代的单核苷酸多态的组合,又称单倍体型或单元型。大多数染色体区域只有少数几个常见的单体型（每个具有至少5%的频率），它们代表了一个群体中人与人之间的大部分多态性。一个染色体区域可以有很多S N P位点，但是只用少数几个标签S N P s，就能够提供该区域内大多数的遗传多态模式。人类的所有群体中大约存在一千万个S N P位点，其中稀有的S N P位点的频率至少有1%。相邻S N P s的等位位点倾向于以一个整体遗传给后代。单体型图将描述人类常见的遗传多态模式。它包括染色体上具有成组紧密关联S N P s的区域，这些区域中的单体型，以及这些单体型的标签S N P s。同时，单体型图还将标示出那些S N P位点关联不紧密的区域。
序列标签位点（s e q u e n c e-t a g g e d s i t e），是已知核苷酸序列的D N A片段，是基因组中任何单拷贝的短D N A序列，长度在100～500b p之间。任何
D N A序列，只要知道它在基因组中的位置，都能被用作S T S标签。
2.G W A S的概念与应用
⑴G W A S概念
全基因组关联分析是应用基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(s i n g l e n u c l e o t i d e p l o y m o r p h i s m，S N P)为分子遗传标记，进行全基因组水平上的对照分析或相关性分析，通过比较发现影响复杂性状的基因变异的一种新策略。
目前G W A S研究主要采用两阶段或多阶段方法：在第一阶段用覆盖全基因组范围的S N P进行对照分析，统计分析后筛选出较少数量的阳性S N P进行第二阶段或随后的多阶段中采用更大样本的对照样本群进行基因分型，然后结合两阶段或多阶段的结果进行分析。
G W A S最大的局限性：同一疾病由大量的、不同的低频变异决定；比如1万人得了同一种病，其中10人是由于基因A发生了变化，20人是由于基因发生了变化，而统计学对低频变异毫无办法，唯有提高样本量。
⑵G W A S在植物中的实验设计：
⑶G W A S在水稻中的实验流程：
获得水稻的种质资源（包括现代培育品种，传统的地方品种）—基因组重测序（发现共有的变异，即S N P s）—对S N P进行基因分型（构建单体型图谱）—做相关分析（找到表型和基因型之间的关系）—捕获候选基因（通过对相关基因座的重注释选择与表型相关基因）—确证候选基因的影响（通过遗传转化和T-D N A突变体等方法）
分子生物学试题及答案 一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。 3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。 10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TATA、-35区的TGACA 及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源DNA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。18．Klenow酶：DNA聚合酶I大片段，只是从DNA聚合酶I全酶中去除了5’→3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1． DNA的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2． RNA酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。 3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1）、（IF-2）和（IF-3）。 4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（DNA重组技术）三部分。7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（ T2噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，）、 （mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴）。 9．蛋白质多亚基形式的优点是（亚基对DNA的利用来说是一种经济的方法）、（可以减少蛋白质合成过程中随机的错误对蛋白质活性的影响）、（活性能够非常有效和迅速地被打开和被关闭）。 10．蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11．半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP—CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP—CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。有G时转录从（ S2）开始，无G时转录从（ S1）开
第一章 1、简述细胞的遗传物质，怎样证明DNA是遗传物质？ 答：核酸是细胞内的遗传物质，包括脱氧核糖核酸(|DNA)和核糖核酸（RNA）两类，DNA是主要的遗传物质，具有储存遗传信息，将遗传信息传递给子代，物理化学性质稳定，有遗传变异能力适合作为遗传信息的特性，T2噬菌体侵染实验证明了DNA是遗传物质，将蛋白质被35S标记和DNA被32P 标记的T2噬菌体分别侵染E.coli后，发现进入宿主细胞的只有32P标记的DNA，而无35S标记物，所产生的子代噬菌体只含有32P标记的DNA，无S标记的蛋白质，因此证明DNA是遗传物质。 2、研究DNA的一级结构有什么重要的生物学意义？ 答：DNA的一级结构是指DNA分子中的核苷酸排列顺序，它反映了生物界物种的多样性和复杂性，任何一段DNA序列都可以反映出它的高度的个体性和种族特异性，另外DNA一级结构决定其高级结构，研究DNA一级结构对阐明遗传物质结构、功能及表达调控都极其重要。 3、简述DNA双螺旋结构与现在分子生物学发展的关系。 答：DNA双螺旋结构具有碱基互补配对原则具有极其重要的生物学意义，它是DNA复制、转录、逆转录等基因复制与表达的分子基础。DNA为双链，维持了遗传物质的稳定性。 4、DNA双螺旋结构有哪些形式？说明其主要特点和区别。 答：主要有B-DNA，A-DNA,E-DNA形式 B-DNA：每一螺周含有10个碱基对，两个核苷酸之间夹角为36度 A-DNA：碱基对与中心倾角为19度，螺旋夹角为32.7度 E-DNA：左手螺旋，每圈螺旋含12对碱基，G=C碱基对非对称地位于螺旋轴附近。 第二章 1、简述DNA分子的高级结构。 答：1、单链核酸形成的二级结构（发夹结构）2、反向重复序列（十字架结构，每条链从5'--3'方向阅读）3、三股螺旋的DNA（一条链为全嘌呤核苷酸链，另一条链为全嘧啶核苷酸链）4、DNA的四链结构5、DNA结构的动态性与精细结构6、DNA的超螺旋结构与拓扑学性质。 2、什么是DNA的拓扑异构体，它们之间的相互转变依赖于什么？ 答：DNA不同的空间分子构象又称拓扑异构体它们之间转换依赖于连环数L。连环数是指双螺旋DNA中两条链相互缠绕交叉的总次数。 3、简述真核生物染色体的组成，它们是如何组装的？ 答：真核生物的染色体在间期表现为染色质，染色质是以双链DNA作为骨架与组蛋白和非组蛋白及少量各种RNA等共同组成的丝状结构的大分子物质、 组装的顺序：DNA—核小体链—纤丝—突环—玫瑰花结—螺旋圈—染色体 4、简述细胞内RNA的分布结构特点 答：成熟的RNA主要分布在细胞质中，无论是真核或原核细胞质中，成千上万种的RNA都分为三大类：1、转运RNA 2、信使RNA 3、核蛋白体RNA。细胞核内的RNA统称为nRNA. 5、简述细胞内RNA的结构特点以及与DNA的区别。 答：1、碱基组成不同，RNA分子主要是A G C U 而DNA以T代替U。 2、RNA分子中的核糖都是D-核糖，而DNA则是D-2-脱氧核糖。 3、RNA分子中有许多稀有，微量碱基，而DNA除个别外，不含有稀有碱基 4、RNA分子中嘌呤碱基与嘧啶碱基不一定相等。 5、RNA分子具有逆转录作用，RNA翻译成蛋白质是遗传物质，是遗传信息的传递结合表达者。 6、RNA分子具有催化功能。 6、引起DNA变性的主要因素有哪些？核酸变性后分子结构和性质发生了哪些变化？ 答：①加热②极端PH值③有机溶剂，尿素和酰胺等 核酸变性后氢键被破坏而断裂，双链变为单链，而磷酸二酯键并未锻裂在A260nm 处呈现增色效应。DNA溶液的黏度大大下降、沉淀速度增加、浮力密度上升。紫外吸收光谱升高。酸碱滴定曲线改变，生物活性丧失等。 7、检测核酸变性的定性和定量方法是什么？具体参数如何？ 答：在DNA变性过程中，紫外吸收光谱的变化时检测变性最简单的定性和定量方法。核酸在260nm 处具有特征的吸收峰，便是为A260nm。以50ug/ml DNA溶液在A260下测定，三者的A260数值为：
第八章分子生物学常用技术的原理及其应用及人类基因组学 测试题 一、名词解释 1．分子杂交 2．Southernblotting 3．Northernblotting 4．Westernblotting 5．dotblotting 6．DNA芯片技术 7．PCR 8．功能性克隆 9．转基因技术 二、填空题 1．Southernblotting用于研究、Northernblotting用于研究，Westernblotting用于研究。 2．PCR的基本反应步骤包括、和三步。 3.在PCR反应体系中，除了DNA模板外，还需加入、、和。 4．Sange法测序的基本步骤包括、、和。 5．目前克隆致病相关基因的主要策略有、、。 6．血友病第Ⅷ因子基因的首次克隆成功所采用的克隆策略是，而DMD致病基因的克隆所采用的克隆策略是。 三、选择题 A型题 1.经电泳分离后将RNA转移到硝酸纤维素(NC)膜上的技术是： A．SouthernblottingB．Northernblotting
C．WesternblottingD．dotblotting E．insituhybridization 2.不经电泳分离直接将样品点在NC膜上的技术是 A．SouthernblottingB．Northernblotting C．WesternblottingD．Dotblotting E．insituhybridization 3.经电泳分离后将蛋白质转移到NC膜上的技术是 A．SouthernblottingB.Northernblotting C．WesternblottingD．dotblotting E．insituhybridization 4.经电泳后将DNA转移至NC膜上的技术是A．SouthernblottingB．Northernblotting C．WesternblottingD．Easternblotting E．insituhybridization 5.PCR的特点不包括 A．时间短，只需数小时B．扩增产物量大 C.只需微量模板D．用途非常广泛 E.底物必须标记 6．用于PCR的DNA聚合酶必须 A．耐热B．耐高压C.耐酸D．耐碱E.耐低温7．PCR反应过程中，模板DNA变性所需温度一般是A．95?CB．85?CC．75?CD．65?CE．55?C 8．PCR反应过程中，退火温度一般是 A．72?CB．85?CC．75?CD．65?CE．55?C 9.PCR反应过程中，引物延伸所需温度一般是A．95?CB.82?CC．72?CD．62?CE．55?C
分子生物学常见名词解释完全版(中英文对照) A Abundance (mRNA 丰度)：指每个细胞中mRNA 分子的数目。 Abundant mRNA(高丰度mRNA)：由少量不同种类mRNA组成，每一种在细胞中出现大量 拷贝。 Acceptor splicing site (受体剪切位点)：内含子右末端和相邻外显子左末端的边界。Acentric fragment(无着丝粒片段)：(由打断产生的)染色体无着丝粒片段缺少中心粒，从而 在细胞分化中被丢失。 Active site(活性位点)：蛋白质上一个底物结合的有限区域。 Allele(等位基因)：在染色体上占据给定位点基因的不同形式。 Allelic exclusion(等位基因排斥)：形容在特殊淋巴细胞中只有一个等位基因来表达编码的 免疫球蛋白质。 Allosteric control(别构调控)：指蛋白质一个位点上的反应能够影响另一个位点活性的能力。Alu-equivalent family(Alu 相当序列基因)：哺乳动物基因组上一组序列，它们与人类Alu 家族相关。 Alu family (Alu家族)：人类基因组中一系列分散的相关序列，每个约300bp长。每个成员 其两端有Alu 切割位点(名字的由来)。 α-Amanitin(鹅膏覃碱)：是来自毒蘑菇Amanita phalloides 二环八肽，能抑制真核RNA聚 合酶，特别是聚合酶II 转录。 Amber codon (琥珀密码子)：核苷酸三联体UAG，引起蛋白质合成终止的三个密码子之一。Amber mutation (琥珀突变)：指代表蛋白质中氨基酸密码子占据的位点上突变成琥珀密码 子的任何DNA 改变。 Amber suppressors (琥珀抑制子)：编码tRNA的基因突变使其反密码子被改变，从而能识 别UAG 密码子和之前的密码子。 Aminoacyl-tRNA (氨酰-tRNA)：是携带氨基酸的转运RNA，共价连接位在氨基酸的NH2 基团和tRNA 终止碱基的3￠或者2￠－OH 基团上。 Aminoacyl-tRNA synthetases (氨酰-tRNA 合成酶)：催化氨基酸与tRNA 3￠或者2￠－OH基团共价连接的酶。 Amphipathic structure(两亲结构)：具有两个表面，一个亲水，一个疏水。脂类是两亲结构，一个蛋白质结构域能够形成两亲螺旋，拥有一个带电的表面和中性表面。 Amplification (扩增)：指产生一个染色体序列额外拷贝，以染色体内或者染色体外DNA形 式簇存在。 Anchorage dependence (贴壁依赖)：指正常的真核细胞需要吸附表面才能在培养基上生长。Aneuploid (非整倍体)：组成与通常的多倍体结构不同，染色体或者染色体片段或成倍丢失。Annealing (退火)：两条互补单链配对形成双螺旋结构。 Anterograde (顺式转运)：蛋白质质从内质网沿着高尔基体向质膜转运。 Antibody (抗体)：由B 淋巴细胞产生的蛋白质(免疫球蛋白质)，它能识别特殊的外源“抗 2 原”，从而引起免疫应答。 Anticoding strand (反编码链)：DNA 双链中作为膜板指导与之互补的RNA 合成的链。Antigen (抗原)：进入基体后能引起抗体(免疫球蛋白质)合成的分子。 Antiparallel (反式平行)：DNA双螺旋以相反的方向组织，因此一条链的5￠端与另一条链的3￠端相连。
第一章 1 简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献 答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。 2写出DNARNA的英文全称 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid） 3试述“有其父必有其子”的生物学本质 答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。4早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA 分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术和基因工程技术 答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重
05级分子生物学真题 一、选择题 1、激活子的两个功能域，一个是转录激活结构域，另一个是（DNA结合域） 2、转录因子包括通用转录因子和（基因特异转录因子） 3、G-protein激活needs(GTP)as energy. 4、Promoters and(enhancers)are cis-acting elements. 5、噬菌体通过（位点专一重组）整合到宿主中 6、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始 7、mRNA的剪切跟(II)类内含子相似 8、UCE是（I）类启动子的识别序列 9、TATA box binding protein在下列哪个启动子里面存在（三类都有） 10、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的 11、人体全基因组大小(3200000000bp) 12、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2snRNP） 13、tRNA基因是RNA聚合酶（III）启动的 14、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始 15、乳糖操纵子与阻遏蛋白结合的物质是（异构乳糖）。 16、核mRNA的内含子剪接和（II类内含子剪接）的过程相似 17、基因在转录时的特点（启动子上无核小体） 18、RNA干涉又叫（转录后的基因沉默，PTGS） 19、内含子主要存在于（真核生物） 20、snRNA在下列哪种反应中起催化酶的作用（mRNA的剪接） 二、判断题 1、原核生物有三种RNA聚合酶。 2、抗终止转录蛋白的机制是使RNA聚合酶忽略终止子。 3、RNA聚合酶II结合到启动子上时，其亚基的羧基末端域（CTD）是磷酸化的。 4、Operon is a group of contiguous,coordinately controlled genes. 5、RNA聚合酶全酶这个概念只应用于原核生物。 6、聚腺苷酸尾是在mRNA剪接作用前发生的。 7、σ在转录起始复合复合物中使得open到closed状态（closed转变成open） 8、剪接复合体作用的机制：组装、作用、去组装，是一个循环 三、简答题 1、原核生物转录终止的两种方式。 2、组蛋白乙酰化对基因转录的影响。 3、G蛋白在翻译中的作用有哪些？ 4、什么是转座？转座子有哪些类型？ 5、简述增强子的作用机制。 04级分子生物学期末题目 一、选择题（20题） 1、tRNA的5端剪切所需的酶(RNase P） 2、人体全基因组大小(3，200，000，000bp) 3、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的 4、线虫反式剪接所占比例(10%-20%) 5、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2snRNP）
分子生物学 第一章绪论 分子生物学研究内容有哪些方面？ 1、结构分子生物学； 2、基因表达的调节与控制； 3、DNA重组技术及其应用； 4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学 第二章DNA and Chromosome 1、DNA的变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。 2、DNA复性：变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。 3、Tm(熔链温度)：DNA加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时的温度，即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度） 4、退火：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火 5、假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。以Ψ来表示。 6、C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。 7、转座：可移动因子介导的遗传物质的重排现象。 8、转座子：染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分 9、DNA二级结构的特点：1）DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成；2）DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在外侧；3）DNA分子表面有大沟和小沟；4）两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A=T、G ≡ C（碱基互补原则）；5）螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为0.34nm，每圈螺旋包含10个碱基对；6）碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接近平行 10、真核生物基因组结构：编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列，包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。 特点：1）真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp；2）单顺反子（单顺反子：一个基因单独转录，一个基因一条mRNA，翻译成一条多肽链；）3）基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)；4）非编码区较多，多于编码序列(9:1) 5）含有大量重复序列 11、Histon(组蛋白)特点：极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H5 12、核小体组成：由组蛋白和200bp DNA组成 13、转座的机制：转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 复制型转座：整个转座子被复制，所移动和转位的仅为原转座子的拷贝。 非复制型转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。 第三章DNA Replication and repair 1、半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱
医学分子生物学 名词解释： 结构基因(structural genes)： 可被转录形成 mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 ORF 开放阅读框架（ open reading frame，ORF ）： 是指DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码。 C值(C-value)： 一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。 C值矛盾/ C值悖论： C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 基因组（genome）： 是指生物体全套遗传信息，包括所有基因和基因间的区域 重叠基因 是指同一段DNA片段能够参与编码两种甚至两种以上的蛋白质分子。 SNP单核苷酸多态性（singl e nucleotid e polymorphism） 是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。SNP被认为是一种能稳定遗传的早期突变 蛋白质组(proteomics): 指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律. 质谱技术mass spectrometry,MS 样品分子离子化后，根据不同离子间质核比（m/z）的差异来分离并确定分子量 开放阅读框=ORF 基因工程
又称为重组DNA技术，是指将外源基因通过体外重组后导入受体细胞，并使其能在受体细胞内复制和表达的技术。 限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE) 是一类能识别和切割双链DNA特定核苷酸序列的核酸水解酶。 逆转录酶 依赖RNA的DNA聚合酶，它以RNA为模板、4种dNTP为底物，催化合成DNA，其功能主要有：1)逆转录作用；2)核酸酶H的水解作用；3)依赖DNA的DNA聚合酶作用。 粘性末端 被限制酶切割后突出的部分就是粘性末端（来自360问答） 载体vector 指能携带外源DNA片段导入宿主细胞进行扩增或表达的工具。载体的本质为DNA。多克隆位点 载体上具有多个限制酶的单一切点（即在载体的其他部位无这些酶的相同切点）称为多克隆位点 报告基因（reporter gene）： 是指处于待测基因下游并通过转录和表达水平来反映上游待测基因功能的基因，又称报道基因。 转化 以质粒DNA或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程称为转化（transformation） 感受态细胞 细胞膜结构改变、通透性增加并具有摄取外源DNA能力的细胞称谓感受态细胞(competent cell)。 碱裂解法 在NaOH提供的高pH（12.0～12.6）条件下，用强阳离子去垢剂SDS破坏细胞壁，裂解细胞，与NaOH共同使宿主细胞的蛋白质与染色体DNA发生变性，释放出质粒DNA。 核酸变性 变性（denaturation）:在某些理化因素的作用下，维系DNA分子二级结构的氢键和碱基堆积力受到破坏，DNA由双螺旋变成单链过程。 核酸复性
第三章 DNA生物合成（复制）选择题 【A型题】 1．根据F．Crik中心法则，遗传信息的传递方式是 A．蛋白质→ RNA→DNA B．RNA→DNA→蛋白质 C．RNA→RNA→DNA D．DNA→RNA→蛋白质 E．DNA→DNA→蛋白质 2．F．Crik中心法则遗传信息的传递方式不包括 A．DNA→rRNA B．DNA→DNA C．RNA→蛋白质 D．mRNA→DNA E．DNA→tRNA 3．H.Temin对中心法则的补充内容是A．mRNA→蛋白质 B．DNA→DNA C．RNA→DNA D．DNA→mRNA E．蛋白质→mRNA 4．H.Temin对中心法则的补充内容是
A.转录 B. 逆转录 C.翻译 D. DNA复制 E. RNA复制 5.下面说法不正确的是 A．转座是RNA→RNA B．转录是DNA→RNA C．复制是DNA→DNA D．逆转录是RNA→DNA E．翻译是RNA→蛋白质 6．M.Meselson和F.W.Stahl用15NH4Cl证明的机制是 A．DNA转录为mRNA B. DNA半保留复制 C. mRNA翻译为蛋白质 D. DNA混合式复制 E. DNA全保留复制 7．以15N标记DNA双链为模板，当以NH4Cl作氮源复制DNA时，开始产生不含15N的子代DNA分子时在 A．第 1代 B．第 2代 C．第 3代 D．第 4代 E．第 5代
8．真核DNA生物合成的特点不包括 A. 半不连续复制 B．多复制子复制 C．半保留复制 D．双向复制 E．滚环复制 9.如果以15N标记的DNA双链作模板，NH4Cl作氮源进行复制，对子一代DNA分子做密度梯度离心分析，其密度带应位于 A．重DNA带下方 B．普通DNA带 C．普通DNA带上方 D. 重DNA带 E．普通带与重DNA带之间 10．证实DNA半保留复制的技术是 A．Sanger法 B. 密度梯度离心 C. α互补 D．斑点杂交 E. 蛋白质印迹 11．真核生物DNA复制的方式是 A. 滚环复制 B. D环复制 C. 全保留复制 D. 混合式复制
：小核RNA，只存在于细胞核或者核质核仁中的一类小分子量的RNA，具有独特功能并且独立存在的实体，约为70-300个核苷酸，可参与真核生物的RNA剪接。 ：即干扰RNA，一类小分子量的RNA，可以高效，特意地阻断体内同源基因的表达，促使同源mRNA降解，诱使细胞表现出特定的基因缺失。 3.核酶：一类具有催化活性的核糖核酸，呈锤头状，参加RNA的剪切和降解。与RNA酶有显 着区别，它是RNA，后者是蛋白质。 4.反义RNA又称调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合的RNA片段，即碱基序列正好与有 意义的mRNA互补的RNA分子。 5三链DNA：是在DNA双螺旋结构基础上形成的，由多聚嘧啶核苷酸或者多聚嘌呤核苷酸与 DNA双螺旋形成的。/由于双螺旋的一股轻微折叠后，该股中的碱基可与双螺旋的碱基以 Hoogsteen氢键相连如TAT、CGC、TAA、CGG。 ：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。 < 7.何谓反义RNA其功能和医学意义如何答：又称为调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合 的RNA片段，也即碱基序列与有意义的mRNA互补的RNA分子。功能：a阻断mRNA的翻 译，b抑制DNA复制和mRNA的转录，c选择性的关闭基因。意义：参与基因调控：可用于 基因治疗（病毒、肿瘤）； 8什么叫做核酶如何发挥作用有何应用价值答：即一类具有催化活性的核糖核酸。主要催化 RNA的剪接反应和剪切反应。应用意义：通过设计合成特异性切割病毒以及病毒的RNA的 核酶，对病毒和肿瘤的基因治疗将发挥重要作用。 9.何谓RNAi其作用机理和应用前景如何 答：：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。作用机理：分为起始阶段和效应阶段。起始阶段Dicer 酶以依赖ATP的方式切割外源性的双链RNA为小分子干扰RNA，清除病毒，阻断转座子表 达；效应阶段小分子干扰RNA结合核酶复合物形成RNA诱导活化的复合物及RISC，然后RISC 结合至mRNA转录本上并切割它，从而发挥作用。应用前景：大通量研究基因功能的工具； 基因敲除中的应用；用于基因治疗；基因表达的调控。 第二章 1移动基因：又叫转位因子（transposable elements）,由于它可以在染色体基因组上移动，甚至可在不同染色体间跃迁，故又称跳跃基因（jumping gene）。 2断裂基因：真核细胞的结构基因，其核苷酸序列中含有与氨基酸编码无关的DNA间隔区段，从而被分割成不连续的若干区域。将这种编码序列不连续，有间隔区段的DNA片断称为断 裂基因 3 RNA剪接：将断裂基因的内含子删除和表达子连接并最终形成成熟mRNA的过程。 ; 4 重叠基因：不同基因的核苷酸序列有时为相邻两个基因共用，将核苷酸彼此重叠的两个基 因称为重叠基因。 5 假基因：在珠蛋白基因簇各片段核苷酸序列分析时发现，除了有正常的功能基因之外，还 有功能失活的特殊序列片段，它不能行使表达功能。该类核苷酸序列中存在的无表达功能的 畸变核苷酸序列片段。 6 卫星DNA：又称随体DNA,不编码蛋白质和转录RNA的小片段高度重复一类小片段DNA序 列，多富含GC碱基在DNA浮力密度实验中会在主峰旁形成些小峰，形似卫星分布而称之。 一般5-10bp短序列，人类为171bp，保护和稳定染色体 7 基因组：表示某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物其配子的DNA总和即为一组基 因组不同生物基因组数目不同。
第一章 1简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献 答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。 2写出DNA RNA的英文全称 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA,Ribonucleic acid） 3试述“有其父必有其子”的生物学本质 答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。 4早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤 答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA 中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P 标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV 株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术和基因工程技术 答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 6写出分子生物学的主要研究内容。 答：1，DNA重组技术；2，基因表达调控研究；3，生物大分子的结构功能研究，结构分子生物学；4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。 7.分子生物学的定义 答:广义的分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，即从分子水平阐明生命现象和生物学规律狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，当然也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究
智慧树知到《分子生物学》章节测试答案 第一章 1、目前生物遗传信息传递规律中还没有实验证据的是（）. A:A. DNA→RNA B:B. RNA→蛋白质 C:C. RNA→DNA D:D. 蛋白质→DNA 正确答案： D. 蛋白质→DNA 2、从小鼠的一种有夹膜的致病性肺炎球菌中提取出的DNA，可使另一种无荚膜、不具有致病性的肺炎球菌转变为有夹膜并具有致病性的肺炎球菌，而蛋白质、RNA无此作用，由此可以证明（）。 A:DNA是遗传物质，蛋白质是遗传信息的体现者。 B:蛋白质是遗传物质，DNA是遗传信息的体现者。 C:DNA和蛋白质均是遗传物质。 D:RNA是遗传物质，DNA和蛋白质是遗传信息的体现者。 正确答案：DNA是遗传物质，蛋白质是遗传信息的体现者。 3、自然界中以DNA为遗传物质的大多数生物DNA的复制方式为（）。 A:环式 B:半保留 C:D-环式 D:全保留 正确答案：半保留 4、1997年诺贝尔生理医学奖授予美国加州旧金山大学Stanley B.Prusien，表彰他发现朊病毒及其致病机理，请问朊病毒是一种（）？
A:DNA B:葡萄糖 C:蛋白质 D:RNA 正确答案：蛋白质 5、证明DNA复制为半保留复制的科学家为（）。 A:Meselson&stahl B:F. Miesher C:o. Avery D:Chargaff 正确答案：Meselson&stahl 第二章 1、证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是：肺炎球菌在老鼠体内的毒性和T2噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是（）。 A:从被感染的生物体内重新分离得到DNA作为疾病的致病剂 B:DNA突变导致毒性丧失 C:生物体吸收的外源DNA（而并非蛋白质）改变了其遗传潜能 D:DNA是不能在生物体间转移的，因此它一定是一种非常保守的分子 正确答案：生物体吸收的外源DNA（而并非蛋白质）改变了其遗传潜能 2、物种的C值与其进化复杂性之间无严格对应关系。 A:对 B:错
第一章 1简述孟德尔、摩尔根与沃森等人对分子生物学发展得主要贡献 答：孟德尔得对分子生物学得发展得主要贡献在于她通过豌豆实验,发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根得主要贡献在于发现染色体得遗传机制,创立染色体遗传理论,成为现代实验生物学奠基人；沃森与克里克在1９5３年提出ＤAN反向双平行双螺旋模型. 2写出DNA RＮA得英文全称 答:脱氧核糖核酸(DＮA, Ｄeｏxyriｂonucleic acid),核糖核酸(RNA，Riｂoｎucleic acid） 3试述“有其父必有其子"得生物学本质 答:其生物学本质就是基因遗传。子代得性质由遗传所得得基因决定，而基因由于遗传得作用，其基因得一半来自于父方,一般来自于母方. ４早期主要有哪些实验证实ＤＮA就是遗传物质?写出这些实验得主要步骤 答：一，肺炎双球菌感染实验，１，R型菌落粗糙,菌体无多糖荚膜，无毒,注入小鼠体内后,小鼠不死亡。2,S型菌落光滑,菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3,用加热得方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内,小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌得实验：１,噬菌体侵染细菌得实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2,DNＡ中P得含量多,蛋白质中Ｐ得含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素３5S标记一部分噬菌体得蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体得DNA。用３５P标记蛋白质得噬菌体侵染后,细菌体内无放射性，即表明噬菌体得蛋白质没有进入细菌内部;而用3２P 标记DNA得噬菌体侵染细菌后,细菌体内有放射性,即表明噬菌体得DNA进入了细菌体内.三，烟草TMＶ得重建实验：1957年，Fraeｎｋel-Coｎrat等人，将两个不同得TMV株系（Ｓ株系与HR株系）得蛋白质与ＲＮA分别提取出来，然后相互对换，将S株系得蛋白质与HR 株系得RNA,或反过来将HR株系得蛋白质与Ｓ株系得RＮA放在一起,重建形成两种杂种病毒,去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术与基因工程技术 答：DNA重组技术:目得就是将不同得ＤNＡ片段（如某个基因或基因得一部分）按照人们得设计定向连接起来,然后在特定得受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞得新得遗传性状。基因工程技术：就是除了包含DＮA重组技术外还包括其她可能就是生物细胞基因结构得到改造得体系,基因工程就是指技术重组DＮA技术得产业化设计与应用,包括上游技术与下游技术两大组成部分.上游技术指得就是基因重组、克隆与表达得设计与构建(即重组ＤNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞得大规模培养以及基因产物得分离纯化过程。 6写出分子生物学得主要研究内容。 答：1,DNA重组技术;２,基因表达调控研究；3,生物大分子得结构功能研究,结构分子生物学;4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。 7、分子生物学得定义 答：广义得分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分子结构与功能得研究都属于分子生物学得范畴，即从分子水平阐明生命现象与生物学规律狭义得分子生物学：偏重于核酸（基因）得分子生物学,主要研究基因或DNA得复制、转录、表达与调控等过程,当然也涉及与这些过程相关得蛋白质与酶得结构与功能得研究 第二章 1,染色体具备哪些作为遗传物质得特性? 答：1，分子结构相对稳定;2,能够自我复制，使得亲子代之间保持连续性；3,能够指导蛋白
名词解析 1、原位PCR(in situ PCR):直接用细胞涂片或石蜡包埋组织切片在完整细胞中进行PCR抗增的方法。 2、实时定量PCR(qPCR):在反应中引入了荧光标记分子，在反应过程中对反应过程中每一时刻的产物量进行实时分析。 3、易错PCR(error-prone PCR):通过改变PCR 条件，提高扩增产物的碱基错配率，从而获得与原来不同的 DNA 序列或基因。 4、分子信标：是一种茎环结构的双标记寡核苷酸探针。在此结构中，位于分子一端的荧光基团与分子另一端的淬灭基团靠近。 5、荧光阈值：在荧光扩增曲线指数增长期设定一个荧光强度标准(即PCR扩增产物量的标准)。如果检测到荧光信号超过阈值则被认为是真正的信号。荧光阈值通常设置为3-15个循环的荧光信号的标准差的10倍。 6、Ct值（循环阈值）：PCR扩增过程中，扩增产物(荧光信号)到达阈值时所经过的扩增循环次数。Ct值与模板起始拷贝数（起始模板量）的对数呈线性关系，模板起始拷贝数越大，Ct值越小。 7、限制性核酸内切酶：是一类能识别双链DNA中的某些特定核苷酸序列，并由此切割DNA 双链的核酸内切酶，又称为内切酶或限制酶。 8、限制性核酸内切酶的星号活性：限制酶在一些特定条件下使用时，对于底物DNA的特异性可能降低。即可以把与原来识别的特定的DNA序列不同的碱基序列切断。 9、质粒（plasmid）:是存在于细菌染色质以外，具有自我复制能力的双链环状DNA。 10、蓝白斑筛选：是重组子筛选的一种方法，是根据载体的遗传特征筛选重组子，主要为α-互补与抗生素基因。蓝白斑筛选在指示培养基上，未转化质粒的菌落因无抗生素抗性而不能生长，重组质粒的菌落是白色的，非重组质粒的菌落是蓝色的，以颜色不同为依据直接筛选重组克隆的方法。 11、转化：将质粒DNA或以质粒载体构建的重组DNA导入原核细胞细菌(大肠埃希菌)的过程。 12、包含体：是无定型的蛋白质聚合物，其中大部分（50%以上）是外源基因的表达产物，这些产物一级结构正确，但空间构像错误。 13、印迹：指利用各种物理方法，使电泳凝胶中的生物大分子转移到硝基纤维膜等特定的支持物上，使之成为固相化分子的过程。 14、核酸分子杂交：指含有一部分互补序列、分子来源不同的核苷酸单链，在一定条件下按照碱基互补配对的原则，形成核苷酸双链的过程。 15、核酸探针（probe）：用来检测某一特定核苷酸序列或基因序列的DNA或RNA的标记互补片段。 16、荧光原位杂交（FISH）：是直接用荧光标记的核酸探针与组织切片或细胞涂片中的目标基因进行杂交的方法。可用于检测组织切片或细胞内某些特异性核苷酸或核酸片段。17、随机引物：含有各种可能排列顺序的6聚寡核苷酸片段的混合物。