第一章
1.理解 Genomes, Transcriptomes 和 Proteomes三个名词，并阐明它们在基因组表达过程中是如何联系在一起的。
基因组是指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA序列。
转录组是指基因组表达的最初产物，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。蛋白质组是指细胞中所有控制细胞生化反应的蛋白质。三者联系：基因组（转录到）转录组（翻译）蛋白质组。
2.理解基因由DNA（或RNA）组成的三个实验。
答：①肺炎双球菌的转化试验；②噬菌体感染实验；③烟草花叶病毒的感染实验。
3.掌握双螺旋结构的关键特征。
答：①DNA分子通常以右手双螺旋形式存在，两条核苷酸链反向平行，且互为互补链。②戊糖－磷酸骨架在分子的外侧，在分子表面形成大沟和小沟，碱基堆积于螺旋内部.③碱基间通过氢键相互连接，A和T 以2个氢键配对，G和C以3个氢键配对.4.螺旋中相邻碱基间相隔0.34nm，每10个碱基对螺旋上升一圈，螺距为3.4nm，直径为2.37 nm。
5.描述蛋白质结构的不同层次。
a. 一级结构：指氨基酸残基通过肽键连接成一条多肽链。
b. 二级结构：指多肽链采取的不同构象，由不同氨基酸之间形成的氢键所稳定。
c. 三级结构：多肽链的二级结构折叠而成的三维构型。
d. 四级结构：两条或更多已形成三级结构的多肽链组合在一起形成的多亚基蛋白
质。
6.描述遗传密码的关键特征。
答：共有64个密码子，密码子具有方向性、简并性、通用性，一个密码子三联体(triplet)决定一种氨基酸。
7.掌握转录组学和蛋白质组学的一般研究方法，特别是SAGE技术、微阵列和基因芯片技术以及鉴定蛋白质相互作用的技术（噬菌体展示、酵母双杂交等）。
?答：SAGE技术：即基因表达系列分析技术。SAGE技术不是研究完整的cDNA，它产生长度12bp的短序列，每一条都代表了转
录组中存在的一种mRNA。切下来的片段被收集起来，头尾相连
以产生一个串联体，进行测序分析。
?串联体中的各个标签序列信息被读取并与基因组中的基因序列比对，从而可以分析哪些基因被转录，表达水平如何。
DNA微阵列技术（microarray）：是指在固体表面（玻璃片或尼龙膜）固定成千上万个DNA克隆片段或人工合成的寡核苷酸片段，用荧光或其他标记的mRNA、cDNA或基因组DNA探针进行杂交，从而同时快速检测多个基因表达状况或发现新基因，、快速检测DNA序列突变、绘制SNP遗传连锁图、进行DNA序列分析等的一种新技术。
基因芯片技术：主要包括四个主要步骤：芯片制备、样品制备、杂交反应和信号检测和结果分析。
噬菌体展示技术：是指将外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，使外源基因随外壳蛋白的表达而表达，
同时,外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术a. 噬菌体展示：该技术采用了一种基于 噬菌体或某种丝状噬菌体的独特的克隆载体。
b. 酵母双杂交:
激活因子（转录因子）：是一类控制基因表达的蛋白质。它包含DNA 结合结构域和转录激活结构域。双杂交系统使用缺乏某一报告基因相应激活因子的酿酒酵母菌株，此时报告基因是不表达的。
第二章
1.DNA重组研究中所使用的不同类型酶的活性及主要作用。
末端修饰酶：改变DNA分子末端，为连接实验的设计增加可操作空间。DNA聚合酶：以现有DNA或RNA分子为模板合成DNA。
DNA连接酶:可将限制性内切酶消化产生的DNA片段重新连接起来，或者连接到一个新的分子上。碱性磷酸酶:可去掉DNA分子5’端磷酸基团，从而阻止这些分子连接到其他分子上。末端脱氧核糖核苷酸转移酶：为模板非依赖的DNA聚合酶。
2.明确DNA聚合酶的重要特征，区分基因组研究中所使用的各种DNA 聚合酶；
3.说明限制性内切酶切割DNA的方式；区分平端与粘端连接，并说明
如何提高平端连接的效率
答：方式：限制性内切酶在特定的位置切割DNA分子，识别序列具有180度旋转对称的回文结构。a. I和III型限制性内切酶既可催化宿主DNA甲基化，又可催化非甲基化的DNA降解，但切割位置不固定。
b. II型限制性内切酶只催化非甲基化的DNA降解（无修饰酶活性），且具有识别位点和切割位点的专一性，一般只在识别序列内切割，不需要ATP提供能量，是重组DNA技术中常用的限制性内切酶。平端：是指经限制性内切酶酶切后出现的片段其末端是整齐配对的，这样再进行连接效率较低。粘端：是指经限制性内切酶酶切后在末端出现两条不一样长带，称为粘性末端。再连接时，只要粘性末端配对互补就可以连上。提高平端连接的效率两条途径 1.将称为连接子（linker）或接头（adaptor）的小双链分子连接到钝末端。2.利用末端脱氧核糖核苷酸转移酶进行同聚物加尾，即在钝末端的3’端一个接一个地添加核苷酸。
4.详述克隆载体的主要特征；列举用于克隆长片段DNA的载体，并评价每种载体的优缺点答：克隆载体的主要特征：1.都含有复制起始位点2.都能够自我复制3.在原核生物中都有可表达的选择性标记基因4.都具有多克隆位点。1. 考斯质粒（cosmid）：具有λcos位点的质粒，与λ噬菌体一样具有感染性，插入片段可高达44 kb2. 酵母人工染色体（YAC）：在YAC中，构成这些染色体组件的DNA序列与一个或多个选择性标记物，至少一个限制性酶切位点连接起来，酶切位点是为了插入新的DNA，可用来克隆600-1400 kb的片段。缺点：一
些类型的YAC载体有插入不稳定的问题，即克隆的DNA重排形成新的序列组合3. 细菌人工染色体（BAC）：是基于天然的大肠杆菌F质粒构建的，能够克隆300kb及更长的片段，并且插入的片段很稳定；可以通过Lac筛选来鉴定重组体，是目前克隆大片段DNA最常用的载体。
4. 细菌噬菌体P1载体:与λ载体相似，以天然λ噬菌体基因组的缺失形式为基础；P1基因组比λ基因组大，因此能克隆的DNA片段比λ载体大；运用目前的技术可以克隆长达125kb的片段.
5. P1衍生的人工染色体（PAC）:综合了P1载体和BAC的特点，具有克隆长达300kb片段的容量
6. Fosmids:包含F质粒的复制起始位点和λ载体的cos位点，有出现不稳定问题的倾向。
5.描述如何进行PCR反应。答：原理：DNA的半保留复制。过程：1.DNA变性（90℃-96℃）：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA。2.退火（25℃-65℃）：系统温度降低，引物与DNA 模板结合，形成局部双链。3.延伸（70℃-75℃）：在Taq酶（在72℃左右，活性最佳）的作用下，以dNTP为原料，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA链。PCR反应五要素：引物、酶、dNTP、模板和缓冲液（其中需要Mg2+)。
第三章
1．名词解释
遗传图谱：指应用遗传学技术（遗传重组）构建的能在基因组上显示基因和其它序列特征相对位置的线性排列图，反映了基因或标记间的相对距离和顺序。cM
物理图谱：指应用分子生物学技术直接分析DNA分子，而构建的能显示包括基因在内的序列特征位置的图谱，它反映了基因或标记间的实际距离。bp，kb，Mb
2.描述用于构建遗传图谱的分子标记，以及每种标记是如何检测的。答：1.限制性片段长度多态性（RFLP）。用限制性内切酶酶切基因组DNA，在同一种生物的不同个体间出现含同源序列的酶切片段长度的差异。
检测方法：southern杂交，PCR检测。
2. 简单重复序列(微卫星)。指重复单位相对较小（2-6bp的基序），由于重复单位数目的变化而形成的多态性。检测方法：PCR+平板PAGE 电泳、PCR+毛细管电泳
3. 单核苷酸多态性（SNP）。基因组中的某些位点上，有些个体只有一个核苷酸与其它个体不同，这种分散在基因组中的单个碱基的差异就称为SNP。检测方法：1.通过寡核苷酸杂交分析检测SNP。包括：(1) DNA芯片技术(2) 液相杂交技术2.通过耐扩增突变系统检测SNP。3．描述用于遗传作图的群体，以及它们是如何构建的。
答：用于遗传作图群体分为：1.暂时性分离群体（包括F2群体、回交群体）、2.永久性分离群体（包括RIL 、 DH）
4．掌握构建物理图谱的三种方法，特别是限制酶切图谱的构建方法和STS图谱的构建方法，并评价三种方法的优缺点
答：
构建物理图谱的三种方法：1.限制性作图：在DNA分子上确定限制性
内切酶酶切位点的相对位置。2.荧光原位杂交（FISH）：用标记分子与完整染色体杂交来确定标记的位置。3.序列标签位点（STS）作图：通过对批量的基因组片段进行PCR和（或）杂交分析，来对短序列进行定位作图。
限制酶切图谱的构建方法：双酶解（double digest）Key：分析重叠片段。部分酶解+完全酶解：比较分析这两种情况下的片段大小。末端标记+部分酶解: 1.利用放射性同位素标记DNA的3’端或5’端。
2.部分酶解。
3.放射自显影优点：快速简便，能提供详细定位信息。可增加基因图谱中非多态性限制性位点的标记密度。缺点：只适用于分子量较小的DNA分子。
荧光原位杂交（FISH）优点：可直接显示标记序列在染色体或伸展DNA分子上的位置。缺点：使用中期染色体只能进行低分辨率作图，操作较繁琐，数据积累速度较慢。
序列标签位点（STS）作图：任何一个唯一的DNA序列均可作为STS。用于STS作图的DNA片段群要覆盖拟研究的染色体或基因组5倍以上。一个DNA序列要成为STS，要满足两个条件：1.其序列是已知的，以便于用RCR方法检测该STS在不同DNA片段中的存在与否。2.STS 必须在待研究的染色体或基因组上有唯一的定位。即需要确保STS不位于重复DNA区域。
5．描述放射杂交体是如何产生的？
答：利用高剂量的射线将供体细胞染色体打断成若干小片段，再与近缘物种的受体细胞融合，形成放射杂交体.
第四章
1.掌握链终止DNA测序法
答：基本原理：聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）能够把长度只差一个核苷酸的单链DNA分子区分开。链终止法测序的起始材料是均一的单链DNA分子。步骤：1.首先由短寡聚核苷酸在每个分子的相同位置上退火，并充当引物合成与模板互补的新DNA链。2.在测序反应体系中加入少量的被不同荧光标记物标记的双脱氧核糖核苷三磷酸（ddNTP）后，合成的互补链可在不同位置随机终止反应，产生一系列只差一个核苷酸的DNA分子。
3．通过PAGE电泳读出待测DNA分子的序列。
2.描述化学降解法及其应用。
答：化学降解法：是过检查已知的末端核苷酸分子长度来确定序列的。这些不同长度的分子是通过能在特定的核苷酸处进行特异切割的化学试剂的处理而产生的。利用化学降解法测序，至少需要进行4个单独的测序反应，每种核苷酸对应一个反应。材料为双链DNA。每条链的5’端连接一个放射性的磷酸基团对DNA进行标记。链中的一条链可能比另一条链含有更多的嘌呤核苷酸，因而稍重一些，电泳时迁移的较慢。从凝胶中纯化出一条链后，分成4份样品，每份样品都用一种切割试剂进行处理。每个反应所产生的分子上样到PAGE平板凝胶的一个泳道上，电泳后条带在凝胶上的位置通过放射自显影来观察。移动最远的条带代表最小的DNA片段。
3.鸟枪法、全基因组鸟枪法和克隆重叠群法等基因组测序方法及其优
缺点。
全基因组鸟枪法（whole genome shotgun sequencing）基因组测序方法的基本步骤：
1.建文库
2.两端测序
3.序列拼接
4.序列重叠群
5.填补序列间隙。优点：1.线操作 2.速度快 3.要遗传或物理图谱。缺点：1.构建序列重叠群数据分析复杂 2. 重复序列导致错误拼接3.对大基因组不适合
鸟枪法：测序实验中得到的短序列可通过检查重叠区而直接叠加成主要序列
鸟枪法的优点在于测序速度快，并且能够在遗传图谱和物理图谱不存在的情况下进行工作。用克隆重叠群方法组装序列：在该方法中，基因组通常经部分酶切而产生较长的DNA片段，再把这些片段克隆到高容量载体，如BAC中。借助基因组图谱的信息，建立BAC克隆重叠群，然后通过鸟枪法对克隆群进行分别测序再组装。可以通过染色体步移来建立克隆重叠群，但该方法费力。全基因组鸟枪法测序：鸟枪法测序中最费时的地方是将单个序列重叠群通过封闭序列间隙和物理间隙而连在一起的阶段。通过使用两种或两种以上的不同载体中所克隆的片段产生的序列能够有效提高基因组的整体覆盖面。部分问题是序列产生的随机性，基因组的某些部分被微小片段覆盖许多次，而其他部分只被覆盖一两次
4.说明利用鸟枪法进行基因组测序如何保证所获序列的准确性和完整性。
物理间隙：指克隆文库中不存在的序列，可能是因为这些序列在所使用的克隆载体中不稳定造成的。两种解决策略：1.用噬菌体载体重新构建一个克隆文库，用与重叠群末端相对应的寡聚核苷酸与该文库进行杂交。2.用寡聚核苷酸进行PCR反应。
解决由于重复序列引起的组装问题的有效策略是确保其中一个克隆文库中插入片段的长度大于所研究基因组中最长的重复序列。部分问题是序列产生的随机性，基因组的某些部分被微小片段覆盖许多次，而其他部分只被覆盖一两次。
5．说明建立克隆重叠群的方法.
答：1. 染色体步移法。从基因组文库的一个克隆开始，鉴定出与第一个克隆中的插入片段重叠的第二个克隆，依此类推。但是该方法费力。2.克隆指纹图谱技术。该技术提供了待克隆DNA片段的物理结构信息，将这些物理结构信息和其它克隆的相关信息做一些比较分析，就能鉴定出重叠序列。
5．描述ORF扫描的原理，并解释该方法在真核生物基因组中定位基因不一定成功的原因。
答：原理：ORF以起始密码子（通常是ATG）开始，以终止密码子（TAA, TAG, TGA）结束。所以可通过寻找ORF序列的方法来寻找基因。原因：1.真核生物基因组中基因间的间隔很大，发现假ORF的概率较大。2.真核生物的ORF是不连续的，经常被内含子所隔开，将可读框和内含子一起扫描往往会造成ORF的提前终止。
6．阐述“同源性”概念，并解释如何运用同源性和比较基因组学在
基因组序列上定位基因，以及利用同源性分析确定基因功能的优缺点同源蛋白质的氨基酸序列具有明显的相似性,这种相似性称为序列同源性
同源性搜索：通过查询DNA数据库来判断所检测序列是否与已知基因的序列相同或相似。比较基因组学：相关种属的基因组序列既具有从它们的共同祖先继承过来的相似性，又具有由于物种开始单独进化而产生的种属特异性。由于自然选择，序列相似性在基因内部最大，而在基因间区域最小，当相关基因组进行比较时，同源基因由于它们的序列相似性很高，就很容易被鉴定出来。通过同源性搜索可以来检验一系列三联体密码子是真正外显子还是随机序列，一定程度上可以弥补ORF识别的局限性。同源性搜索的另一个主要用途是为新基因确定功能
定位外显子-内含子边界的方法：异源双链分析。外显子捕获:需要一种特殊类型的包含一个小基因的载体，此小基因包含一个内含子和位于内含子两侧的两个外显子，第一个外显子前还要有起始转录所需要的序列信息（启动子序列）。
7.掌握通过同源性比较预测基因的功能以及通过实验方法鉴定基因的功能
同源基因具有共同的进化祖先，是通过基因间的序列相似性而发现的。由于进化过程中发生突变，同源基因间具有不同核苷酸序列。由于突变起始于相同的起始序列，因此序列又具有相似性。
鉴定基因的功能的实验方法：1.定点诱变方法。定点诱变：为了改变
蛋白质的结构和可能的活性，在基因序列中产生精确突变的方法。（1）寡聚核苷酸定点诱变；(2)PCR方法。
2. 报告基因和免疫细胞化学方法。报告基因和免疫细胞化学可以用来定位基因的时空表达。运用报告基因，可以确定生物体内的待测基因表达模式，这可以通过用报告基因的ORF代替待测基因的ORF，而其他调控基因不变来实现。表达报告基因的细胞会变蓝、发荧光或释放其它可见信号。确定蛋白质定位的唯一方法就是直接寻找蛋白质本身，这可以通过免疫细胞化学做到
第五章
1．描述核小体的形成过程，着丝粒和端粒的功能。答：核小体的形成过程：核小体由DNA和组蛋白(histone)构成，是染色质（染色体）的基本结构单位。由4种组蛋白H2A、H2B、H3和H4，每一种组蛋白各二个分子，形成一个组蛋白八聚体，约200 bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。
着丝粒功能：染色体着丝粒(centromere)的主要作用是使复制的染色体在有丝分裂和减数分裂中可均等地分配到子细胞中。
端粒功能：稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5'末端在消除RNA引物后造成的空缺。
2．比较不同生物的基因组组成，并讨论基因组大小、基因组复杂性和基因数目的关系。答:不同真核生物之间，基因组大小有很明显的差别：最小者不到10 Mb，而最大者超过10万 Mb。基因组大小和物种的复杂性在一定程度上具有关联性：最简单的真核生物如真菌的基
因组最小，而相对高等的真核生物如脊椎动物和有花植物的基因组就属于最大的。但又不是完全一致的。
C值矛盾：基因组的大小与生物的复杂性并不完全成比例增加。
3.描述真核生物基因组中基因的分类方法及各自的优缺点.
答：真核生物基因组中，基因分类的方法：
(1)按照基因的功能进行分类。优点：可进行更具体的基因功能描述；缺点：有些基因功能未知，用这种方法进行分类会遗漏部分基因。(2)按照提示基因功能的结构域进行分类。优点：可以应用于功能未知的基因，因此可以扩大基因组中每种基因类别的份额。按此方法分类，越复杂的生物，其每一类基因的数目应该越多。
4．举例解释什么是多基因家族；区分常规和已加工的假基因。答：多基因家族：是指由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组基因。多基因家族大致可分为两类：
1.基因家族成簇地分布在某一条染色体上，它们可同时发挥作用，合成某些蛋白质。
2.一个基因家族的不同成员成簇地分布不同染色体上，这些不同成员编码一组功能上紧密相关的蛋白质。常规假基因：指基因的核苷酸序列因为突变而发生改变，导致基因失活。如珠蛋白假基因。已加工的假基因：以某个基因的mRNA合成的cDNA拷贝再次插入到基因组后，由于缺少上游调控序列不能转录而引起的基因失活。
5．区分串联重复序列和散布重复序列，并描述卫星DNA、小卫星DNA 和微卫星DNA的特征。答：串联重复序列：重复序列以各自的核心序
列（重复单元）首尾相连多次重复。
散布重复序列：卫星DNA也叫串联重复DNA。
特征：重复序列以各自的核心序列（重复单元）首尾相连多次重复。串联重复DNA也叫卫星DNA，因为在用密度梯度离心法分离基因组DNA 时，含有串联重复序列的DNA片段会形成“卫星”带。小卫星特征：形成长达20kb的聚集区，每个重复单位最多25bp。微卫星特征：微卫星区较短，通常小于150bp，其重复单位为2-13bp。
第六章
1.以大肠杆菌为例描述DNA如何包装成拟核。答：大肠杆菌DNA附着在一个蛋白质核心上，形成40-50个超螺旋的放射环伸向细胞中，每个环含有大约100kb的超螺旋DNA。
2．解释细菌含有多个分离基因组的现象，说明质粒的存在形式和功能。
答：在一些原核生物中存在多个分离的基因组，即基因组被分成两个或两个以上的DNA分子（基因组部分和质粒部分）。质粒的存在形式：质粒是一小段DNA，常以环状形式与主染色体共存在细菌中。一些质粒可以整合到宿主基因组中，一些质粒则永远是独立的。质粒的功能：质粒所含的基因通常在宿主染色体中不存在，这些基因对细菌来说是非必需的，但它们可以帮助细菌在外界环境不适宜的条件下存活。如编码抗生素抗性。许多质粒能从一个细胞转到另一个细胞，所以可以用作克隆载体。
3.概述原核生物基因组中基因排布的重要特征。答：(1)单位长度片
段内基因较多，基因间间隔较少（43个基因，占片段总长度的85.9%）。
(2)基因中没有内含子。(3)重复序列比较少见。
4.操纵子的含义。答：操纵子：是指一组在基因组中彼此相邻的基因。它们一般参与单一的生化途径，并且受共同的调控基因调控，作为一个整体来表达。
5.讨论原核生物基因数目和基因组大小间的关系。答：大多数原核生物基因组都按照类似于大肠杆菌的方式紧密排布，因此基因组大小和基因数目是成比例的，平均每1Mb含有约950个基因。
6．讨论有关细胞器基因组起源的内共生学说，并描述线粒体和叶绿体基因组的物理特征和基因组成。答：内共生学说认为细胞器中基因的表达过程在很多方面与细菌相似，而且细胞器基因与细菌基因的相似性要更高一些，因此认为线粒体和叶绿体是一些自由生存的细菌的遗迹，这些细菌在进化最早期与真核细胞祖先形成共生关系。一旦建立起内共生关系，就一定存在从细胞器到细胞核、从细胞核到细胞器以及细胞器间的基因转运。线粒体基因组特征：大多数动物细胞的线粒体基因组较小，结构紧密，基因间几乎没有间隔，一些低等真核生物(如酿酒酵母)和开花植物的线粒体基因组较大且较疏松，大量基因具有内含子。叶绿体基因组特征：许多基因含有内含子。不连续基因中含有几个编码tRNA的基因，这是虽然tRNA大小都相似，但tRNA 基因长度却不同的原因。
线粒体基因组的基因组成：线粒体基因组的基因数目为5～92个，表现出很大的可变性。所有线粒体基因组都含有rRNA基因和一部分编
码呼吸链组分蛋白的基因。叶绿体基因组的基因组成：大多数叶绿体基因组含有大约200个基因，编码rRNA、tRNA、核糖体蛋白以及参与光合作用的蛋白质。
第七章
1.描述真核生物细胞核内部结构的特征。
答：1.核内部有着高度有序的内部结构 2.在核内每条染色体都有自己的地域
2.分清组成型异染色质、兼性异染色质和常染色质的概念。答：常染色质：是指结构相对疏松，包含活性基因的染色体DNA区域，可允许参与表达的蛋白质进入，它们在整个细胞核中分散存在。异染色质：是指结构相对致密，包含无活性基因的染色质。
异染色质可以分为两类：1.组成型异染色质：在所有细胞中永久存在，DNA中基因含量很少，它包括着丝粒和端粒DNA以及某些染色体的部分特定区域。 2.兼性异染色质：无持久性特征，仅在部分细胞的部分时间出现，DNA中含有基因，这些基因在某些细胞中或细胞周期的某些阶段失活。当基因失活时，DNA就压缩成异染色质状态。
3.解释染色质结构影响基因组表达的两条途径。答：1.染色体的某一个区段所表现出的染色质包装程度决定了位于该区段内的基因是否表达；2.当一个基因位于开放区域内，可被其它蛋白质接近时，其转录则受位于转录起始复合物装配区域的核小体的精确性质和定位的影响。
4.描述组蛋白乙酰化和去乙酰化是如何发生的，这些修饰是如何影响
基因组表达的。答：组蛋白乙酰化发生方式：每个核心组蛋白N端的赖氨酸连上乙酰基。乙酰化对基因组表达影响的方式：使DNA的结构变得不致密，有利于基因的表达。组蛋白去乙酰化发生方式：抑制基因组的活性区域,其存在一套能去除组蛋白末端乙酰基团的酶，即组蛋白去乙酰化酶。
5.描述组蛋白的其它化学修饰，并理解组蛋白密码的含义。答：组蛋白的其它化学修饰：1.组蛋白H3、H4的N端赖氨酸和精氨酸残基的甲基化。尽管存在去甲基化酶，但是甲基化修饰还是相对长期的。
2.H2A、H2B、H3、H4的N端丝氨酸的磷酸化。
3.H2A、H2B的C端赖氨酸的泛素化，即将泛素(ubiquitin)加到赖氨酸上，诱导其被26S 蛋白酶体降解。
组蛋白密码含义：即根据组蛋白被化学修饰的形式可以确定特定的基因组区域在特定时间的表达方式，还可以确定基因组生物学的其它方面，如损伤位点的修复，基因组的复制和细胞周期的协调等。
6.描述核小体重塑对基因组表达的影响。
答：基因组的一个较短区域中核小体的修饰和重新定位，以便于DNA 结合蛋白能够接近它们的结合位点。在某些情况下，核小体重新定位被明确地证明是基因激活的前提。
7.描述DNA甲基化在基因组表达沉默中的作用.答：在真核生物中，DNA中的胞嘧啶有时可由DNA甲基转移酶加入一个甲基而转变成5-甲基胞嘧啶。DNA甲基化在低等真核生物中较少见，但在脊椎动物基因组中，高达10%的胞嘧啶都被甲基化，且仅限于5’-CG-3’序列中
的胞嘧啶；在植物中可高达30%，限于5’-CNG-3’序列中的胞嘧啶。在细菌中，DNA甲基化可以避免被自身限制性内切核酸酶降解，并使这些内切核酸酶作用于入侵的噬菌体DNA。
8.描述DNA甲基化是如何参与基因组印记以及和X染色体失活的。答：基因组印记：二倍体细胞核中同源染色体上的某一对基因中只有一个可以被表达，另一个因甲基化而沉默。成对基因中总是同一个基因被印记并因此失活；对一些印记基因来说来源于母本，对另一些印记基因来说来源于父本
X失活是印记一种特殊形式，它导致雌性哺乳动物细胞的一条X染色体完全失活。
第八章
1.解释为什么生物学家认为第一个出现的基因组是由RNA构成。答：核酶可进行三类生化反应：自身切割；切割其它RNA；合成肽键。在体外实验中，人工合成的RNA分子已经证明可以合成核糖核苷酸，合成和复制RNA分子，合成多肽等。这些催化性质的发现解决了多核苷酸-多肽假说的困境，它表明最初的生化系统可能完全是以RNA为核心的。
2.解释理论上生物可以有多种起源和实际观察到的单一起源的矛盾。答：生物多起源是可能的，而现代生命又只从其中一种衍生而来，这表明在某一时期这种独特的生化系统开始占据主导地位。这种主导系统可能最早发展出蛋白质类的酶的方法，因而也可能最先采用了DNA 基因组。
3.区分基因组获得新基因的不同方法。
答：1.通过基因倍增获得新基因。
2.从其他物种获得新基因。(1)接合：两个细菌形成物理性接触，DNA 从一个细菌（供体）转移到另一个细菌（受体）。(2)转化：指受体细胞从环境中摄取供体细胞释放的DNA片段。
4.概述转座元件如何影响基因组的进化。
答：转座元件对于整体的基因组进化具有很多影响，最明显的是转座子能够启动重组事件，导致基因组重排。同一转座元件的不同拷贝具有相似的序列，因而能够启动同一染色体上的不同部分或不同染色体间的重组。转座子的移动对于基因组的进化也有一定的影响。比如LINE元件和MULE元件转座可能会导致基因片段的重定位。转座也会引起基因表达方式的改变。比如：DNA结合蛋白与基因上游调节序列结合，激活基因转录；如果一个转座子移动到基因的上游近处，就可能破坏这种结合。
5.了解“早内含子”与“晚内含子”假说。
答：“早内含子”假说认为内含子非常古老，并从真核基因组中逐渐丢失。
“晚内含子”假说认为内含子进化较接近现在，在真核基因组中逐渐积累。
6. 概述克隆载体的特征。
特征：1.复制子，具有复制起点，使与其结合的外源基因在宿主细胞中独立复制。2.有一个或多个利于检测的遗传表型，易于识别和筛选
3.有一个或几个限制性内切酶的单一识别位点，便于外源基因的插入
4.适当的拷贝数
DNA重组：是指由于不同DNA链的断裂和连接而产生的DNA片段的交换和重新组合，形成新的DNA分子的过程。
同源重组：两个具有相似序列的DNA分子同源区段间的相互交换。
转座子标记技术：通过向基因中插入转座元件或转座子使基因功能失活。
RNA干扰（RNAi）：利用双链小RNA高效、特异性降解细胞内同源RNA，从而阻断靶基因表达，使细胞出现靶基因缺失的表型。
2014分子遗传学复习 一、名词解释 1、结构基因（Structural gene）：可被转录形成mRNA，并进而翻译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 2、调节基因（Regulatory gene）：指某些可调节控制结构基因表达的基因，合成阻遏蛋白和转录激活因子。其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质（或酶）量的改变。 3、基因组(genome)：基因组（应该）是整套染色体所包含的DNA分子以及DNA 分子所携带的全部遗传指令。或单倍体细胞核、细胞器或病毒粒子所含的全部DNA或RNA。 4、C值悖理(C-v a l u e p a r a d o x)：生物基因组的大小同生物在进化上所处的地位及复杂性之间无严格的对应关系，这种现象称为C值悖理(C——value paradox)。 N值悖理（N-v a l u e p a r a d o x）：物种的基因数目与生物进化程度或生物复杂性的不对应性，这被称之为N（number of genes）值悖理(N value paradox)或G（number of genes）值悖理。 5、基因家族(gene family)：由同一个祖先基因经过重复(duplication)与变异进化而形成结构与功能相似的一组基因，组成了一个基因家族。 6、孤独基因（orphon）：成簇的多基因家族的偶尔分散的成员称为孤独基因（orphon) 。 7、假基因(pseudogene): 多基因家族经常包含结构保守的基因，它们是通过积累突变产生，来满足不同的功能需要。在一些例子中，突变使基因功能完全丧失，这样的无功能的基因拷贝称为假基因，经常用希腊字母表示 8、①卫星DNA（Satellite DNA）：是高等真核生物基因组重复程度最高的成分，由非常短的串联多次重复DNA序列组成。 ②小卫星DNA(Minisatellite DNA) ：一般位于端粒处，由几百个核苷酸对的单元重复组成。 ③微卫星DNA (Microsatellite DNA)：由2－20个左右的核苷酸对的单元重复成百上千次组成。 ④隐蔽卫星DNA(cryptic satellite DNA)：用密度梯度离心分不出一条卫星带，但仍然存在于DNA主带中的高度重复序列 9、DNA指纹(DNA fingerprints)：小卫星DNA是高度多态性的，不同个体，各自不同。但其中有一段序列则在所有个体中都一样，称为“核心序列”，如果把核心序列串联起来作为探针，与不同个体的DNA进行分子杂交，就会呈现出各自特有的杂交图谱，它们和人的手纹一样，具有专一性和特征性，因个体而异，因而称为“DNA指纹”。 10、超基因(super gene) ：是指真核生物基因组中紧密连锁的若干个基因座，它们作用于同一性状或一系列相关性状。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 11、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)：主要是指基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA顺序多态性。它是人类可遗传变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90％以上。 12、遗传标记（Genetic marker）：可示踪染色体、染色体片段、基因等传递轨
第一章
公元前4000年，伊拉克 的古代巴比伦石刻上记 载了马头部性状在５个 世代的遗传。
浙江大学
绪
论
第一节 遗传学研究的对象 和任务
遗传学第一章
1
浙江大学
遗传学第一章
2
1．遗传学的研究内容： 1．遗传学的研究内容：
(1).是研究生物遗传和变异的科学： 遗传学与生命起源和生物进化有关。 (2).是研究生物体遗传信息和表达规律的科学： 解决问题：物种 代代相传； 性状 遗传。 (3).是研究和了解基因本质的科学： 遗传物质是什么？ 遗传物质 性状？
浙江大学 遗传学第一章 3
∴ 遗传学是一门涉及生命起源和生物进化的理论科学， 同时也是一门密切联系生产实际的基础科学，直接指导 医学研究和植物、动物、微生物育种。
浙江大学
遗传学第一章
4
2．遗传和变异的概念： 2．遗传和变异的概念：
(1)．遗传(heredity)：亲子间的相似现象。 “种瓜得瓜、种豆得豆” (2)．变异(variation)：个体之间的差异。 “母生九子，九子各别” (3)．遗传和变异是一对矛盾。 (4)．遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的 三大因素： 遗传 + 变异 + 自然选择 遗传 + 变异 + 人工选择 形成物种 动、植物品种
自然选择
人工选择
(5)．遗传和变异的表现与环境不可分割。
浙江大学 遗传学第一章 5 浙江大学 遗传学第一章 6
3．遗传学研究的对象： 3．遗传学研究的对象：
以微生物(细菌、真菌、病毒)、
植物和动物以及人类为对象，研究其 遗传变异规律。
4．遗传学研究的任务： 4．遗传学研究的任务：
(1)．阐明：生物遗传和变异现象 (2)．探索：遗传和变异原因 (3)．指导：动植物和微生物育种 表现规律； 物质基础 内在规律；
提高医学水平。
浙江大学
遗传学第一章
7
浙江大学
遗传学第一章
8
第二节
遗传学的发展
一、现代遗传学发展前
浙江大学
遗传学第一章
9
浙江大学
遗传学第一章
10
1．遗传学起源于育种实践：
人类 生产实践 遗传和变异 选择
2. 18世纪下半叶和19世纪上半叶期间，拉马克和达尔文对
生物界遗传和变异进行了系统的研究： (1)．拉马克（Lamarck J. B., 1744~1829）： ①．环境条件改变是生物变异的根本原因； ②．用进废退学说和 获得性状遗传学说 如长颈鹿、家鸡翅膀。
育成优良品种。
浙江大学
遗传学第一章
11
浙江大学
遗传学第一章
12
博士研究生入学考试试题 一九九六年分子遗传学 一、请说明高等动植物的基因工程与大肠杆菌基因工程的异同。什么是当前真核生物基因工 程的前沿？你认为目前动植物基因工程进一步发展的瓶颈是什么？（20分） 二、在遗传学的发展中模式生物的应用起了重要的作用，请用一种你最熟悉的模式生物，较 为系统地阐述应用该模式生物进行研究对分子遗传学的贡献。（15分） 三、从突变产生的机制看能否实现定向突变？试从离体和活体两种情况予以说明。（15分） 四、什么是基因组大小与C值的矛盾？造成这种矛盾的因素有哪些？如何估计真核生物基因 组的基因数目？在进化过程中自然选择是否作用于基因组的大小，请阐述你的观点。（15分） 五、水稻黄矮病毒含有负链RNA基因组，在完成对该病毒核衣壳蛋白基因（N）序列测定的 基础上，将N的编码序列置于水稻Actl基因（是一种组成性表达的基因）的启动子下游，通过基因枪方法导入一个水稻的粳稻品种，研究结果表明转基因的水稻植株在攻毒试验中表现出对黄矮病毒的抗性。请你进一步设计实验，证明以下两点： 1．转基因水稻的抗性确实是由于N基因导入水稻基因组表达的结果，而不是在转化过程中由于突变造成的； 2．转基因水稻的抗性是由于N基因的转录产物造成的，而不是该基因的翻译产物造成的。（20分） 六、限制性核酸内切酶在分子遗传学中广泛地用于各类研究，请具体地说明限制性内切酶在 研究工作中的应用范围。 （15分）
1997年博士研究生入学试题 分子遗传学（A卷） 一、在通过测序获得一个基因组克隆的DNA序列后，怎样才能了解该序列可能具有的基因功能，请提出你的研究方案。（20分） 二、请简单介绍你的硕士论文研究（或相当于硕士论文研究）的工作。如果这些工作涉及分子遗传学，请提出你深入研究的设想；如果你以前的工作与分子遗传学无关，也请你提出深入到分子水平的设想。（20分） 三、请指出目前阶段基因工程技术的局限性，并分析这些局限性的原因（你可以在人类基因冶疗，动物基因工程和植物基因工程三个方面任选一个来回答，也可以都回答）。（20分） 四、请说明基因组计划与生物技术的关系。（20分） 五、请说明真核生物染色体的结构和组成在分子水平上的特征。（20分） 1997年博士研究生入学试题 分子遗传学（B卷） 一、请简单介绍你的硕士论文研究（或相当于硕士论文研究）的工作。如果这些工作涉及分子遗传学，请提出你深入研究的设想，如果你以前的工作与分子遗传学无关，也请你提出深入到分子水平的设想。（20分） 二、请说明真核生物染色体的结构和组成在分子水平上的特征。（20分） 三、目前在遗传图谱和物理图谱的研究中使用哪些分子标记？请说明每种标记的
分子遗传学试题(2003年) 一、名词解释 1．持家基因：在哺乳动物各类不同的细胞中均有相同的一组基因在表达，这组基因数目在10000左右，它们的功能对于每个细胞都是必需的，这组基因叫做持家基因。 2．DNA指纹： 3．剪接体： 4．操纵子：又称操纵元，是原核生物基因表达和调控的一个完整单元，其中包括结构基因、调节基因、操作子和启动子。 5．S-D序列： 6．内含子：在原初转录物中通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列或基因中与这段序列相应的DNA序列。有些基因的内含子可以编码蛋白质(RNA成熟酶或转座酶)。 7．AP位点： 8．基因簇： 9．冈崎片段： 10．Alu序列：Alu族序列大约有300000个，平均每6kbDNA就有一个。每个长度约300bp，在其第170位置附近都有AGCT这样的序列，可被限制性内切酶AluⅠ所切割(AG↓CT)。11．核酶： 12．琥珀突变： 13．弱化子： 14．同功tRNA：携带氨基酸相同而反密码子不同的一族tRNA称为同功tRNA。 15．颠换：由一个嘌呤碱基变为一个嘧啶碱基或由一个嘧啶碱基变为一个嘌呤碱基的突变，就做颠换。 16．核小体： 17．拟基因： 18．增变基因：研究发现有一些基因的突变可以大大提高整个基因组其它基因的突变率，这些基因被称为增变基因。 19．异源双链体：是指重组DNA分子两条链不完全互补的区域。 二、问答题： 1．简述snRNA的生物学功能 2．真核mRNA和原核mRNA在结构上有何区别 3．真核生物体内的重复序列有哪几种类型？有何生物学意义？在分子研究中有何应用？4．病毒8s(+)RNA复制的表达特点 5．以乳糖操纵子为例，说明正调控和负调控的作用 分子遗传学试题(2002年) 一、名词解释 1．拓扑异构酶(topoisomerase)：催化DNA拓扑异构体相互转化的酶，有Ⅰ、Ⅱ两类，Ⅰ类使一条链产生切口，Ⅱ类使两条链都产生缺口，Ⅱ使DNA超螺旋化，Ⅰ使DNA松驰化。2．同裂酶(Isoschizomer):能识别和切割同样的核苷酸靶序列的不同内切酶。 3．卫星DNA(Satellite-DNA):DNA碱基的高度重复序列，用CsCl密度梯度离心时，在高峰外有几个小峰处于不同密度位置，长度为2～10bp，可 4．接酶(ribozyme):具有催化活性的RNA，如L19，有些只作用于，有些可作用于。5．同功tRNA(isoacceptor):由于简并性原理，一个aa可有不同的密码子，也就不同的6．冈崎片段：DNA复制过程中后随链方向的3-5端DNA合成
Chapter 1: Genomes, Transcriptomes and Proteomes 1. 概述 基因组（Genome）：指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA 序列。基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。 基因组学（Genomics）：指研究生物的整个基因组，涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。 基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。 基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。转录组由转录过程来维持。 基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。这是通过翻译过程来完成的。 2.1 Genes are made of DNA 奥地利神父孟德尔1865年根据7个碗豆性状的实验提出了遗传因子假说，认为每个性状由遗传因子控制，并提出了遗传因子的分离与自由组合两大遗传规律。 证明基因由核酸 (DNA或RNA) 组成的3个著名实验： ①肺炎双球菌的转化试验；DNA是遗传物质 ②噬菌体感染实验；只有DNA是联系亲代和子代的物质 ③烟草花叶病毒的感染实验。RNA也是遗传物质 2.2 The structure of DNA A. Nucleotides and polynucleotides B. The model of double helix DNA 晶体X射线衍射图谱?为揭示DNA分子的二级结构提供了重要实验证据 a. Watson and Crick (1953) 提出的 DNA双螺旋结构模型： "?DNA分子通常以右手双螺旋形式存在，两条核苷酸链反向平行，且互为互补链。 "?戊糖－磷酸骨架在分子的外铡，在分子表面形成大沟和小沟，碱基堆积于螺旋内部。 "?碱基间通过氢键相互连接，A 和T 以2个氢键配对， G和C 以3个氢键配对。"?螺旋中相邻碱基间相隔0.34nm ，每10个碱基对螺旋上升一圈，螺距为 3.4nm ，直径为2.37 nm 。 b. DNA双螺旋结构的稳定力： ??碱基间形成的氢键/ ??相邻碱基间的疏水堆积力/ ??碱基相互作用的范德华力 尽管氢键使得双链中的碱基间的配对具有特异性（只有互补的两条链之间才能形成DNA双链），但其对于双螺旋的总体上的稳定性并无太大贡献。 核酸分子的稳定性的根源在于碱基对之间的疏水堆积力。作为芳香族化合物，
分子遗传学复习题 1.名词解释： DNA甲基化（DNA methylation）:是指由DNA甲基化转移酶介导，催化甲基基团从S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶的C-5位点转移的过程。 ENCODE计划(The Encyclopedia of DNA Elements Project)：即“DNA元件百科全书计划”，简称ENCODE计划，是在完成人类基因组全序列测定后的2003年9月由美国国立人类基因组研究所（National Human Genome Research Institute，NHGRI）组织的又一个重大的国际合作计划，其目的是解码基因组的蓝图，鉴定人类基因组中已知的和还不知功能的多个物种的保守序列等在内的所有功能元件。ENCODE计划的实施分为3个阶段：试点阶段（a pilot phase）、技术发展阶段（a technology development phase）和生产阶段（a producttion phase）。 gRNA (guide RNA)：既指导”RNA(gRNA，guide RNA)，能通过正常的碱基配对途径，或通过G—U配对方式与mRNA上的互补序列配对，指导编辑的进行。 GT--AG规律（GT-AG rule）：真核生物所有编码蛋白质的结构基因，其RNA前体在内含子和外显子交界处有两个较短的保守序列，内含子的左端均为GT，右端均为AG，此规律称GT-AG规律。 miRNA：即小RNA，长度为22nt左右，5′端为磷酸基团、3′端为羟基。miRNA广泛存在于真核生物中，不具有开放阅读框架，不编码蛋白质，其基因的转录产物是发夹状结构，在RNaseⅢ酶切后以双链形式存在，是近几年在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码RNA，它们主要参与基因转录后水平的调控。 RNA编辑(RNA editing) :是指通过碱基修饰、核苷酸插入或删除以及核苷酸替换等方式改变RNA的碱基序列的转录后修饰方式。 RNA诱导的沉默复合体（RNA Induced Silencing Complex，RISC）：与siRNA结合后可识别并切断mRNA。 RNA指导的DNA甲基化（RNA Directed DNA Methylation RDDM）：活性RISC进入核内，指导基因发生DNA的甲基化。 密码子摆动假说（wobble hypothesis）：密码子的第1，2位核苷酸（5’→3’）与反密码子的第2，3核苷酸正常配对；密码子的的第3位与反密码子的第1位配对并不严谨，当反密码子的第1位为U时可识别密码子第3位的A或G，而G则可识别U或C，I（次黄嘌呤）可识别U或C或A。 比较基因组学（comparative genomics）：是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种进化关系等生物学问题的学科。 表观遗传变异（epigenetic variation）:基因的碱基序列未发生改变，而是由于DNA甲基化，组蛋白的乙酰化和RNA编辑等修饰导致基因活性发生了变化，使基因决定的表型发生变化，且可遗传少数世代，但这种变化是可逆的。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 沉默子（silencer）：一种转录负调控元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。特点很象增强子，但不增强转录，而是减弱转录，故称负增强子。 代谢组学(metabolomics)：是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。 端粒(telomere)：是由独特的DNA序列及相关蛋白质组成的线性真核染色体的末端结构，它具有防止末端基因降解、染色体末端间的粘连和稳定染色体末端及其精确复制等功能。
细胞和分子细胞遗传学技术 发表时间：2012-08-10T08:14:01.827Z 来源：《中外健康文摘》2012年第19期供稿作者：张亚丽[导读] 经典的细胞遗传学技术是指通过制备染色体标本，分析染色体数目和结构改变与人类疾病之间的关系。张亚丽（黑龙江省森工总医院 150040）【中图分类号】R394.2【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2012）19-0151-02 经典的细胞遗传学技术是指通过制备染色体标本，分析染色体数目和结构改变与人类疾病之间的关系。近代分子生物学技术与细胞遗传学技术相结合，形成了细胞和分子遗传学技术。其中比较成熟、具有实用价值的技术是：①荧光原位杂交；②比较基因组杂交。 1 人外周血淋巴细胞染色体检测技术 人外周血淋巴细胞染色体检测属于经典的细胞遗传学技术。用作染色体分析的标本包括外周血、脐带血、羊水、胎盘绒毛组织和肿瘤组织等。外周血是应用最多的材料。其他组织样本染色体制备方法与制备人外周血淋巴细胞的方法基本类同，只是标本的处理和培养条件有所调整。 1.1 基本原理 体外培养的外周血淋巴细胞，在植物凝集素(PHA)的刺激下转化成为能进行有丝分裂的淋巴母细胞；在秋水仙素(纺锤体抑制剂)作用下，淋巴母细胞有丝分裂停滞，从而获得处于有丝分裂中期的淋巴细胞染色体标本。 1.2 基本操作程序 (1)取血3ml(空针用0.1～0.2ml肝素抗凝)。 (2)用7号针头向每瓶培养液(内装有5ml培养液)接种血液标本15～16滴，摇匀后，静置于37℃的隔水式恒温培养箱中培养72h。 (3)终止培养前3h，用7号针头向培养瓶中加入秋水仙素3滴(浓度为20μg/ml)并混匀。 (4)按以下程序制片。 ①收集细胞：由培养瓶中吸取培养物10ml置于离心管中，离,l～,10min(1 500～2 000r/min)离心后，弃上清液，留下沉淀物。 ②低渗处理沉淀物：向沉淀物中加入已预温(37℃)的KCI(0.075mol/L)8ml，充分吹打，以使细胞分散，并将离心管置于37℃水浴中20～30min。 ③固定沉淀物：向每只离心管中加入新鲜配制的甲醇一冰醋酸(3：1)固定液1～2ml(预固定)，轻轻混匀后离心10min(2 500r/min)，去上清液，留沉淀物；向每只离心管中再加上述固定液8ml，轻轻混匀后静置30min以上，离心10min(2500r/min)；然后，再重复固定、离心1次。 ④制作标本片：尽量弃去离心管中的上清液，用吸管轻轻吹打其中的沉淀物，再加入6～7滴新鲜的固定液并混匀，然后，将该沉淀物滴加于已经预冷的载玻片上(预冷载玻片：将清洁载玻片放在盛有蒸馏水的小搪瓷盆中置于4℃冰箱中数小时以上)；将标本片晾干后，置于75℃烤箱中烘烤2.5h，然后自然冷却，也可将标本片吹干后用火焰烘干。 ⑤标本片染色：用Giemsa染液(以pH7.4的磷酸缓冲液配制，1.10)染色10min，自来水冲净并晾干。 ⑥显微镜观察：低倍镜下，选择标本片中染色体分散好、无细胞质背景、处于中期核分裂的培养细胞；然后，在高倍镜、油镜下观察染色体形态，进行计数、分组和性别鉴定；拍摄照片以进行正确的核型分析，并将典型图片存档。可根据需要进行染色体的Q显带、G显带、C显带、R显带和T显带。 1.3 注意事项 PHA是体外细胞培养成败的关键因素，其应用浓度应根据各批号PHA的效价作适当调整。秋水仙素的浓度和作用时间影响标本的分析。浓度低或作用时间短，会使标本中的分裂细胞减少；浓度高或作用时间长，会使染色体过于缩短，以致形态特征模糊。采血和接种培养时，不要加入过多肝素，肝素过多可抑制淋巴细胞转化。显带检测，以存放3d左右的标本片效果较好。观察G显带时，检材要用胰酶液消化。消化液的配制和消化条件的控制要认真探索，以获得最佳结果。 2 荧光原位杂交技术(FISH) 2.1 基本原理 2.1.1 原位杂交是用标记了已知序列的核苷酸片段作为探针，通过核酸杂交，直接在组织切片(冷冻切片或石蜡切片)、细胞涂片、染色体制备标本或培养细胞爬片上，检测或定位某一特定的目的DNA或目的RNA的存在。 2.1.2 FISH是以荧光素标记已知序列的核苷酸片段(探针)，通过检测荧光来定性和定位目的核酸片段，具有敏感、快速、能同时显示多种颜色等优点，不但能显示中期核分裂象的染色体，还能检测间期细胞核的DNA。 (1)FISH的直接法：以荧光素直接标记DNA探针，特异性强，方法简便。随着荧光标记技术的改进，直接法的敏感性不断提高，是目前常用的方法。 (2)FISH的间接法：以非荧光素标记物标记DNA探针，再桥连一个荧光标记抗体。 2.2 基本方法 2.2.1 探针和试剂。用于FISH的探针有不同类型。已有商品化的探针用于 FISH。avidin-FITC、anti-avidin和PI等检测试剂均可购得。 2.2.2 原位杂交。杂交前标本和探针应经变性处理。 2.2.3 检测。杂交后的标本除去封胶，置2×SSC中洗去盖片。经多步骤漂洗后依次在亲和素一荧光素、抗亲和素抗体和亲和素一荧光素中各孵育20min(生物素标记探针)，其间及其后各用1×PBD洗3次，每次2min。若用直接法FISH进行检测，后续免疫结合反应可省略，最后应加抗荧光衰变剂和DNA复染剂后封片。 2.3 注意事项 实验室必须优化FISH操作过程的各项条件。整个杂交和杂交后检测过程要始终保持标本片的湿润，以防载玻片干燥后引起非特异性染色。复染时要避光。根据荧光染料的不同选择相关的荧光显微镜滤色片。 3 比较基因组杂交(CGH)
分子遗传学复习题 名词解释： DNA甲基化（DNA methylation）:是指由DNA甲基化转移酶介导，催化甲基基团从S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶的C-5位点转移的过程。 ENCODE计划(The Encyclopedia of DNA Elements Project)：即“DNA元件百科全书计划”，简称ENCODE计划，是在完成人类基因组全序列测定后的2003年9月由美国国立人类基因组研究所（National Human Genome Research Institute，NHGRI）组织的又一个重大的国际合作计划，其目的是解码基因组的蓝图，鉴定人类基因组中已知的和还不知功能的多个物种的保守序列等在内的所有功能元件。ENCODE计划的实施分为3个阶段：试点阶段（a pilot phase）、技术发展阶段（a technology development phase）和生产阶段（a producttion phase）。 gRNA (guide RNA)：既指导”RNA(gRNA，guide RNA)，能通过正常的碱基配对途径，或通过G—U配对方式与mRNA上的互补序列配对，指导编辑的进行。 GT--AG规律（GT-AG rule）：真核生物所有编码蛋白质的结构基因，其RNA前体在内含子和外显子交界处有两个较短的保守序列，内含子的左端均为GT，右端均为AG，此规律称GT-AG规律。 miRNA：即小RNA，长度为22nt左右，5′端为磷酸基团、3′端为羟基。miRNA广泛存在于真核生物中，不具有开放阅读框架，不编码蛋白质，其基因的转录产物是发夹状结构，在RNaseⅢ酶切后以双链形式存在，是近几年在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码RNA，它们主要参与基因转录后水平的调控。 RNA编辑(RNA editing) :是指通过碱基修饰、核苷酸插入或删除以及核苷酸替换等方式改变RNA的碱基序列的转录后修饰方式。 RNA诱导的沉默复合体（RNA Induced Silencing Complex，RISC）：与siRNA结合后可识别并切断mRNA。 RNA指导的DNA甲基化（RNA Directed DNA Methylation RDDM）：活性RISC进入核内，指导基因发生DNA的甲基化。 密码子摆动假说（wobble hypothesis）：密码子的第1，2位核苷酸（5’→3’）与反密码子的第2，3核苷酸正常配对；密码子的的第3位与反密码子的第1位配对并不严谨，当反密码子的第1位为U时可识别密码子第3位的A或G，而G则可识别U或C，I（次黄嘌呤）可识别U或C或A。 比较基因组学（comparative genomics）：是一门通过运用数理理论和相应计算机程序，对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种进化关系等生物学问题的学科。 表观遗传变异（epigenetic variation）:基因的碱基序列未发生改变，而是由于DNA甲基化，组蛋白的乙酰化和RNA编辑等修饰导致基因活性发生了变化，使基因决定的表型发生变化，且可遗传少数世代，但这种变化是可逆的。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 沉默子（silencer）：一种转录负调控元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。特点很象增强子，但不增强转录，而是减弱转录，故称负增强子。 代谢组学(metabolomics)：是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。 端粒(telomere)：是由独特的DNA序列及相关蛋白质组成的线性真核染色体的末端结构，它具有防止末端基因降解、染色体末端间的粘连和稳定染色体末端及其精确复制等功能。 反向遗传学（reverse genetics）：是从改变某个感兴趣的基因或蛋白质入手，然后去寻找相关的表型变化。 反转座子（retroposon）或“反转录转座子（retrotransposon）”:先转录为RNA再反转录成DNA 而进行转座的遗传元件。 核酶（ribozyme）:具有催化活性的RNA, 即化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子, 有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。 核心启动子（core promoter）：是指在体外测定到的由RNA polⅡ进行精确转录起始所要求的最低限度的一套DNA序列元件。 化学基因组学(chemogenomics)：它是作为后基因组时代的新技术,是联系基因组和新药研究的桥梁和纽带。它指的是使用对确定的靶标蛋白高度专一的小分子
第一章 1.理解Genomes, Transcriptomes 和Proteomes三个名词，并阐明它们在基因组表达过程中是如何联系在一起的； Genomes：基因组（Genome）：由德国汉堡大学威克勒教授于1920年首创，指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA序列。基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。 基因组学（Genomics）：由罗德里克于1986年首创，指研究生物的整个基因组，涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。 Transcriptomes：基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。 ?转录组中的RNA分子以及其他来自非编码基因的RNA都由转录过程产生。 ?Proteomes：基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。 ?这些蛋白质是通过翻译那些组成转录组的mRNA分子而合成的。 ?蛋白质组包括了在特定时间存在于细胞中的所有蛋白质。 阐明三者在基因组表达过程中是如何联系在一起的？ ?基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。 ?基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。转录组由转录过程来维持。 ?基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。这是通过翻译过程来完成的。 ?The genome tells you what could be happened theoretically in the cell. ?Transcriptome tells you what might be happened. ?And the proteome tells you what is happening. 2.掌握双螺旋结构的关键特征； Watson and Crick (1953) 提出的DNA双螺旋结构模型： DNA分子通常以右手双螺旋形式存在，两条核苷酸链反向平行，且互为互补链； 戊糖－磷酸骨架在分子的外铡，在分子表面形成大沟和小沟，碱基堆积于螺旋内部； 碱基间通过氢键相互连接，A和T以2个氢键配对，G和C以3个氢键配对； 螺旋中相邻碱基间相隔0.34nm，每10个碱基对螺旋上升一圈，螺距为3.4nm，直径为2.37 nm。 3.正确区分编码RNA和功能性RNA；
1.分子遗传学含义：是研究遗传信息大分子的结构与功能的科学，在分子水平上研究遗传 机制及遗传物质对代谢过程的调控。 2.0 3.分子生物学：是研究生物大分子结构与功能的一门学科。注重的生物在分子水平上的一 些特征和现象 分子遗传学：侧重从分子水平对生物遗传规律和遗传现象的研究。 4.遗传物质特征：①在体细胞中含量稳定，贮存并表达遗传信息；②在生殖细胞中含量减 半，能把遗传信息传给子代；③能精确地自我复制，物理和化学性质稳定；④有遗传变异的能力。 5.双螺旋模型double helix model特点：①DNA分子由两条反相平行的多核苷酸组成，形 成右手双螺旋；②两条链反相平行，即两条链方向相反；③糖-磷酸键是在双螺旋的外侧，碱基对与轴线垂直；④糖与附着在糖上的碱基近于垂直；⑤碱基配对时，必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶；⑥DNA双螺旋有大沟major or wide groove和小沟minor or narrow groove；⑦这个模型合理地解释了DNA自我复制和转录问题，巩固了DNA作为遗传物质的地位。 6.模型中的碱基配对重要性：①AT，GC配对可形成良好的线性氢键；②AT对和GC对的 几何形状一样，使双链距离相近，使双螺旋保持均一；③碱基对处于同一平面。不论核苷酸顺序如何，都不影响双螺旋结构；④为DNA半保留复制奠定了基础。 7.阮病毒：是一种能够决定细胞性状的非孟德尔遗传因子，具有传染能力的蛋白质病毒。 8.顺反效应：在顺反两种排列情况下所表现的遗传效应统称为顺反效应。 9.ORF开放读框：一个开放读框是被起始密码与终止密码所界定的一串密码子。 10.密码子偏爱：在基因组中经常为某种氨基酸编码的只是其中的一种密码子，这种现象。 11.高度保守：不同类型生物中广泛存在非常相似的DNA序列。在进化过程中保留了这些 序列，是生命活动所必须的，很少突变。其突变常常导致死亡，表现为高度保守。12.表观遗传学：对基因的功能变化的研究，这种变化可以通过体细胞有丝分裂或生殖细胞 成熟分裂二遗传并不需要DNA序列发生变化。 13.基因组印记：就是由于一些可遗传的修饰作用（甲基化），控制着亲本中某一等位印记 基因的活性，从而导致它们在发育中的功能上的差异，使个体具有不同的性状特征。14.组蛋白密码：组蛋白的共价键修饰，如甲基化，乙酰化，磷酸化等在组蛋白上是以组合 形式进行的，Allis把这种组合形式称为“组蛋白密码”。 15.物种的C值：一个单倍体基因组的全部DNA含量是恒定的，这是物种的一个特征，通 常称为该物种的C值。 16.C值佯谬：在遗传学上最高级最复杂的一群性状的表现与DNA的C值大相径庭。这种 现象称为C值佯谬/C值矛盾/C值悖理。 17.N值佯谬：把这种基因数目与生物进化程度或生物复杂性的不对称性，称之为N值佯谬 （N表示基因数目）。 18.唯蛋白质假说：阮病毒PrPSc是一种蛋白质病毒，它的自我繁殖是以其本身为模板对其 同一基因所编码的正常蛋白PrPc进行翻译后修饰作用，使后者转变为与其同一构想。 19.重复序列及重复基因的起源：①滚环模型；②不等交换unequal crossing over假说：Smith 提出可以产生并维持重复序列。减数分裂时同源染色体联合，相同部分可发生交换。如果发生不等交换，可导致一条染色单体重复，另一条染色单体缺失。-在果蝇中发现；③突然复制假说：高度重复DNA的产生，是由于某一特异的DNA序列突然间产生数千拷贝结果。重复序列主要存在于异染色质区。 20.重叠基因overlapping gene：在同一段DNA序列上，忧郁阅读框架不同或终止位点不同，
1.分子遗传学:是研究遗传信息大分子的结构和功能的科学。它依据物理、化学的原理来解 释生命遗传现象，并在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控。 2. 分子遗传学研究对象：从基因到表型的一切细胞内与遗变异有关的分子事件。不仅仅包括中心法则中从DNA到蛋白质的过程。 分子遗传学研究内容：遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。 分子遗传学研究目标：明确遗传信息大分子对生物表型形成的作用机制。 第二章基因 1.从遗传学史的角度看，基因概念大致分以下几个阶段： 泛基因（或前基因）→孟德尔（遗传因子） →摩尔根（基因）：基因是功能单位（决定性状），基因是突变单位（基因是突变的最小结构），交换单位(交换的最小结构)三位一体的组合。 →顺反子：在一个等位基因内部发生两个以上位点的突变，如两个突变位点位于同一染色体上，为顺式结构，生物个体表现为野生型；突变位点分别位于两个同源染色体上，为反式结构，生物个体表现为突变型。即其顺式和反式结构的表型效应是不同的。一个具有顺反效应的DNA片段就是一个顺反子，代表一个基因。（或者具有顺反效应的DNA片段就是一个基因） （基因内部这些不同位点之间还可以发生交换和重组：一个基因不是一个突变单位，也不是一个重组单位） →操纵子：基因是一个转录单位，是一个以不同来源的外显子为构件的嵌合体,处于沉默的DNA介质（内含子）中 →现代基因 2.鉴定基因的5个标准 1）基因具有开放性阅读框ORF。 2）基因往往具有一定的序列特征。 3）基因序列具有一定的保守特性。 4）基因能够进行转录。 5）通过基因失活产生的功能改变鉴定基因。（能排除假基因的干扰） 3.蛋白质基因：能够自我复制的蛋白质病毒因子。 朊病毒：一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具有感染性的因子。 4.基因组印记(genomic imprinting)：由于一些可遗传的修饰作用（如DNA、组蛋白甲基化作用）控制着亲本中某个单一的等位印记基因活性，从而导致个体在发育上的功能差异，使个体具有不同的性状特征。 5.印记基因（imprinted gene）：表达特性取决于它们是在父源染色体上还是在母源染色体上的等位基因。 6.组蛋白上的共价键修饰：包括甲基化、乙酰化、磷酸化等在组蛋白上以组合形式。这些修饰的组合能改变染色质的结构，进而影响基因的表达。属于一种表观遗传学现象(epigenetics )。 7.组蛋白密码含义： 1）组蛋白末端不同的修饰作用将诱导与染色质相连蛋白之间的相互亲和力。 2）一个核小体中同一末端的修饰可能是相互依赖的，产生不同组合。 3）染色质高级结构的不同性质极大地依赖于具有不同修饰的核小体共价修饰的局部浓度和
分子遗传学作业 利用分子遗传学方法举例说明一般分子生物实验遗传研究的基本操作流程 教师：张老师
利用分子遗传学方法举例说明一般分子生物实验遗传研究的基本操作流程 一，分子遗传学 分子遗传学(molecular genetics)是指在分子水平上研究基因的结构与功能，以及遗传信息传递的学科。包括DNA的复制、RNA 的复制和转录、翻译以及其调控等。主要由正向遗传与反向遗传构成。其中正向遗传是指通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能。例如遗传病基因的克隆。反向遗传学是指人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找有关的表型变化。例如基因剔除技术或转基因研究。简单地说，正向遗传学是从表型变化研究基因变化，反向遗传学则是从基因变化研究表型变化。 二，突变体的筛选 简单的说是指通过特定选择性培养基（抗穗发芽培养基）培养植株然后选择出抗穗发芽突变体植株，让其继续生长繁殖，收取种子的过程。 三，遗传分析 简单的说是指将上述与筛选得到的抗穗发芽植株进行农艺性状的调查（株高，小穗数调查等）然后进行数据的处理级关联分析。 四，遗传群体的构建 简单的说是选取上诉抗穗发芽材料和一个极为相反的材料也就是极端材料杂交得到F1，然后将其自交得到F2群体即分离群体，或者让其自交5-6代得到高代群体即近等基因系群体。 五，遗传图谱的构建
简单的说利用一定的杂交方法（如;早期单倍体杂交发，表形分 析法，细胞学分析法）和分子生物学分析法（如，RFLP、AFLP、RAPD、STS、SNP、EST、SSR标记方法等）将基因定位在定的特定的 染色体区段上的过程。 六，图位克隆 图位克隆(Map - based cloning) 又称定位克隆(positional cloning) 1986 年首先由剑桥大学的Alan coulson 提出,用该方法 分离基因是根据目的基因在染色体上的位置进行的,无需预先知道基 因的DNA顺序,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:一是有一个根据目的基因的有无建立起来的遗传 分离群体,如F、DH、BC、RI 等。二是开展以下几项工作:1) 首先 找到与目标基因紧密连锁的分子标记;2)用遗传作图和物理作图将目 标基因定位在染色体的特定位置;3) 构建含有大插入片段的基因组 文库(BAC库或YAC);4)以与目标基因连锁的分子标记为探针筛选基 因组文库;5) 用获得阳性克隆构建目的基因区域的跨叠群;6) 通过 染色体步行、登陆或跳跃获得含有目标基因的大片段克隆;7) 通过 亚克隆获得含有目的基因的小片段克隆;8) 通过遗传转化和功能互 补验证最终确定目标基因的碱基序列。其原理是根据功能基因在基 因组中都有相对稳定的基因座，再利用分子标记技术对目的基因进 行精确定位的基础上，用与目的基因紧密连锁的分子标记筛选DNA 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 染色体步移逐步逼近目的基因或通过染色体登陆的方法，最终克隆 目的基因并通过遗传转化实验可以研究目的基因的功能。 七，基因功能的分析 简单的说是借助于生物信息学的方法（如BLAST,GOFigure等）、生物学实验手段的方法（如：基因失活是功能分析的主要手段，转 座子突变库的构建，内含子的归巢突变，基因的超表达用于基因功 能的检测。反义RNA功能和人工合成构建反义RNA等。）和某些特 殊方法（如：噬菌体展示,酵母双杂交，开放阅读框序列标签等）用 已知功能的基因找出未知功能基因的分析方法。
1，植物基因克隆的方法有哪些? 1 功能克隆 其具体作法是:在纯化相应的编码蛋白后构建cDNA文库或基因组文库,DNA文库中基因的筛选根据情况主要可用二种办法进行,(1)将纯化的蛋白质进行氨基酸测序,据此合成寡核苷酸探针从cDNA库或基因组文库中筛选编码基因,(2)将相应的编码蛋白制成相应抗体探针,从cDNA入载体表达库中筛选相应克隆。 2 定位克隆 根据遗传连锁分析,染色体步移将基因定位到染色体的一个具体位置上后不断缩小筛选区域进而克隆该基因,研究该基因的功能或抗性的生化机制,这样一种策略叫定位克隆。 3 转座子标记法 利用转座子克隆植物基因的操作步骤主要应是以下几方面:(1) 把已分离得到的转座子与选择标记构建成含转座子的质粒载体。(2) 把转座子导入目标植物。(3) 利用Southern 杂交等技术检测转座子是否从载体质粒中转座到目标植物基因组中,这是转座子定位和分离目标基因所不可缺少的。(4) 转座子插入突变的鉴定及其分离。 4 人工合成并克隆基因 5 表型克隆 已知植物在表型上存在差异,利用表型差异或组织器官特异表达产生的差异来克隆植物基因就是表型克隆。 6 mRNA差异显示 其基本程序是:(1)提取两种细胞的mRNA,反转录后成为2种cDNA。(2) 以一定的引物作随机聚合酶链反应。(3) 通过扩增产物的电泳分析,分离出不同样品间的差异条带。(4)将差异DNA做成探针。(5) 在cDNA文库或基因组文库中筛选基因并作功能分析。 7 减法杂交 从表达特异基因的组织中提取 mRNA,反转录为cDNA,从无特异基因表达的组织中提取mRNA,两者杂交,在表达特异基因的组织和无特异基因表达的组织中均表达的基因产物形成杂交分子,而特异mRNA转录的cDNA仍保持单链状态,把这种单链cDNA分离出来即为差异表达的基因。 8 PCR扩增克隆 基本方法是根据已知基因的序列设计并合成一对引物,从植物中提取DNA进行PCR扩增,扩增的片段纯化后连接到合适的载体上,用酶切分析和序列分析检测重组子,并与已知基因序列进行比较。 9 依据序列同源性克隆基因 基本作法是在其它种属的同源基因被克隆的前提下,构建cDNA文库或基因组文库,然后以已知的基因序列为探针来筛选目的克隆。 2，如何构建转基因植物？ 植物基因转化方法 ①农杆菌介导法：农杆菌的Ti质粒可以作为载体。Ti质粒上有两个区域，一个是T-DNA 区，这是能够转移并整合进植物受体的区段；另一个是Vir区，它编码实现质粒转移所需的蛋白质。将待转化的外源基因先克隆在大肠杆菌质粒上，然后将此质粒转入不会引起冠瘿