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人类短串联重复序列(STR)的研究进展短串联重复序列( Short tandem repeat ,STR)又称微卫星DNA， STR 是一种可遗传的不稳定的并且具有高度多态性的短的核苷酸重复序列. STR 多态性具有种类多,分布广,高度多态性等特点,并按孟德尔遗传规律[ 1 ]在人群中世代相传. 通过对STR 多态性的认识,极大地推动了人类基因组的研究. 这种多态性标志已广泛用于构建人类遗传连锁图谱、基因定位、遗传病诊断、肿瘤细胞染色体分离与重组以及亲子鉴定等法医学检查.DNA遗传标记的多态性研究发展按时间顺序可分为三代[4 ]。
第1代遗传标记:限制性片段长度多态性( restriction fragment length polymorphism, RFLP)是Wyman 和White 于1980年偶然发现的,人类14号染色体上存在DNA片段长度有变化的区域,这些区域的结构特点是DNA由一段序列串联重复、首尾相接而成。
重复次数可在几次至数百上千次之间变化。
DNA重复单位长度在数bp至数十bp之间,组成串联重复的DNA是小卫星DNA。
第2代遗传标记:短串联重复序列是由Holly等发现的重复单位的长度只有2～6 bp、重复次数一般在数次至几十次之间的串联重复DNA 序列,即微卫星DNA。
微卫星DNA的等位基因片段的长度一般在400 bp 以下,故又称为短串联重复序列( STR)。
第3代遗传标记:单核甘酸多态性( single nucleotide polymorphism, SNP)是单个碱基的置换、插入或缺失而形成的,是美国MIT提出的新一代多态性标记系统[5],近年来成为多种研究的焦点。
虽然SNP的多态性位点是最多的,能比STR提供更全面的基因信息,但是STR还是以其独特的优点保存下来,仍被广泛的研究。
1.1 STR 的构成 STR 的核心序列为2～7bp ,呈串联重复排列.重复次数10～60 次左右,其总长度常小于400 bp.常见的有一、二、三、四核苷酸重复序列,约占真核生物基因组的5 %. 人类基因组的STR 单核苷酸重复以polyA ,polyT 多见,双核苷酸重复以(CA) n ,( GT) n , (AA) n , ( GG) n 常见, ( GC/ CG) 少见,其原因是由于3′端为G的C(即CPG) 易于甲基化. 三核苷酸重复以(CXG) n 类型常见,由于三核苷酸具有高度多态性,常用作DNA 的标记物.每个特定位点的STR 均由两部分构成:中间的核心区和外围的侧翼区. 核心区含有一个以上称为“重复”的短序列,一般该重复单位的碱基对数目不变,而串联在一起的重复单位数目是随机改变的,如果用一种不切重复单位的限制性内切酶把DNA 分子切割成限制性片段,该限制性片段中位于核心区的外围即是侧翼区. 人群中不同个体可表现为侧翼区相同而串联重复单位的数目不同;也可为相同数目的重复单位,但侧翼区大小不同,或者两者均不同. 通过对那些非STR 位点的DNA 限制性片段长度多态性( Rest riction f ragment lengthpolymorphism ,RFL P) 研究表明,每个位点的RFL P仅能检测到1 个或数个等位基因. 因此可以推论,STR 位点的侧翼区变异数也仅有少数几个. 这样,人群中该特定STR 位点的等位基因差异,主要应来自不同数目的串联重复[2，3]。
DNA重复序列引起的遗传疾病研究DNA重复序列是指由短片段的DNA序列间隔重复组成的大片段DNA序列，它们逐渐形成了人类基因组的一个重要组成部分。
但如果复制错误或缺失了某些序列，会引起一些遗传疾病。
遗传疾病是一类由基因突变引起的疾病，通常具有家族聚集性和遗传性。
DNA 重复序列在许多遗传疾病中起着重要作用。
1.肌无力肌无力是一种自主神经系统紊乱的遗传性疾病，通过遗传方式传递，表现为肌肉疲劳、无力、甚至萎缩。
目前已发现，这种疾病与染色体上一个DNA重复序列的异常扩增有关，导致基因的表达量过高。
该基因编码一种叫做“滑动肌肌纤维中的乙酰胆碱受体亚单位”的蛋白质，该蛋白质的异常使肌肉不能很好地传递神经信号。
2.亨廷顿病亨廷顿病是一种渐进性的遗传性神经系统变性疾病，最初表现为运动失调，在发展过程中还可能出现行为和认知方面的问题。
亨廷顿病的致病基因是HTT基因，其核心的重复序列由CAG三个核苷酸单元构成。
该基因的异常扩增会导致不稳定的蛋白质的累积，进而导致神经元细胞死亡和大脑体积缩小。
3.脊髓性肌萎缩症脊髓性肌萎缩症是一种由运动神经元退变引起的一组疾病，结果是肌肉瘫痪和萎缩。
该基因与X染色体上的一种偶联遗传病-肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）有关。
与乙酰胆碱受体不同，肌萎缩症与一系列在DNA重复序列中的错误或扩增相关的基因有关。
4.多发性硬化多发性硬化是一种中枢神经系统的自身免疫性疾病，导致中枢神经系统发生炎症和损害。
虽然其中仍有很多疾病因素没有得到明确的识别，但最近的研究表明，某种DNA重复序列异常扩增，已经和其发病有一定程度的关联。
5.某类失态疾病还有一些其他疾病，如肌阵挛症、霍普金森病等，其疾病基因与DNA重复序列的异常扩增有一定的联系，由此导致基因的表达异常。
尽管研究人员已经对DNA重复序列异常扩增和这些较为罕见的遗传疾病进行了深入研究，但目前关于DNA重复序列的生理功能和它们如何影响基因表达的理解仍然不够清晰。
河南农业大学考研专业课《现代分子生物学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、分析题（5分，每题5分）1. 现要求以某一植物或动物组织cDNA为模板扩增A基因，并构建该基因的重组表达质粒pET28aA，并在大肠杆菌BL21中进行表达。
[宁波大学2019研]答案：（1）从组织中提取RNA的步骤如下：①将组织在液氮中磨碎，每50～100mg组织加入1ml TRIzol 裂解液溶解样品，充分吹打混匀。
②每1ml TRIzol加入2.0ml氯仿，剧烈震荡15s，室温放置5min。
③4℃，10000g离心15min，此时RNA主要集中在泉水相中。
④将水相转移至新的离心管中，加入等粘度异丙醇，室温放置10min。
⑤4℃，10000g离心10min，此时可在离心管底部观察到白色沉淀，即为RNA。
⑥用75冷的乙醇研磨沉淀，4℃，7500g以下，离心5min，弃上清。
⑦超净台中吹干，加入无RNase的水溶解。
（2）检测RNA质量的方法如下：①凝胶成像：取适量RNA溶液加入电泳缓冲液后，跑琼脂糖凝胶电泳，如果28S和18S条带明亮、清晰，并且28S的亮度在18S条带的两倍以上，则认为RNA的质量是好的。
②吸光度检测：使用紫外分光光度计检测RNA样品在260nm、280nm处的吸光度，若两者的比值在1.8～2.0时，可认为RNA纯度良好，蛋白质等其他物质的污染可以接受。
解析：2、判断题（55分，每题5分）1. 蛋白质分子中个别氨基酸的取代必然会导致生物活性的改变。
（）答案：错误解析：脂质与蛋白质功能无关的氨基酸的改变不会引起蛋白质功能的改变，只会蛋白质功能关系不大的氨基酸的改变与使蛋白质功能有所改变，与蛋白质功能直接相关的需要氨基酸的改变会使蛋白质功能下降或改变。
河南农业大学考研专业课《现代分子生物学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、分析题（5分，每题5分）1. 写出原核表达实验步骤。
答案：原核表达实验步骤如下：（1）按上述步骤提取该组织工作的RNA，反转录为cDNA。
（2）以cDNA为模板，用上述引物扩增出带酶切位点的A基因片段。
（3）用BamHI和EcoRI分别切割目的花絮和载体，连接酶将A 基因和载体连接起来构成重组质粒。
（4）将重组质粒转入感受态的大肠杆菌BL21中，涂布，根据载体所携带的抗性标记筛选出稳定遗传重组质粒媒介的单克隆。
（5）摇菌、扩大培养，待菌液生长到对数生长期，收集菌体，裂解、收集蛋白质。
（6）将总蛋白制备成溶液通过铜蛋白柱，由于A蛋白携带有His标签，可以被吸附在镍柱上才，然后加缓冲液将吸附黏附在镍柱上才的A蛋白洗脱下来，即可得到A蛋白溶液。
解析：2、判断题（55分，每题5分）1. 一染色体DNA经内切酶SalⅠ切割后，产生了若干个具有黏性末端的DNA片段，将这些片段分别在T4 DNA连接酶的作用下自身连接成环，然后导入受体细胞，都可以进行独立地复制。
（）答案：错误解析：在T4 DNA连接酶的作用下，若干个具有黏性末端的DNA片段自身连接成弧，导入受体细胞后，并不是都可以进行独立的复制。
2. P53蛋白参与监控细胞核DNA的损伤，因此是一个肿瘤抑制因子。
（）答案：正确解析：P53是人体非常重要的抑癌基因，参与监控细胞核DNA的损伤，它可以通过抑制细胞周期的进展，抑制细胞增殖。
但是它的缺失可以导致细胞增殖失控（无限增殖）。
3. 凝胶阻滞实验最初是用来对纯化的原核调控蛋白和DNA的互作进行动力学分析。
（）答案：正确解析：凝胶阻滞分析是来研究DNA与特异性蛋白的相互作用，最初是用来对纯化的原核调控蛋白和DNA的互作进行动力学分析，通常是放射性标记的DNA片段与纯化蛋白，或提取物中的蛋白混合物相结合，然后在非变性凝胶中分析该产物。
人类常见遗传病分子诊断技术的研究与应用遗传病是由基因发生突变引起的具有遗传性疾病，临床表现复杂，严重影响人的生命质量和寿命。
在人类基因组计划的推动下，人们对遗传病的起源、发生、发展以及基因突变机制等方面有了更深入的认识。
分子诊断技术的研究和应用，为遗传病预防、早期诊断乃至基因治疗提供了坚实的科学支撑。
一、遗传病的分类及分子诊断技术遗传病分为常染色体遗传、性染色体遗传和线粒体遗传三类。
目前，分子诊断技术主要应用于常染色体遗传和性染色体遗传病的检测和诊断，其中最常见的是先天性遗传疾病，如地中海贫血、囊性纤维化、亨廷顿舞蹈症、色盲等。
分子诊断技术主要包括PCR技术、微阵列技术和测序技术等。
PCR技术是常用的分子诊断技术之一，在许多遗传病的早期诊断中具有重要作用。
微阵列技术可同时检测数千个基因，是一个高通量的检测方法。
测序技术可以快速、准确地分析样品的基因序列，是遗传病检测的重要技术。
二、先天性遗传疾病的分子诊断技术1、地中海贫血地中海贫血是一种常见的血液病，主要流行于地中海沿岸地区。
该病由HBB 基因发生突变引起，一般采用PCR技术检测HBB基因突变，确定患者是否患有地中海贫血。
2、囊性纤维化囊性纤维化是一种常见的常染色体隐性遗传病，主要影响呼吸道、胰腺和肺部等。
囊性纤维化基因(CFTR)异常是该病发生的主要原因，可以通过PCR技术、微阵列技术和测序技术等方面检测，帮助早期诊断和预防。
3、亨廷顿舞蹈症亨廷顿舞蹈症是一种常染色体显性遗传病，主要影响中枢神经系统和运动系统。
亨廷顿蛋白(HD)基因的CAG三核苷酸重复异常是该病发生的主要基因突变，通常采用PCR技术或测序技术检测HD基因突变，帮助早期诊断和做好遗传咨询。
4、色盲色盲是一种常见的性染色体隐性遗传病，主要表现为对红绿色的识别能力受损，该病的原因主要是色盲基因的突变。
目前，常用的检测方法是PCR技术和测序技术等。
三、分子诊断技术的应用与前景随着分子生物学技术的不断发展，基因检测和基因诊断将成为医学领域的重要分支之一，为遗传病预防、早期防治和基因治疗提供了新的思路和方法。
三核苷酸重复序列
三核苷酸重复序列（Trinucleotide repeat sequences）是指genomic DNA中含有多
个重复一定长度的三核苷酸序列的部分。
这些序列很常见，在人类基因组中有许多的加入。
三核苷酸重复序列的长度范围从数个重复到数百个重复不等。
一些的长度范围严格限制，而另一些没有显着限制。
三核苷酸重复序列的长度差异可能会引起基因的功能丧失，
导致一种遗传病，称为三核苷酸重复性疾病。
人类已发现的三核苷酸重复性疾病有几十种，包括亨廷顿病、法新辛综合症和脆性X综合症等。
一些三核苷酸重复性疾病引起的症状包
括智力障碍、运动障碍、肌强直、心血管疾病等。
为什么会导致三核苷酸重复性疾病所
对应的基因产生缺陷仍未知，但是目前研究表明这可能与多种复杂的因素有关。
三核苷酸重复序列也可以帮助研究在进化过程中基因的改变。
这些序列累积的速度
比大部分的单核苷酸变异会更快。
例如，在人和黑猩猩的基因组比较中，三核苷酸重复
序列的变异数量比单核苷酸变异数量多很多。
除了在研究遗传病和进化中的作用，三核苷酸重复序列也可以作为DNA指纹的一种特征。
不同的人有不同的三核苷酸重复序列，这里，科学家可以使用特定位置上重复序列的
数目、长度和排列特征来区别增加指纹匹配的准确性。
三核苷酸重复序列可以在进行亲子
鉴定、法医鉴定等领域发挥作用。
总之，三核苷酸重复序列是我们基因组中的一个非常有趣的部分，在基因的功能丧失
和进化中都发挥着重要的作用。
此外，它还可以提供DNA指纹技术所需的基础。
染色体不平衡与疾病染色体是细胞核内组成染色体组的基本单位，也是遗传信息的储存者。
人类细胞中有46条染色体，其中23对是由父母各贡献一条染色体组成的，被称为常染色体；第23对染色体为性染色体，男性的X和Y染色体不同，女性的两个X染色体相同。
然而，有时候染色体的数量或结构出现异常，即染色体不平衡，会引起疾病。
染色体不平衡的原因有多种，包括染色体缺失、重复、转位、倒位、多余等。
其中，染色体缺失是最常见的一种染色体不平衡。
对于常染色体的一个区域发生缺失，可以导致遗传病的发生。
例如，唐氏综合征是由第21对染色体出现三个而非两个的情况导致的，被称为三体染色体综合征。
由于多了一条21号染色体，导致个体的身体智力发育受到影响。
另一种常见的染色体不平衡是染色体重复。
重复指染色体上某个区域出现了多次相同序列的情况。
例如，亚硝酸盐暴露会导致某些基因的CGG三核苷酸序列重复，导致弱智症和自闭症等神经系统疾病的发生。
染色体转位、倒位等结构变异同样会导致染色体不平衡。
转位指两条染色体的非同源片段交换了位置，而倒位是指染色体上出现了被翻转的片段。
这样的结构变异会导致基因在染色体上的位置变化，从而改变基因表达的方式，引发不同的疾病。
例如，克隆氏综合症会由X染色体倒位或转位而引起，导致肌肉发育不良和心血管系统异常等。
多余染色体或染色体数目的改变也会导致染色体不平衡。
例如，无性别染色体异常症是由X或Y染色体多余或缺失所引起的异常，导致生殖和性别发育异常。
除了上述几种染色体不平衡的情况，还有其他许多可能引起疾病的染色体结构和数量变化，例如伯顿氏综合症、沃德·格尔布雷特综合症等等。
基于染色体不平衡和疾病之间的密切关系，人们一直在探索着如何应对这种情况。
首先，确诊染色体不平衡疾病需要进行染色体分析。
随着基因组学技术的不断进步，现在我们可以采用染色体凝胶电泳、荧光原位杂交等方法进行染色体分析。
除了早期诊断之外，基因治疗也成为研究染色体不平衡疾病的一种有效途径。
