基因组学合作版

1、结构基因组学：是以全基因组测序为目标，确定基因组的组织结构、基因组成及基因 定位的基因组学的一个分支。它代表基因组分析的早期阶段，以建立具有高分辨率的 生物体基因组的遗传图谱、物理图谱及转录图谱为主要内容。以及研究蛋白质组成和 结构的学科。功能基因组学：应用“结构基因组学“的研究成果，在整个基因组的规模或范围内，分 析与研究基因的功能。特点是“高通量”“大规模”，计算机辅助分析。比较基因组学：在基因组图谱和序列分析的基础上，对已知基因和基因的结构进行比 较，了解基因的功能，表达调控机制和物种进化过程的学科。人类基因组计划的意义：获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的

2、致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。人类基因组图谱对揭示人类发展、进化的历史具有重要意义。破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的 了解。什么是多态性？多态性在遗传学研究中有何意义？多态性(polymorphism)是指在一个生物群体中，同时和经常存在两种或多种不连续变异型或基因型或等位基因，亦称遗传多态性(genetic polymorphism) 或基因多态性。基因的多态性直接导致了生物繁殖过程中转录和翻译的选择多样性，使得遗传密 码传递既保持一定的准确性，又有一定的宽容度，这种繁殖的适度柔性对生物界 的稳定和多样化非常重要。以DNA作为分子标记的遗

3、传图绘制与经典的遗传图绘制有何差别？分子标记的数量丰富：相比之下，传统的遗传标记的数量却十分有限， 因此DNA水平上的遗传多态性只有很小的一部分能够在形态或生化水平上表现 出来。所以，要利用形态和生化标记来建立覆盖全基因组的遗传图谱是十分困难 的，而利用分子标记只需一个群体即可在短时间内完成。无表型效应：许多DNA水平上的多态性没有表型效应，不会对个体发 育造成不利影响，因此应用起来十分方便。共显性：RFLP、SSR等常用的分子标记都是共显性的，因此能够提供 完整的基因型信息，应用价值大。FISH法作图原理：用人工合成的、经荧光物质标记的核苷酸片段作为探针，来与染 色体特定部位杂交，所获得的图

4、像。STS法作图所谓STS(序列标记位点)，是指序列已知且在整个基因组中以单一拷贝的形式存在的 200-300 bp的短序列区域，在待研究的染色体上有唯一的定位。(二)原核生物基因组的组织结构特征基因簇(Gene cluster)指功能相关的一组基因按一定顺序成串排列的现象。 典型的基因簇即操纵子，转录时整个操纵子作为一个单位受调控，转录成一条 mRNAo基因冗余(Gene redundancy )基因多拷贝，超过了实际需要，称为基因冗余， 但有备无患。基因重叠(Gene overlap )重叠操纵子：前后两个操纵子部分重叠同相位重叠基因：两基因阅读框重叠异相位重叠基因：两基因序列重叠，但阅读

5、框不同反向重叠基因：两基因序列重叠，但位于不同链上（二）真核生物基因组的组织结构特征间断基因（Interrupted gene）一个基因的编码序列在DNA上不连续，被一 些插入序列（一般无编码功能）所隔开。其中编码序列称为外显子，插入序列称 为内含子。DNA转录为RNA后，内含子序列必须切除。（间断基因的多少与 物种进化程度有关。间断基因的大小也与物种进化程度有关。）基因家族与基因簇（Gene family & cluster）基因家族：指来源相同、结构相 似、功能相关的一组基因。基因簇：指基因家族的成员成串地排列，概念与原核 生物的相似，但与原核生物的操纵子等不同的是，其中各基因是独立转录表

6、达的， 不形成多顺反子的mRNA。串联重复基因（Tandemly repeated genes）（基因冗余）概念：一组功能相关 的基因串联排列，构成一个重复单位，并在基因组中以多拷贝存在，与细菌中的 相似。重复单位可进一步串联在一起构成一个大的基因簇。重复序列（Repeated sequence）1、依据基因结构的特征采用abination软件预测：通过ORF识别基因（适用于原核生物，无内含子等）；内含子-外显子边界；上 下游功能元件2、同源基因查询，在同一物种或不同物种中找已有的基因序列：生物的不同种属之间具有功能或结构相似的直系同源基因，其存在着保守的序列 组成，同一物种中基因重复产生的基

7、因家族也有保守的序列特征。3、实验确认基因：分子杂交确定DNA是否含有表达序列；由EST或cDNA指认基因七基因组序列注释一功能基因组学1、正向遗传学常用的方法：图位克隆法、转座子(或T-DNA)标签法2、反向遗传学常用的方法：针对特定基因消除或抑制基因的表达：基因敲除、反义RNA、RNA干扰针对特定基因提高或改变基因的表达：使目标基因过量表达、使目标基因异位 表达3、正向遗传学的图位克隆：根据目标基因在染色体上定位的结果，对目标基因 进行克隆，最后了解其核苷酸序列。4、功能基因组学的研究方法：高通量法建立大规模随机插入突变体库及基因机械筛选；分析基因表达谱。八+九基因与进化、比较基因组学1、

8、同义突变(SYNONYMOUS MUTATION)碱基置换后，虽然每个密码子变成了另一个密码子，但由于密码子的简并性，因而改变前、后密码子所编码的氨基酸不变，故实际上不会发生突变效应。2、非同义突变(NON-SYNONYMOUS MUTATION)碱基对的置换使mRNA的某一个密码子变成编码另一种氨基酸的密码子的 突变3、无义突变(NON-SENSE MUTATION)某个编码氨基酸的密码突变为终止密码，多肽链合成提前终止，产生没有生 物活性的多肽片段，称为无义突变。4、移码突变(FRAMESHIFT MUTATION)指DNA片段中某一位点插入或丢失 一个或几个(非3或3的倍数)碱基对时，造

9、成插入或丢失位点以后的一系列 编码顺序发生错位的一种突变。突变与重组对生物进化的影响？基因突变提供了进化的原材料，基因重组是基因突变的主要部分，两者引起了 DNA序列组成的改变，是基因组进化的分子基础。相似性(similarity):是指一种很直接的数量关系，比如部分相同或相似的百分比 或其它一些合适的度量。同源性(homology):指从一些数据中推断出的两个基因或蛋白质序列具有共同祖 先的结论，属于质的判断。Ortholog (直向同源物)：两个基因在不同物种中，源于不同的物种的最近的共 同祖先的两个基因，或者两个物种中同一基因。Paralog(横向同源物)：两个基因在同一个物种中，通过至

10、少一次基因的复制事 件而产生。共线性(Colinearity):在不同的基因组中基因和基因的排列顺序的一致性称为 共线性，它反应了一种同源关系。同线性(synteny):连锁的同源基因在不同物种基因组中有相同连锁关系。宏观共线性(macrosynteny):指遗传连锁图上锚定标记排列次序的一致性微观共线性(microsynteny):是指物理图上基因顺序的一致排列。如何证明某一生物在进化过程中发生了全基因组的倍增事件而非个别基因的复 制。常用三种方法：最大简约法：原理，在任何位置将一条序列转变成另一条序列所需突变的最少数 量来对序列进行比较和聚类。距离法，又称距离矩阵法，首先通过各个物种之间的比较，根据一定的假设（进 化距离模型）推导得出分类群之间的进化距离，构建一个进化距离矩阵。进化树 的构建则是基于这个矩阵中的进化距离关系。计算序列的距离，建立距离矩阵通过距离矩阵建进化树最大似然法：在最大似然法分析中，选取一个特定的替代模型来分析给定的一组 序列数据，使得获得的每一个拓扑结构的似然率都为最大值，然后再挑出其中似 然率最大的拓扑结构作为最优树1、表观遗传学的主要研究成果印记（imprinting）:在哺乳动物中，通过非DNA序列信息标记特定的基因，使得 该基因的等位基因中只有来自特定亲本的基因才能够表达，而另一来源的基因保 持沉默的现象。2、表