遗传所试题剖析.doc

中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生遗传学入学试题 2003年 一、今年是DNA双螺旋模型发表五十周年。请回答以下问题（20分）：1、在双链DNA分子中A+T/G+C是否等于A+C/G+T ？（4分）不2、DNA双链的两条链中是否含有相同的遗传信息？为什么？不是（4分）3、大肠杆菌的基因组DNA的长度约为1100微米。请根据DNA模型估计其基因组的碱基对数目。（4分）4、如果两种生物基因组DNA在四种碱基的比率上有显著差异，那么预期在它们编码的tRNA、rRNA和mRNA上是否也会在四种碱基的比率上呈现同样的差异？（8分）二、在一牛群中，外观正常的双亲产生一头矮生的雄犊。请你提出可能导致这种矮生的各种原因，并根据每种原因提出相应的调查研究的提纲（注意整个调查研究工作必须在两个月内完成）。（20分）1 隐性纯合体 ，如果控制正常和矮化的一对基因为Aa,且A对a为显性，那么当双亲为杂合子时，就会产生aa的隐性纯合子。这样的话就会产生一头矮生的雄犊。且产生它的概率为1/4。通过调查其它子代牛犊和亲代的表型就可以判断3 伴Y染色体的遗传。3 基因突变。三、请给出以下6种分子标记的中文全称、定义、检测方法及其在遗传分析中的特征。（20分）RFLP , microsatellite , STR , SSLP , SNP , InDeL .RFLP标记是发展最早的DNA标记技术。RFLP是指基因型之间限制性片段长度的差异，这种差异是由限制性酶切位点上碱基的插入、缺失、失重排或点突变所引起的。 RFLP技术主要包括以下基本步骤： DNA提取用限制性内切酶酶切DNA用凝胶电泳分开DNA片段把DNA片段转移到滤膜上利用放射性标记的探针杂交显示特定的DNA片段（Southern杂交）和结果分析。 RFLP遍布整个基因组，并且非常稳定，但RFLP实验操作繁琐，检测周期长，成本高昂，不适于大规模的分子育种，在植物分子标记辅助育种中需要将RFLP转换成以PCR为基础的标记。微卫星DNA符合孟德尔遗传模式，共显性表达，广泛分布于真核生物的基因组中，包括编码区和非编码区.研究表明，可能是复制过程中的“链滑”(strand slippage)现象造成微卫星DNA多态性信息容量(polymorphic information content, PIC)较高.由于微卫星具有数量多、在基因组内分布均匀、多态性信息丰富、易于检测等优点被作为优良的遗传标记(genetic marker)而得到广泛应用。在有些生物的染色体中含有短重复序列DNA，这些短序列有2-6个核苷酸长，可以重复好多次。遗传学家发现这些短重复序列可作为极有价值的分子标记，并用专门的PCR技术对它们进行研究。这些序列称为STR或短序列重 复（SSR），亦即微卫星DNA。比较常见的重复序列是二核苷酸CA或三核苷酸CAT。这些标记群位基因组的一定区域，呈串联（即一个接着另一个）重复，至少5组为一个单位。这些重复单位是高度可变的和多态的，并由不同的重复单位数目而形成一系列等位基因（见 上图）。简单序列长度多态性（simple sequence length polymorphism，SSLP）是据串联重复排列微卫星基序两侧的单一序列设计引物，对微卫星序列（microsatellite DNA或simple sequence repeats，SSR）进行扩增，由微卫星基序重复数目的变异而产生多态性。由于中某一特定的微卫星的侧翼序列通常都是保守性较强的单一序列，因而可以将微卫星侧翼的DNA片段、测序，然后根据微卫星的侧翼序列就可以人工合成引物进行PCR扩增，从而将单个微卫星位点扩增出来。由于单个微卫星位点重复单元在数量上的变异，个体的扩增产物在长度上的变化就产生长度的多态性，这一多态性称为SSLP，每一扩增位点就代表了这一位点的一对等位基因。SSLP是一些长度不等的重复序列、有多个等位基因位点，它们多为2-4个核苷酸序列重复（也叫微卫星标记），在不同动植物品系中其重复次数不同，故可用PCR法来检测各该多态性序列的长度，从而快速测定出多种回交后代中标记物的分离方式。间简单序列重复（inter-simple sequence repeats，ISSR）是近年发展起来的一类新型分子标记技术，它是根据基因组内广泛存在的微卫星基序设计单一引物，对基因组DNA进行扩增，扩增的指纹图可以同时提供基因组内多个位点的序列信息。ISSR标记是根据微卫星基序设计单一通用引物对DNA进行扩增而获得扩增指纹图，它在保留了SSLP标记的优点的同时，有效地克服了SSLP标记中的设计困难的缺点，可望更好地用于作物分类进化，基因定位和基因的分子标记辅助选择研究。ISSR标记是据基因组中广泛存在的微卫星序列设计通用引物对基因组DNA进行PCR扩增，引物可以是微卫星基序本身或微卫星基序重复引物3或5加上2-4个锚定碱基。ISSR标记和SSLP标记都是检测中微卫星序列变异，由于微卫星序列不具有结构基因的功能，而且重复单元的重复次数的改变对整个生物体而言是微小的变异，所以在生物长期进化过程中积累了丰富的微卫星变异，这就决定ISSR标记和SSLP标记的较高多态性水平。ISSR标记在具备较高多态性水平的情况下克服了SSLP标记设计较困难的缺点，可望更好地用于基因定位研究。ISSR比AFLP具有更高的多态性比率。SSLP标记比RAPD标记更能提示遗传材料间多样性。SNP所表现的多态性只涉及到单个碱基的变异，这种变异可由单个碱基的转换（transition）或颠换（transversion）所引起，也可由碱基的插入或缺失所致。但通常所说的SNP并不包括后两种情况。理论上讲，SNP既可能是二等位多态性，也可能是3个或4个等位多态性，但实际上，后两者非常少见，几乎可以忽略。因此，通常所说的SNP都是二等位多态性的。这种变异可能是转换（C T，在其互补链上则为G A），也可能是颠换（C A，G T，C G，A T）。转换的发生率总是明显高于其它几种变异，具有转换型变异的SNP约占2/3，其它几种变异的发生几率相似。Wang等的研究也证明了这一点。转换的几率之所以高，可能是因为CpG二核苷酸上的胞嘧啶残基是人类基因组中最易发生突变的位点，其中大多数是甲基化的，可自发地脱去氨基而形成胸腺嘧啶。在基因组DNA中，任何碱基均有可能发生变异，因此SNP既有可能在基因序列内，也有可能在基因以外的非编码序列上。总的来说，位于编码区内的SNP（coding SNP,cSNP）比较少，因为在外显子内，其变异率仅及周围序列的1/5.但它在遗传性疾病研究中却具有重要意义，因此cSNP的研究更受关注 这些区域非常容易通过PCR扩增，而且由于它的多态程度高，所以被用来进行犯罪调查中的个体识别和遗传变异分析。PCR扩增后，其产物可通过聚丙烯酰胺凝胶电泳（见 右图二）将大小分开。每一个微卫星DNA最多可呈现两条带，表明该个体具有不同的等位基因（从双亲中各得到一个）。RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphisma,限制性内切酶片段长度多态性)作为第一代分子生物学标记自问世以来已广泛运用于多门生物学科研究中，但它运用于植物抗性研究还只是近几年的事。RFLP能对植物的抗性基因进行定位和分离，利用RFLP技术，对于核基因组或叶绿体基因组、尤其是后者，若能提取纯净DNA，则可直接从酶切后的电泳图谱看出其多态性，利用这一方法可以测定种群内、种群间不同水平的物种在污染环境下抗性分化进化水平上的差异。四、在普通遗传学中，非等位基因间的相互作用有哪几种？请举例说明其中的两种相互作用？请从分子遗传学和分子生物学的角度对非等位基因间的相互作用的分子机制进行阐述，并举例说明。（20分）1 基因互作，玫瑰冠 豆冠 胡桃冠 单冠2 互补基因有氰和无氰9：7 H-D- H-d h-D- h-d-3抑制基因 黄茧 和白茧IiYy 大I基因对Y基因的抑制13：34 上位效应 隐性上位9：3：4 显形上位 12：3：1黑 黄 白五、有哪些诱变剂可以诱发基因突变？基于突变被辨认的方法，可以将突变分为哪几种类型？哪些类型的突变对功能基因组的研究最有意义？为什么？对一个已完成基因组测序的真核生物，如何构建一个突变体库，以揭示基因组中预测基因的功能？（20分）烷化剂 甲磺酸乙酯 紫外线 黄曲霉素B1 5-溴尿嘧啶 丫啶橙 形态突变生化突变失去功能的突变获的功能的突变致死突变条件致死突变中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生遗传学入学试题（2004年）注意：（1）答题必须简明扼要。如有必要，可以图示辅助说明；（2）答题时可以不必抄题，但需注明题目序号；（3）所有答题不要写在试卷上，请全部书写在答题纸上；（4）第一题为选答题，第二至五题为必答题。一、 选答题：请在第1与第2题间选答一题。若两题均答，只按其中得分最低的一题记入总分。（每题20分）1. 列举动物遗传研究中常见的两种模式实验动物，它们各有哪些特点？对遗传学的发展有哪些主要贡献？2. 在植物遗传研究中，经典遗传学实验材料常采用豌豆和玉米，而现代遗传研究则更趋向利用拟南芥菜和水稻，试述发生这种转变的主要原因，以及它们在植物遗传学发展史上的主要贡献。豌豆：遗传三大定律玉米：，连锁互换拟南芥的优点是植株小（1个茶杯可种植好几棵）、每代时间短（从发芽到开花不超过6周）、结子多（每棵植物可产很多粒种子）、生活力强（用普通培养基就可作人工培养）。拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小的。每个单倍染色体组（n=5）的总长只有7000万个碱基对，即只有小麦染色体组长的1/80，这就使克隆它的有关基因相对说来比较容易。拟南芥是自花受粉植物，基因高度纯合，用理化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能的缺陷型。例如用含杀草剂的培养基来筛选，一般获得抗杀草剂的突变率是1/100000。由于有上述这些优点，所以拟南芥是进行遗传学研究的好材料，被科学家誉为“植物中的果蝇”。二、 对于突变体的诱导有许多种方法，请分别列举一种化学的、物理的以及生物的突变体诱变方法。 对于表型相同的一组突变体，请设计一遗传试验，验证这些突变属于相同位点（alleles）突变还是不同位点(non-alleles)的突变。（20分）三、 转座(transposition)与易位(translocation)有什么不同？它们各自有哪些类型？对于基因组的进化各有哪些意义？（20分）异常重组(i11egitimate recombination)，发生在彼此同源性很小或没有同源性的DNA序列之间。这种重组过程可发生在DNA很多不同的位点，它们可能是最原始的重组类型，不需要对特异性序列进行识别的复杂系统或对DNA同源序列进行识别的机制。异常重组经常导致基因破坏而引起突变，与人类遗传疾病、癌症发生和基因组进化有关。通常认为基因组是相对恒定的，即基因组中的序列通常处于恒定的位置，这也是我们可以通过遗传图谱的构建来鉴定已知基因的基因座的基本前提。但我们也知道同源染色体之间可以发生遗传物质的交换，从而产生新的等位基因组合，这就使得每个个体的基因组均不相同。在基因组中还存在另一种变化，有些DNA序列可以移动到基因组内的其它位置上去，这类序列称为转座元件(transposable elements)或转座子(transposons)。一个转座子由基因组的一个位置移到另一个位置的过程称为转座(transposition)。转座同易位(translocation)是两个不同的概念。易位是指染色体发生断裂后，通过断端的重接(rejoin)使染色体断片连接在同一条染色体的新的位置上，或是同另一条染色体的断端连接转移到另一条染色体上，此时，染色体断片上的基因也随着染色体的重接而移到新的位置。转座则是在转座酶的作用下，转座因子或是直接从原来的位置上切离下来，然后插入染色体的新的位置；或是染色体上的DNA序列转录成RNA，RNA反转录产生的cDNA插入染色体上新的位置，这样，在原来位置上仍然保留转座因子，而其拷贝则插入新的位置，也就是使转座因子在基因组中的拷贝数增加一份。转座酶由转座子自身编码，并且每次移动时携带转座必需的基因一起在基因组内跃迁，所以转座子又称跳跃基因(jumping gene)。但转座也同易位一样，如果它们插入到一个结构基因或基因调控序列内就可以引起基因表达的改变。转座因子在基因组内的移动和重组不依靠同源性，又不需要RecA等蛋白质的参与作用，只依赖于转座区域DNA复制和转座酶而完成重组，因而属于异常重组。9.4.1Ac-Ds系统 9.4.2原核生物中的转座因子9.4.3 P因子与杂种不育9.4.4转座的遗传学效应转座元件首先是由B McClintock于20世纪40到50年代中在玉米遗传学研究中发现的。玉米籽粒的颜色很不稳定，有时籽粒出现斑点，当时她提出一种全新的观点来说明这种现象，她认为遗传因子是可以移动，从染色体的一个位置跳到另一位置，从一个染色体跳到另一染色体，并引起基因活性和功能的改变。这种能自发转移的遗传因子，现在通称转座因子。但在当时，这一发现并未引起足够的重视，直到1968年，分子水平的研究证实了在E.coli中转座元件的存在，才引起科学家们的重视并进行了深入的研究，她本人也于1984年获得诺贝尔奖。在前面我们曾经谈过，玉米糊粉层颜色的控制涉及多对相关基因。假设A1、A2、R、Pr基因均为显性，则当C基因为野生型时，胚乳呈紫色，若C基因的突变阻断了紫色素的合成，那么胚乳为白色。在胚乳发育过程中，若突变发生回复则导致产生斑点，回复突变发生得越早，产生的紫斑就越大，发生得越晚，则产生的紫斑就越小。McClintock认为突变基因c(无色)是由一个可移动的控制因子(controlling element)(现称转座子)引起的，称为解离因子(dissociator，Ds)，它能合成转座酶，它可以插入到基因C中，即转座。另一个可移动的控制因子是Ac，称激活因子(activator)，它的存在可以激活Ds转座进入C基因或别的基因，也能使Ds从基因中转出，使突变基因回复。这就是Ac-Ds系统。Ac和Ds这两个因子都位于玉米的第九号染色体短臂，在色素基因C的附近。Ac因子全长4.5kb，有5个外显子，其产物是转座酶。Ac因子两端是长11bp的反向重复序列(IR)；Ds因子长0.4-4kb，它的中间(在转座酶基因中)有许多种长度不等的缺失, 如Ds9只缺失194bp，而Ds6则缺失2.5kb，Ds的两端也都有11bp的反向重复序列。Ac和Ds的末端反向重复几乎是一样的，只有一个不同之处：Ac两端最外边的核苷酸是彼此不互补的T:G，而Ds是互补的T:A(图9-10)。这种反向末端结构对于元件的割离和插入具有重要意义，如有些En/Spm缺乏这种结构会降低其割离频率，但也不能认为在转座过程中实际形成这种结构，也并非凡是具有这种结构就一定有转座功能。由于缺失转座酶，Ds因子不能自主移动，因此Ds因子是非自主移动的受体因子，而Ac则为自主移动的调节因子，Ds的转座依赖于Ac元件的存在。Ac、Ds的转座属于非复制机制，即不是复制一份拷贝后将拷贝转移，而是直接从原来位置消失。图9-10Ac-Ds转座元件结构示意图。右边示Ac及Ds元件的单链DNA末端反向重复配对所形成的茎环结构，这种结构可能对转座有意义9.4.2原核生物中的转座因子9.4.3 P因子与杂种不育9.4.4转座的遗传学效应当Ds没有插入C基因时，C基因处于活化状态，生成紫色玉米籽粒；当Ac因子激活Ds因子转座，使其插入基因C并且固定不再移出时，玉米籽粒就没有颜色；如果在玉米胚乳发育过程中有些细胞里的Ac因子激活插入C基因中的Ds因子，可使Ds因子切离转座，所以这些细胞又能合成色素，因而玉米籽粒出现色素斑点，转座愈早，则C基因恢复活性的细胞愈多，将会出现大片紫色组织，转座愈晚则带色斑点组织愈小(图9-11)。当Ac从1个增加到2个或3个拷贝时，籽粒上带色斑点反而减少了，这说明Ac剂量的增加不是提前而是推迟了Ds因子的解离和转座。玉米中除了Ds-Ac系统以外，至少还有5个转座子系统都是由2个转座成分组成。 图9-11玉米转座因子对胚乳颜色的影响9.4.2原核生物中的转座因子9.4.2.1转座因子在原核生物中首次发现和检出B McClintock在20世纪40到50年代的工作就已首次清楚地表明，在任何基因组中都存在可移动的DNA序列(movable DNA sequences)，但首次分离和检出这些可移动序列是在E. coli中，因为在真核生物中分离和鉴定这些元件的技术直到70年代才建立，然而在60年代就已建立了较好的原核生物的分子生物学技术。半乳糖操纵子由三个结构基因组成，它们编码三种酶催化Gal的分解代谢。在20世纪60年代早期，分离了一系列位于这三个结构基因中的极性突变体(polar mutants)。所谓极性突变体是指那些影响位于突变位点下游的一个或多个正常基因的表达的突变体。极性突变体通常是由于单个碱基的插入或缺失所引起的移码突变，因此经常使用那些能引起高频率插入和缺失突变的化学诱变剂如吖啶染料等使这些移码突变回复到野生型，这些诱变剂是通过第二个位点的突变损伤来恢复失活基因的正确读码框的。奇怪的是，用这些突变剂处理gal极性突变体没能提高获得野生型回复突变体(wild-type revertant)的频率，因而它不可能是由于点突变，因此推断这些极性突变体可能是由于其它类型的插入或缺失所引起的。一系列实验证实极性突变体是由于DNA的插入所引起的。(1)密度梯度离心实验我们知道，在转导过程中l噬菌体可以将宿主菌的DNA整合到它自己的基因组中，将含有gal+和galm(极性突变体)的l噬菌体分别分离出来，同时加入到离心管中进行CsCl密度梯度离心，结果出现了两条带，ldgalm的密度大于ldgal+的密度，表明ldgalm有可能具有小片断DNA的插人。(2)分子杂交实验将ldgalm和ldgal+进行分子杂交，在电镜下可以观察到在杂交链上出现了一个额外的单链的茎环结构(图9-12)，说明ldgalm中有额外DNA片段的存在。图9-12ldgalm和ldgal+分子杂交的电镜照片。箭头示插入序列的单链环9.4.2.2插入序列 根据分子结构和遗传性质可将原核生物中的转座因子(transposable elements)分为插入序列(insertion sequence,IS)、复合转座子(composite transposon,Tn)和转座噬菌体三类。IS是最简单的转座因子，它仅含有编码其转座所需的酶-转座酶(transposase)的基因，本身没有任何表型效应。目前已知的IS至少有10余种，如IS1、IS2、IS3等(表9-3)。虽然它们的大小不同，目前已知IS的长度在700-5700bp之间，但有某些共同的结构特征，如每种IS两端的核苷酸序列完全相同或相近，但方向相反，称为反向重复序列(inverted repeat sequence, IR)，这种末端反向重复序列有几个到几十个核苷酸对，典型的为15-25bp。由于这种反向重复序列的存在，因此IS(或带有IS的质粒)经变性和复性后，可以观察到茎环结构的存在(图9-12,图9-13)。图9-13IS具有末端重复序列 IS的转座过程是这样的：首先由转座酶交错切开宿主DNA上的靶位点，靶位点一般是随机的，然后插入IS，即IS与宿主的单链末端相连，余下的缺口由DNA聚合酶和连接酶加以填补，结果使插入的IS两端形成短(2-13bp)的正向重复序列(direct repeat sequence, DR)(图9-14)。正向重复序列的长度因不同的IS而异，但典型的长度介于4-12bp(表9-3)。表9-3部分IS的结构特征IS长度/bpIR大小/bpDR大小/bp靶的选择在E.coli中的拷贝数IS1768239随机5-8IS21327415热点5IS414281811或12AAAN20TTT1-2IS51195164热点?IS10R1329229NGCTNAGCN?IS9031057189随机?图9-14由转座酶所介导的转座因子整合过程示意图IS的转座是一罕见事件，与自发突变率处于同一数量级，约为每代106-107。插入的片段精确切离后，可使IS诱发的突变回复为野生型，但其概率很低，每代只有106-1010；但也可以发生不精确切离，结果可使插入附近的宿主基因发生缺失。9.4.2.3复合转座子 细菌体内编码抗药性的基因存在于质粒中。质粒与细菌染色体之间几乎没有同源性，然而带有这样质粒的细菌，其抗药性基因偶而也会出现在细菌染色体中或菌体内噬菌体的后代。显然这是一种没有同源性的重组作用的结果。这种抗性基因定居在新的基因组中后，还能继续迁移（例如从细菌DNA到另一个质粒等）。当然，这并不是常见的现象，其机率在一百万次细胞分裂中还可能不到一次，但是由于其带有抗药性基因，很容易被检查出来。用电子显微镜技术（检查有无异源双链）和用限制酶分析均可发现有新的DNA序列（转座因子）的插入。但上述转座因子与IS不同，它使宿主细胞具有一定的表型，称为复合转座子(简称转座子，Tn)。Tn中除含有转座所必须的基因外，还含有与转座无关的一些基因如抗药基因以及其它基因如乳糖发酵基因、热稳定肠毒素基因等，因此Tn的转座能使宿主菌获得有关基因的特性，如上述的抗药性或能产生毒素，可作为遗传标志而易被鉴定出来。不同的复合转座子的抗性标记不同。转座子分子大小一般在2,000-25,000 bp，在其两端常常含有IS或IS的一部分。这提示转座子可能是由于细胞基因的两端各装上一个IS而形成的，后来整个装置就能像IS一样移动。在Tn两侧的IS组件有的是相同的，有的不同；有的方向相同，有的方向相反；有的两侧组件均有功能如Tn9(两个IS1，同向)或Tn903(两个IS903，反向)，有的仅右侧组件有功能如Tn5或Tn10(图9-15)。一个功能性的IS结构单位能转座它本身或整个转座子。图9-15复合转座子的结构。复合转座子两侧的IS组件可以同向或反向，可以相同或不同两个IS元件可使位于其中间的任何序列转座，同时也可制造出新的转座子。如图9-16所示，如果Tn10位于一个环状的复制子上，它的两个IS结构单位(两个取向相反的IS10)可以被认为是与原来Tn10的四环素抗性基因(tetr)相连，或是与环形结构的另一部分相连即产生新的转座子，只是IS的方向发生了内外颠倒(图9-16)，虽然IS的方向与中心区的相互方向发生了改变，但它们都可以发挥功能。对于复合转座子来说，随着中央序列的增长，转座的频率降低。 整个复合转座子一块转座的一个主要原因是由于中心区所携带的标志的选择。例如一个IS10结构单位自身是可以随意移动的，并且比Tnl0的移动频率高一个数量级，但对tetr的选择可使Tnl0维持在一起，因此在选择的条件下，完整Tn1O的转座频率可明显增加。IS元件所编码的转座酶的活性负责识别一个靶部位和识别转座子的末端，只有转座子的末端可作为转座的底物。复合转座子的转座过程和IS相同(图9-14)，即先将宿主DNA上的靶位点交错切开，然后转座子与宿主的单链末端相连，填补余下的缺口，结果同样在转座子插入处的两端形成短的正向重复序列(DR)。图9-16Tn10的转座。当Tn10为环形分子的一部分时，IS10能使环的任意一侧转座9.4.2.3复合转座子 我们已经知道，不论复合转座子或IS的转座都是利用交错末端以及产生正向重复序列，但是不同转座因子的移动机制是不完全相同的，一般可以分为三种不同类型(图9-17)：复制型转座(replicative transposition)、非复制型转座(non-replicative transposition)和保守型转座(conservative transposition)。 图9-17转座的三种机制(1)复制型转座：转座元件在转座反应过程中先复制一份拷贝，然后拷贝转座到新的位置，而在原先的位置上仍然保留原来的转座元件。因此这种类型的转座过程伴随着转座元件拷贝数的增加(图9-17A)。在复制转座过程中，转座和切离是两个独立事件，先由转座酶分别切割转座子的供体和受体DNA分子，转座子的末端与受体DNA分子连接，并将转座子复制一份拷贝，由此生成的共整合体(cointegrate)有两份转座子拷贝。然后在这两份转座子拷贝间发生类似同源重组的反应，在解离酶(resolvase)的作用下，供体分子同受体分子分开，并且各带一份转座子拷贝(图9-18)。与TnA相关的-组转座子仅通过复制型转座进行移动。 图9-18复制型转座示意图 复制型转座图（英文版）9.4.2.3复合转座子 (2)非复制型转座：这类转座元件作为一个物理整体直接从一个位点转移到另一个位点，其转座只需转座酶的作用。非复制型转座的方式有两种：一种是切割黏接方式(cut and paste)，在供体分子的转座子两端产生双链断裂，使整个转座子释放出来，然后在受体分子上产生的交错接口处插入；另一种方式是在转座子分子同受体分子之间形成一种交换结构(crossover structure)受体分子上的交错单链缺口与酶切后产生的转座元件单链游离末端连接，并在插入位点产生正向重复序列，最后通过交换使转座元件转座到受体分子(图9-19)。非复制型转座的结果是原来位置上的转座因子丢失，而在新的位置上增加了转座因子。非复制型转座发生后，供体分子可能被破坏消失了(这大概可以被具有多个染色体拷贝的细菌所耐受)，另一种可能是宿主修复系统识别供体的断裂双链并对它进行修复(图9-17B)。 图9-19非复制转座示意图 (3)保守型转座：保守型转座属于另一类非复制型转座，在该过程中转座元件从供体部位被切除并通过一系列过程插入到靶部位，在该过程中供体上转座元件两侧的每个核苷键都被保留(图9-17C)。这和l噬菌体的整合机制十分相似。并且此类转座子的转座酶与l整合酶家族有关。采用这种机制的转座子都比较大，而且转座的往往不只是转座因子本身，而是连同供体的一部分DNA一起转座。虽然一些转座子只利用一种类型的转座途径，但也有些转座子可能利用两种途径。由于转座子可以进行无同源性重组，就可将多种抗药性基因集中到一个质粒上，使宿主菌能抵抗多种抗生素，这就造成了严重的医疗问题。约在20世纪40年代，东京有一次痢疾流行，患者排泄物中的痢疾菌（Shigella dysenteriae）能同时对青霉素、四环素、链霉素、氯霉素和磺胺等都有抗性，而且这些抗性能以紧密连锁方式一起遗传，甚而还可传递给其它肠道菌。研究发现带有这些抗性的载体是一种质粒，很像E.coli中的F因子，也是一种能独立复制的环状DNA分子。因为这种质粒能够传递抗性基因，所以称为R质粒（R代表resistance）。R质粒的中间有一对插入序列(IS)，这是典型的复合转座子。基因组（GENOME）一词是1920年Winkles从GENes和chromosOEs铸成的，用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念。 1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学（Genomics），指对所有基因进行基因组作图（包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱），核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。因此，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（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)，又被称为后基因组（postgenome）研究。 功能基因组学（Functuional genomics）又往往被称为后基因组学（Postgenomics），它利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质得研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。基因的功能包括：生物学功能，如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰；细胞学功能，如参与细胞间和细胞内信号传递途径；发育上功能，如参与形态建成等。采用的手段包括经典的减法杂交，差示筛选，cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等，但这些技术不能对基因进行全面系统的分析，新的技术应运而生，包括基因表达的系统分析（serial analysis of gene expression,SAGE），cDNA微阵列（cDNA microarray），DNA 芯片（DNA chip）等。四、 简述你所从事过的一项最主要研究工作。如果给你以足够的研究条件，以及3-4年的时间，你将如何进一步深化你的研究工作？（20分）五、 负调控在生命活动中有重要的意义，除经典的操纵子模型以外，近年来还发现有泛素（ubiquitin）介导的蛋白质降解机制和micro RNA(miRNA)介导的转录和翻译抑制机制，请从后两者中任选一种举例说明其作用机制与生物学意义。（20分） 中国科学院遗传与