基因组学复习题

基因组学复习题 Prepared on 22 November 2020第1章1)什么是C-值悖理什么是N-值悖理C-值悖理：生物基因组的大小同生物进化所处地位的高低无关的现象。

N-值悖理：基因数目与进化程度或生物复杂性的不对应性，称之为N值悖理2)什么是序列复杂性基因组中不同序列的DNA总长，用bp 表示。

3)RNA分子有哪些种类mRNA tRNA rRNA scRNA snRNA snoRNA 小分子干扰RNA4)不编码蛋白质的RNA包括哪些类型tRNA rRNA scRNA snRNA snoRNA 小分子干扰RNA5)什么是假基因假基因是如何形成的来源于功能基因但已失去活性的DNA序列，有沉默的假基因，也有可转录的假基因。

产生假基因的原因有很多，如编码序列出现终止密码子突变，或者插入和缺失某些核苷酸使mRNA移码，造成翻译中途停止或者异常延伸，合成无活性的蛋白质。

6)假基因能否表达为什么能，假基因相对于原来的基因已经失去功能但是可能产生新的功能。

最初人们认为, 假基因是不能转录的基因, 随着基因组数据的积累, 现在已知有不少假基因仍然保持转录的活性, 特别是起源于重复基因的假基因和获得启动子加工的假基因，但假基因的转录产物已失去原有的功能, 如产生残缺蛋白质。

7)如何划分基因家族什么是超基因家族基因家族：将来自共同的祖先，因基因加倍或变异产生了许多在DNA序列组成上基本一致而略有不同的成员划分为一个基因家族。

超基因家族：起源于共同祖先，由相似DNA序列组成的许多基因亚家族或相似的基因成员构成的群体，它们具有相似的功能。

8)低等生物与高等生物基因组组成有何差别为什么会产生这些差别低等生物：1)结构紧凑，一般不存在内含子（古细菌除外）；2)大小在5 Mb以下；3)缺少重复序列；4)很少非编码序列。

高等生物：1)结构松弛，含有大量重复序列；2）基因大多为断裂基因，由内含子和外显子构成；3)由线性DNA与蛋白质组成染色体结构； 4)含有细胞器基因组。

9）有哪些结构异常的基因举例说明。

重叠基因：编码序列彼此重叠的基因。

1.单个的mRNA可以编码2种或多种蛋白质。

例如：大肠杆菌噬菌体ΦX174基因组长5386bp，共编码11个基因，有7个基因为重叠基因，其中3个重叠基因A，A*和B共享部分3’端序列。

2.由不同的启动子转录的彼此重叠的mRNA，各自编码不同的蛋白质。

例如：人类核基因组INK4a/ARF座位有2个蛋白质产物p16和p19，他们利用同一座位的不同启动子，第一个外显子不同，但共享第二和第三个外显子，产生两个不同读框的mRNA。

基因内基因：一个基因的内含子中包含其他基因。

例如：线虫基因组中一个编码甘氨酸合成酶的基因FGAM有21个内含子，内含子9中含有一个独立的基因，内含子11中含有4个独立的基因。

反义基因：与已知基因编码序列互补的负链编码的基因。

例如：大麦有3个可在种胚糊粉层专一性表达的α-淀粉酶基因，2个为A型，一个为B型，由赤霉素诱导表达。

基因组中已检测到编码A型α-淀粉酶反义RNA基因，它的表达受控于脱落酸，这是脱落酸拮抗赤霉素的分子机制之一。

第2章名词解释遗传图、物理图、重叠群、小卫星、微卫星问答题：1.理想的遗传作图标记应该满足哪些条件RFLP、SSLP和SNP标记各有什么特点和优缺点2. 造成遗传图发生偏离的因素有哪些1)什么是遗传图遗传作图的理论基础是什么遗传图是应用遗传学分析方法将基因或其他DNA序列标定在染色体上构建的连锁图。

基础：孟德尔1865年首次描述的遗传学原理。

2）什么是分子标记有哪些分子标记各有什么特点是指以DNA片段为标记，通过DNA片段的电泳使DNA产生多态性。

限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphisms,RFLP）特点：1）.处于染色体上的位置固定。

2）.同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变。

3）.同一凝胶电泳可显示同一位点不同的多态性片段，具有共显性特点。

4）.有两种等位形式。

简单序列长度多态性（simple sequence length polymorphisms,SSLP）具有多等位性。

又可分为可变串联重复（variable number of tandem repeat,VNTR）特点：多态信息含量较高，但数量有限，而且在基因组上分布不均匀，不适合PCR扩增。

简单串联重复序列（single sequence repeat,SSR）特点：1) 染色体上的位置相对固定;2) 操作简单，可以用PCR扩增；3) 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段,表现为共显性；4) 有多种等位形式。

单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms,SNP）特点：1)理论上同一碱基位置SNP等位形式最多为4，但多数为2.2)直接从STS 测序中可寻找到SNP.3)数量极大,4)SNP与人类易感性疾病有关, 涉及药物基因组学.5)编码区SNP主要分布在密码子的第3个碱基位置.3）什么是RFLP为什么会产生RFLP限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphisms）：由于同源染色体同一区段DNA序列的差异，当用限制酶处理时，可产生长度不同的限制性DNA片段，这些DNA片段经琼脂糖凝胶电泳分离，可直接显示不同个体同一位点的DNA组成的差异。

凡是可以引起酶切位点变异的突变如点突变和一段DNA的重新组织（如插入和缺失造成酶切位点间的长度发生变化）以及碱基突变等均可导致RFLP的产生4）什么是SSR标记为什么会产生SSRSSR标记有哪些优点SSR标记：是一类由几个核苷酸（一般为1~6个）为重复单位组成的长达几十个核苷酸的。

主要产生于DNA复制时出现的“滑序”事件以及SSR序列等位形式之间的不等交换。

优点：1) 染色体上的位置相对固定，数量丰富且分布均匀;2) 操作简单，可以用PCR扩增；3) 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段,表现为共显性；4) 有多种等位形式。

5)什么是SNP基因组中单个核苷酸的突变。

6)是什么原因造成染色体不同区段之间交换频率的差别同源染色体之间的不均等交换。

7)什么是重组热点染色体上某些比其他位点有更高交换频率的位点。

第3章名词解释限制性作图、序列标记位点、序列标记位点作图、作图试剂、、克隆文库、指纹问答物理作图的主要方法有哪些原理分别是什么各有什么优缺点什么叫序列标记位点序列标记位点需要具备什么条件如何在基因组当中寻找序列标记位点如何组建克隆重叠群1）什么是基因组物理图物理图与遗传图有何不同有了遗传图为什么还要绘制物理图？直接检测DNA标记在染色体上的实际位置。

前者是描述的基因相对位置,后者是具体的碱基位置因为遗传图存在以下缺点：1.遗传学图谱分辨率有限。

2.遗传学图的覆盖面较低。

3.遗传图分子标记的排列会出现偏差。

2)如何制备与分离大分子DNA采用脉冲凝胶电泳（pulsed-filed gel electrophoresis ,PFGE）将一个方向不断变换的电场，取代简单的单一电场（单向电场)使电泳中受阻的DNA分子在电场改变时扭转迁移方向，较小的分子比较大的分子重新排列的快，以此达到分离的目的。

分辨率达到10Mb。

3)何谓限制性作图将限制性酶切位点标定在DNA分子的相对位置。

4)什么是YAC载体它有什么优缺点酵母人工染色体（yeast artificial chromosome,YAC），具有酵母染色体的特性，以酵母细胞为宿主，能在酵母细胞中复制。

优点: 容量大, 插入片段可达1400 kb.缺点: 转化效率低；插入子稳定性差；嵌合克隆比例高, 达48%；插入DNA的制备相当困难。

5)什么是BAC载体它有什么优缺点细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome,BAC)，具有细菌染色体的特性，以细菌细胞为宿主，能在细菌细胞中复制。

优点：单拷贝复制，不会因重组发生嵌合；采用类似制取质粒的方法直接克隆DNA，便于机械化操作。

6)什么是重叠群（contig）如何构建重叠群相互重叠的DNA片段组成的物理图成为重叠群。

最早采用染色体步移法，首先丛集引文库中挑选一个随机或者指定的克隆，将该克隆的起始末端序列分离纯化作为探针，然后再基因文库中找到与之重叠的第二个克隆。

在第二个克隆的基础上重复操作程序寻找第三个克隆，一次延伸，直到完成所需要的重叠群。

7)STS作图依据的原理是什么两个STS出现在同一片段的机会取决于他们在基因组中的距离，彼此靠的越近，分离的几率越小。

两个STS之间相对距离的估算与连锁分析的原理一样，它们之间的图距根据它们的分离频率来算。

8)什么是DNA指纹有哪些DNA指纹DNA指纹：指确定DNA样品所具有的特定DNA片段组成。

种类：限制性带型（restriction pattern）指纹；重复序列（repetitive DNA）指纹；重复序列DNAPCR(repetitive DNA PCR)或者分散重复序列PCR（interspersed repeat element PCR, IRE-PCR）;STS作图（STS content mapping）指纹。

第4章名词解释：顺序间隙、物理间隙、支架、覆盖面问答：自动化测序的原理基因组测序与组装有哪些策略他们各有什么优缺点重叠群之间的间隙有哪两种1)DNA测序中采用的DNA多聚酶与细胞的DNA多聚酶有什么差别1.高酶活性2.无5’→3’外切酶活性3.无3’→5‘外切酶活性2）鸟枪法测序与作图法测序有何差别鸟枪法测序把基因组全部打散成短序列，测序后通过程序寻找互相覆盖的部分进行连接得到整个的序列结果。

适合小，简单，重复序列少的基因组，测序速度快，并且无须提供相关的遗传图谱和物理图谱，效率高。

作图法先将DNA分解成长序列，然后把长序列通过mapping定位到染色体上某段位置,再把长序列打散成短序列进行测序，适合大分子DNA克隆，测序时间长，依赖遗传图谱和物理图谱，效率低。

3)为何原核生物基因组更适合鸟枪法测序因为原核生物基因组结构紧凑，一般不含有内含子（古细菌除外），大小在5Mb以下，缺少重复序列，很少非编码的序列。

而鸟枪法适合基因组小，简单，重复序列少的测序。

4)图解说明BAC克隆测序与序列组装的过程.书82页5)为何BAC克隆测序和全基因组鸟枪法测序都会留下间隙（gap）任何基因组的测序都不可避免的会出现序列间隙和物理间隙。

6)什么是物理间隙什么是序列间隙如何填补这两类间隙物理间隙：构建基因组文库被丢失的DNA序列，他们从已有的克隆群体中永远的消失。

物理间隙的缝合需要利用其他载体或者宿主菌重新构建一个基因组文库，然后利用间隙两侧的序列作为探针，或者制备相应的PCR引物，从新文库筛选阳性克隆，重新测序。