基因组学期末复习课后习题

基因组学期末复习课后习题
1.为什么RNA不能成为主要的遗传信息载体？
RNA分子在细胞自然生理状态条件下很容易断裂，因此
长度有限，不能储存大量遗传信息。

此外，RNA复制酶缺少
校读机制，不能及时消除复制时产生的错配碱基，很容易积累突变。

RNA分子的胞嘧啶残基脱氨基可生成尿嘧啶，这种自
发突变产生的尿嘧啶很难与RNA分子中正常的尿嘧啶加以区分。

此外，现存生物细胞中缺少RNA分子突变修复机制。

2.什么是序列复杂性？如何计算序列复杂性？
序列复杂性是指基因组中单拷贝的DNA序列为单一序列，多拷贝的DNA序列为重复序列，不同序列的DNA总长为复
杂性。

在DNA浓度确定时，c0t1/2值表示不同序列的总长，
即复杂性的程度，一般以碱基对bp表示。

通常以大肠杆菌基
因组的单一序列为标准，在相同的复性条件下计算其他基因组的复杂性。

3.假基因能否表达？为什么？
假基因相对于原来的功能基因而言失去正常功能，但是它可能产生了新的功能。

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活性，特别是起源于重复基因的假基因和获得启动子的加工的假基因。

假基因的表达产物已失去原有功能，如产生残缺蛋白质。

有些假基因在进化过程中产生了新的功能。

4.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？
低等生物与高等生物基因组组成的差别可以从生物进化的角度来解释。

随着生物进化的发展，核膜的出现和细胞器的复杂程度的增高等因素，导致了低等生物与高等生物基因组组成的差别。

5.有哪些异常结构基因？举例说明。

重叠基因是指编码序列彼此重叠的基因，含有不同蛋白质的编码序列。

例如，人类核基因组INK4a/ARF座位有2个蛋白质产物p16和p19，它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。

巢式基因（基因内基因）是指一个完整的基因
包含在另一个基因的内部。

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。

反义基因是
指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a-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a-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。

种类：限制性带型指纹、重复序列指纹、重复序列
DNA+PCR和分散重复序列PCR、STS作图指纹。

定位克隆是一种基因分离方法，也称为图位克隆或定位克隆。

该方法无需预先知道基因的DNA顺序或其表达产物的有
关信息，而是根据目的基因在染色体上的位置进行分离。

具体步骤包括：1）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；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。

DNA测序中采用的DNA多聚酶与细胞的DNA多聚酶的
差别在于：1）DNA测序中采用的DNA多聚酶酶活性较高；2）DNA测序中采用的DNA多聚酶没有5’→3’外切酶活性；3）DNA测序中采用的DNA多聚酶没有3’→5‘外切酶活性。

鸟枪法测序和作图法测序的差别在于：鸟枪法测序适用于小、简单、重复序列少的基因组，测序速度快，无须提供相关的遗传图谱和物理图谱，效率高；而作图法先将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。

BAC克隆测序和顺序组装的过程可通过图解进行说明。

物理间隙是指构建基因组文库时被丢失的DNA序列，它
们从已有的克隆群体中永远消失。

顺序间隙是指在基因组测序和组装过程中，由于技术限制或其他原因，某些区域的序列没
有被测序或组装。

这两类间隙可以通过重新构建基因组文库，利用间隙两侧的序列作为探针或制备相应的PCR引物，从新
文库筛选阳性克隆并重新测序来填补。

为了确定基因的边界顺序，cDNA文库可以使用GIS技术。

GIS是基因鉴别信号的缩写，是一种高效的测定技术。

该技术
的操作过程如下：首先，利用全长cDNA文库中每个cDNA
的两端连接的特定接头，获取成对末端标签。

接着，构建成对末端文库，并对其进行测序。

最后，将末端序列锚定到基因组DNA上，通过比对序列信息，可以确定基因的边界顺序。

由
于每个cDNA末端的20个碱基含有足够的序列比对信息，因
此可以准确地定位到基因组对应的位置。

GIS技术是一种高通
量实验注释基因组的有效方法，可以快速获得基因组所含基因的数目、结构、大小和分布的信息。

GIS文库的目的是收集基因转录产物全长cDNA的有限序列，以确定基因的边界和表达丰度。

首先，合成全长cDNA，
然后在5'和3'端分别加上选用的接头。

接着，用Mme I处理
纯化的全长cDNA，在5'和3'端留下约20bp的序列与载体相连。

载体自连后扩增，用BamHI处理扩增后纯化的载体DNA，凝胶分离长约50 bp 5'和3'端二连体DNA。

然后，混合二连体DNA，通过BamHI黏性末端的互补产生多连体，将其插入载
体克隆。

最后，对多连体库单个克隆测序，将二连体序列与基因组序列比对，确定基因边界。

基因本体是一种图解式注释基因的方法，因为它使用图形化表示法来描述基因及其功能。

这种方法将基因组中的基因分为不同的类别和子类别，以便更好地理解它们的功能和相互关系。

通过对基因本体的研究，人们可以更好地理解基因在生物体内的作用和调控。