基因组学1

第一章基因组学

1、学习基因组学所面临的挑战和意义?

全面鉴定人类基因组所编码的结构和功能成分；发展对人类基因组的可遗传变异的详细理解；发展基于基因组学的方法来预测疾病的敏感性和药物反应，疾病的早期检验，以及疾病的分子分类；应用新的基因和代谢通路的知识开发有效的、新的疾病治疗方法发展；理解物种间的进化变异及其机制；关键农作物基因的克隆和功能验证；基于基因组的工具来提高农作物产量，解决世界粮食危机及全球温饱问题。

2、DNA作为遗传物质的优点？

信息量大，集成度高；碱基互补配对，保证精确复制；核糖2’碳位脱氧，在水溶液中稳定性好；以T取代U，没有C脱氨变U的危险。

3、证明DNA双螺旋的证据？

各种生物物理证据；X射线衍射图谱；碱基比例；模型构建。

4、DNA、RNA的两个重要化学差异有哪些？

碱基组成；链数。

5、原核、真核生物基因组的不同点？

原核生物：基因组为环状双链DNA分子；只有一个复制起始点；具有操纵子结构：指数个功能上相关的基因串联在一起,连同上游的调控区和下游的转录终止信号构成基因的表达单位：一般无重叠基因；基因是连续的,无内含子；编码区在基因组中的比例；基因组中重复序列很少；具有编码同工酶的基因(isogene)：同工酶是指具有相同催化功能而化学结构不同的酶,它受一个或几个基因座等位基因；分子中有多功能识别区域复制、转录起始区复制、转录终止区

真核生物：体细胞: 两套基因组（二倍体细胞）性细胞: 一套基因组（单倍体细胞）；基因组结构复杂,数目庞大, 多个复制起始点；mRNA为单顺反子：真核基因转录产物为单顺反子，即一种基因编码一种多肽链或RNA链，每个基因转录有各自的调节元件；含大量重复序列；非编码序列占90%以上；基因间有间隔区(spacer DNA),基因为断裂基因(split gene) 即内含子,外显子；功能相关的基因串联在一起形成基因家族

7、真核生物染色体三大要素及功能？

着丝粒：控制细胞分裂时染色体的取向和移动；端粒：防止染色体末端粘连，保证DNA长度稳定；复制原点：起始DNA复制。

8、染色体末端的端粒为什么很重要？

维持染色体结构的完整性，防止染色体被核酸酶降解及染色体间相互融和；防止染色体结构基因在复制时丢失，解决了末端复制的难题。

9、人类基因组中存在哪些类型的重复DNA?

串联重复基因：

6、简述DNA组成基因的两个重要实验？

第二章基因组的复制

1、在Meselson-Stahl的实验前，我们不知道DNA复制是“弥散

型”“半保留型”或“全保留型”，描述经几种不同方式复制，子代分子DNA中DNA的区别？

2、什么是半不连续复制模型？

前导链（leading strand）：以5’-3’方向连续合成的DNA 链

滞后链（lagging strand）：总体上沿着3’到5’方向延伸，但以小片段形式(5¢-3¢)不连续合成，最后共价连接起来

3、为什么需要RNA引物来引发DNA复制呢？

（1）RNA引物可以提供3’-OH末端作合成新DNA链起点。

（2）提高了DNA复制的准确性。

4、细菌DNA复制起始复合体包括哪些酶？

DnaA（起始点结合蛋白)

DnaB（解旋酶）

SSB （单链结合蛋白）

DnaC（装载解旋酶和引发酶）

HU（识别并刺激OriC 形成开链）

Gyrase（促旋酶）---拓扑异构酶Ⅱ

5、DNA聚合Pol I and III功能上有哪些相同点和不同点？

Pol I and Pol III相同的功能特点：

[1] 以脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)为底物催化合成DNA

[2] 需要模板(3′ 5′)和引物的存在

[3] 不能从头合成新的DNA链（必须有3 ’ -OH末端）

[4] 催化dNTP加到生长中的DNA链的3’-OH末端

[5] 催化DNA合成的方向是5 ’ →3’

[6] 有 3 ′ 5 ′核酸外切酶活性（校对功能）

（5）Pol I and Pol III不同的功能特点：

[1] 5 ’ →3’核酸外切酶活性不同。

[2] Pol I 可进行缺刻平移、去除引物。

[3] 二者聚合酶活性不同，Pol III是大肠杆菌DNA复制中链延长反应的主导聚合酶。

[4] Pol I 主要功能是进行DNA 损伤修复。

6、DnaA蛋白结合在大肠杆菌复制起点的什么位置？怎么结合？

9-核苷酸基序 DnaA 结合位点

DnaA 蛋白与oriC 结合模型

7、描述一下真核前导链合成中的作用的三个关键酶？

DNA聚合酶；DNA连接酶；解旋酶。

8、比较原核，真核生物DNA复制的差异？

1、复制速度慢：～50nt／秒，为原核生物的1／10

2、多个复制起始点，可同时进行复制（并非所有复制子都同时复制）

3、一个细胞周期只复制一次；而原核生物可不停复制，复制可以成熟前起始

4、引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。真核长约100-200nt，原核长约1000-2000nt。

9、保证DNA复制真实性的机制有哪些？

（1）DNA的半保留复制

（2）遵守严格的碱基配对规律

（3）DNA聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能

（4）RNA引物的作用

（5）复制出错时有即时的校对功能 (3’ 5’外切酶功能）

（6）DNA损伤的修复机制

10、真核生物中，为什么在连续几轮DNA复制后线性染色体的末端会变短？

DNA多聚酶不能将线性染色体的DNA完全复制.也就是说在线性染色体的DNA复制时,DNA多聚酶留下染色体末端一段DNA(一段端粒)不被复制.这样真核细胞染色体末端的端粒就会随着细胞分裂而缩短,这个缩短的端粒再传给子细胞后,随着细胞的再一次分裂进一步缩短.细胞每次分裂,染色体末端端粒逐渐缩短,直至细胞衰老。

11、线性DNA复制有什么难题？真核生物如何解决这一难题？