基因组学与蛋白质组学复习要点(答案)

一、名词：Gene遗传学概念：基因是世代相传的，基因决定了遗传性状的表达，基因的颗粒性主要表现在世代相传的行为和功能表达上具有相对的独立性，基因呈直线排列在染色体上。

分子生物学概念：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA（部分RNA病毒除外），即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。

genome细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和，即某物种单倍体的总DNA。

对于二倍体高等生物来说，其配子的DNA总和即一组基因组，二倍体有两份同源基因组。

Protein生物体中广泛存在的一类生物大分子，由核酸编码的α氨基酸之间通过α氨基和α羧基形成的肽键连接而成的肽链，经翻译后加工而生成的具有特定立体结构的、有活性的大分子。

Proteome(1)由一个基因组所表达的全部相应的蛋白质。

(2)在一定条件下，存在于一个体系（包括细胞、亚细胞器、体液等）中的所有蛋白质。

exon外显子(expressed region)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质古细菌定义1：常生活于热泉水、缺氧湖底、盐水湖等极端环境中的原核生物。

具有一些独特的生化性质，如膜脂由醚键而不是酯键连接。

在能量产生与新陈代谢方面与真细菌有许多相同之处，而复制、转录和翻译则更接近真核生物。

古核生物与真核生物可能共有一个由真细菌的祖先歧化而来的共同祖先。

所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；总论（二级学科）定义2：现今最古老的生物群，为地球原始大气缺氧时代生存下来的活化石。

为单细胞生物，无真正的核，染色体含有组蛋白，RNA聚合酶组成比细菌的复杂，翻译时以甲硫氨酸为蛋白质合成的起始氨基酸，细胞壁中无肽聚糖，不同于真细菌，核糖体蛋白与真核细胞的类似。

许多种类生活在极端严酷的环境中。

与真核生物、原核生物并列构成现今生物三大进化谱系。

多聚酶链式反应（PCR）多聚酶链式反应（PCR）：一种体外扩增DNA的方法。

PCR使用一种耐热的多聚酶，以及两个含有20个碱基的单链引物。

经过高温变性将模板DNA分离成两条链，低温退火使得引物和一条模板单链结合，然后是中温延伸，反应液的游离核苷酸紧接着引物从5‘端到3’端合成一条互补的新链。

而新合成的DNA又可以继续进行上述循环，因此DNA的数目不断倍增。

基因芯片（DNA微阵列）固定有寡核苷酸、基因组DNA或互补DNA等的生物芯片。

利用这类芯片与标记的生物样品进行杂交，可对样品的基因表达谱生物信息进行快速定性和定量分析。

系统生物学研究生物系统组成成分的构成与相互关系的结构、动态与发生，以系统论和实验、计算方法整合研究为特征的生物学。

鸟枪法基因组测序一种分析大片段基因组DNA序列的策略。

系将大片段DNA(如噬菌体文库中约40 kb 长或细菌人工染色体所含350 kb长的DNA插入片段)随机切成许多1～1.5 kb的小片段，分别对其测序，然后借助序列重叠区域拼接成全段序列。

双向电泳双向电泳（two-dimensional electrophoresis）是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照pI分离），然后再进行SDS-PAGE（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。

遗传作图(genetic mapping)遗传作图（genetic mapping）是指应用遗传学技术构建能显示基因以及其他序列待征在基因组上位置的图。

遗传学技术包括杂交育种实验，对人类则是检查家族史或系谱。

物理作图(physical mapping)以物理尺度(如碱基对的基因)标明各种遗传标记在基因组上的位置和距离。

蛋白质芯片高密度的蛋白质阵列，是蛋白质阵列的发展。

在几平方厘米的面积中可以包含几万个不同的蛋白质点，可用于大规模的分析。

蛋白质芯片是一种高通量的蛋白功能分析技术，可用于蛋白质表达谱分析，研究蛋白质与蛋白质的相互作用，甚至DNA－蛋白质、RNA－蛋白质的相互作用，筛选药物作用的蛋白靶点等。

肽质量指纹(peptide mass fingerprint, PMF)肽质量指纹谱分析（Peptide Mass Fingerprinting，PMF），也称肽指纹图谱，是目前蛋白质组研究中鉴定蛋白较为常用的方法。

不同的蛋白质经专一酶解后产生特定的肽段序列，采用生物质谱对肽混合物进行质量分析，结合数据库检索对库中的已知蛋白质进行鉴定。

由于每种蛋白质的氨基酸序列（一级结构）都不同，蛋白质被酶水解后，产生的肽片段序列也各不相同，其肽混合物质量数亦具特征性，所以称为指纹谱，可用于蛋白质的鉴定，即用实验测得的蛋白质酶解肽段质量数在蛋白质数据库中检索，寻找具有相似肽谱的蛋白质。

质谱技术原理质谱方法(Mass Spectroscope,MS)是通过正确测定蛋白质分子的质量而进行蛋白质分子鉴定、蛋白质分子的修饰和蛋白质分子相互作用的研究。

质谱仪通过测定离子化生物分子的质荷比便可得到相关分子的质量。

开放阅读框(open reading frame, ORF)开放阅读框[open reading frame，0RF] 是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。

当一个新基因被识别，其DNA序列被解读，人们仍旧无法搞清相应的蛋白序列是什么。

这是因为在没有其它信息的前提下，DNA序列可以按六种框架阅读和翻译（每条链三种，对应三种不同的起始密码子）。

ORF识别包括检测这六个阅读框架并决定哪一个包含以启动子和终止子为界限的DNA序列而其内部不包含启动子或终止子，符合这些条件的序列有可能对应一个真正的单一的基因产物。

ORF的识别是证明一个新的DNA序列为特定的蛋白质编码基因的部分或全部的先决条件。

虚拟细胞虚拟细胞(virtualcell)亦称电子细胞(e2cell)"它是应用信息科学的原理和技术,通过数学的计算和分析,对细胞的结构和功能进行分析!整合和应用,以模拟和再现细胞和生命的现象的一门新兴学科"因此,虚拟细胞亦称人工细胞或人工生命"蛋白质的三级结构蛋白质三级结构：指一条多肽链在二级结构或者超二级结构甚至结构域的基础上，进一步盘绕，折叠，依靠共价键的维系固定所形成的特定空间结构成为蛋白质的三级结构。

蛋白质三级结构（protein tertiary structure）: 蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象。

三级结构是在二级结构的基础上进一步盘绕，折叠形成的。

三级结构主要是靠氨基酸侧链之间的疏水相互作用，氢键，范德华力和静电作用维持的。

DNA的双螺旋结构二、列举、简述：1关于人类基因组工程你能谈点什么？人类基因组研究的目的不只是为了读出全部的DNA序列，更重要的是读懂每个基因的功能，每个基因与某种疾病的种种关系，真正对生命进行系统地科学解码，从此达到从根本上了解认识生命的起源、种间、个体间的差异的原因，疾病产生的得机制以及长寿、衰老等困扰着人类的最基本的生命现象目的。

对人类疾病基因研究的贡献人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。

对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。

对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。

健康相关研究是HGP的重要组成部分，1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。

对医学的贡献基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。

对生物技术的贡献（1）基因工程药物分泌蛋白（多肽激素，生长因子，趋化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受体。

（2）诊断和研究试剂产业基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型。

对细胞、胚胎、组织工程的推动胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。

对制药工业的贡献筛选药物的靶点：与组合化学和天然化合物分离技术结合，建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计：基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。

个体化的药物治疗：药物基因组学。

对社会经济的重要影响生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物。

对生物进化研究的影响生物的进化史，都刻写在各基因组的“天书”上；草履虫是人的亲戚——13亿年；人是由300～400万年前的一种猴子进化来的；人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自于非洲，距今20万年——第二次“走出非洲”？基因组计划为人类基因组的研究提供了大量的信息。

通过功能基因组学的研究，人类最终将能够了解哪些进化机制已经确实发生，并考虑进化过程还能够有哪些新的潜能。

2简述生物学中心法则的原理。

中心法则(genetic central dogma)，是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。

也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。

这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。

在某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。

3简述DNA、RNA和蛋白质三个主要的生物学大分子及其在生命过程中的作用。

DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸（即 A-腺嘌呤 G-鸟嘌呤 C-胞嘧啶 T-胸腺嘧啶），而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。

每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。

RNA一个核糖核苷酸分子（RNA）由磷酸，核糖和碱基构成。

RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤，G鸟嘌呤，C胞嘧啶，U尿嘧啶。

其中，U（尿嘧啶）取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成为RNA的特征碱基。

与DNA不同，RNA一般为单链长分子，不形成双螺旋结构，但是很多RNA也需要通过碱基配对原则形成一定的二级结构乃至三级结构来行使生物学功能。

RNA的碱基配对规则基本和DNA相同，不过除了A-U、G-C配对外，G-U也可以配对。

在细胞中根据结构功能的不同，RNA主要分三类，即tRNA（转运RNA）, rRNA（核糖体RNA）, mRNA （信使RNA）。

mRNA是合成蛋白质的模板，内容按照细胞核中的DNA所转录；tRNA是mRNA 上碱基序列（即遗传密码子）的识别者和氨基酸的转运者；rRNA是组成核糖体的组分，是蛋白质合成的工作场所。