基因组学精要

“基因组学”精要

第 1 章基因组学概论

名词解释：

基因组学：基因组学是在基因组水平上研究基因的科学，涉及基因组作图、测序和整个基因组功能分析的一门学科。

基因组学简言之是研究基因组结构和功能的科学，其内容包括基因的结构、组成、存在方式、表达调控模式、基因功能和相互作用等。

结构基因组学：以全基因组测序为目标的基因结构研究，通过基因组作图、核苷酸序列分析来确定基因组成、基因定位的科学。

其目的是建立高分辨的遗传图谱、物理图谱、转录图谱和序列图谱。

研究内容：基因组测序、基因组作图。

功能基因组学：利用结构基因组学提供的信息，以高通量，大规模实验方法及统计与计算机分析为特征，全面系统的分析全部基因功能学科。

研究包括：生物学功能、细胞学功能、发育学功能等。

研究内容：1、进一步识别基因以及基因转录调控信息。

2、弄清所有基因产物的功能，这是目前基因组功能分析的主要层次。

3、研究基因的表达调控机制，基因在生物体发育过程以及代谢途径中的地位，分析基因、基因产物之间的相互作用关系，绘制基因调控网络图。

简述基因组学研究的意义？

1、基因组学已经成为现代生命科学的核心领域，催生了许多新兴的生命科学的分支学科与交叉学科，如功能基因组学、进化基因组学等；

2、基因组结构域功能的解读可为医学、健康、农业、林业、畜牧业与医药工业的发展和技术创新提供理论依据；

3、基因组学的研究涉及众多领域，尤其是在人类疾病基因的研究，发挥了十分重要的作用；

4、疾病的遗传学基础；

5、对于致病基因及相关基因的克隆在基因组学研究中占据着核心的位置；

6、对疾病的预防、诊断、治疗都有重要意义。

第 2 章遗传图绘制

名词解释：

遗传作图：采用遗传学分析方法（杂交实验和家系分析），将基因或其他DNA顺序标定在连锁群上，构建连锁图。遗传图距单位为厘摩（cM），每厘摩定义为1%交换率。

物理作图：采用分子生物学技术，直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组实际位置。

简述构建遗传图谱的基本原理？

真核生物在减速分裂过程中染色体进行重组和交换，染色体上任意两点之间发生重组和交换的概率随着两点之间相对距离的远近而发生变化。

为何要绘制遗传图与物理图？

1、基因组太大,必须分散测序,后将分散的顺序按原位置组装,需要图谱进行指导。

2、基因组存在大量重复顺序,会干扰排序,因此要高密度基因组图。

3、遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正。

简述 DNA 标记的类型及其特点？

第一代DNA标记：限制性片段长度多态性（RFLP）。特点： 1) 处于染色体上的位置相对固定；2) 同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变，即能遗传；3) 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段, 表现为共显性，即能区分纯合和杂合型。

第二代DNA标记：简单序列长度多态性。简单序列重复（SSR）特点：高度多态性，提供的信息量相对很大；另外可用pcr技术使操作实验自动化。

第三代DNA标记：单核苷酸多态性标记（SNP）。特点：1) SNP由核苷酸代换产生。2) 人类基因组平均600bp含一个SNP。3) 人类基因组SNP总量大于500万个。4) 基因组中一些紧密连锁的SNP可组成单倍型(Haplotype).单倍型中不同的SNP位点之间不发生重组与交换.

为什么会产生限制性片段长度多态性（RFLP）?

如果DNA序列差别刚好发生在内切酶的酶切位点，这样就导致了用限制性内切酶酶切该DNA序列时，就会少一个或多一个酶切位点，结果产生少一个或多一个酶切片段。这样就形成了用同一种限制性内切酶切割不同物种DNA序列时，产生不同长度大小、不同数量的限制性酶切片段，即可分析其多态性结果。

为什么基因组测序需要图谱？如果没有一个基因组图谱，在获得基因组序列过程中的主要困难是什么？

1) 基因组太大,必需分散测序,然后将分散的顺序按原来位置组装,需要图谱进行指导。

2)基因组存在大量重复顺序,会干扰排序,因此要高密度基因组图。

困难：即使是最精确的技术，在一个反应中也很难将整条染色体序列直接测通。这就需要将大分子分解为片段。分析基因组的重复区域时会发生错误。

第 3 章物理图绘制

名词解释：

作图试剂：序列标签位点（STS）作图过程中用到的可覆盖待研究的染色体或基因组的DNA片段群。

限制性作图：将限制性酶切位点标定在DNA分子的相对位置比较不同限制酶产生的DNA片段的大小。

基因组物理图：采用非遗传重组的方法以DNA碱基顺序为图距单位绘制的位于染色体上基因线性排列次序的图譜.

什么是基因组物理图? 物理图与遗传图有何不同?

采用非遗传重组的方法以DNA碱基顺序为图距单位绘制的位于染色体上基因线性排列次序的图譜。

不同点：遗传图显示所知的基因和/或遗传标记的相对位置，而不是在每条染色体上特殊的物理位置。物理图是DNA中一些可识别的界标（如限制性酶切位点、基因等）在DNA上的物理位置，图距是物理长度单位。

什么是酵母人工染色体 YAC?它有什么缺陷？请说明 YAC 载体各组成部件的功能？

重组YAC分子只能在酵母细胞中扩增（可容纳230kb-1700kb外源片段）缺陷：插入子稳定性问题、同一酵母细胞多个YAC引起交换产生嵌合。

着丝粒：在细胞分裂时负责染色体均等分配。

端粒：位于染色体端部的特异序列，保持人工染色体的稳定性。

自主复制起始点：在细胞中启动染色体的复制。

什么是重叠群? 如何构建重叠群?

指相互间存在重叠顺序的一组克隆。

最早组建重叠群方法——染色体步移：从基因组文库中挑取一个指定的或随机的克隆，然后在文库中寻找与之重叠的第二个克隆。在此基础上再寻找第三个克隆，依次延伸。

染色体步移的速度缓慢，仅适合于小基因组及小区段染色体的物理图绘制。

如何采用 DNA 指纹绘制重叠群?

由于BAC（细菌人工染色体）克隆DNA可以大规模机械化制备，酶切和电泳凝胶分离，通过计算机对酶切片段的扫描识别，可对BAC克隆进行大范围的指纹比对和排列，由此快速构建指纹重叠群。

第 4 章基因组测序与序列组装

链终止法测序的原理是什么?

其反应体系包含单链模板、引物、4种dNTP和DNA聚合酶，分四组进行，每组按一定比例加入一种2 ’，3’双脱氧核苷三磷酸，它能随机掺入合成的DNA链，一旦掺入合成即终止，于是各种不同大小片段的末端核苷酸必定为该核苷酸，经测序胶电泳，可从自显影图谱上直接读出DNA序列。