南昌大学系统生物学复习资料

1、系统生物学复习题一、名词解释同源性( homology)：进化过程中源于同一祖先的分支之间的关系。在进化上或 个体发育上的共同来源而呈现的本质上的相似性，但其功能不一定相同。直系同源： 指的是 不同物种之间的某一部分具有的同源性，不是整个物种之间 的对比，只是其中的某些基因序列 例如 蛋白质 的同源性，DNA序列的同源性。并系同源： 同一个基因组中有不同功能的同源基因， 通过基因组、 基因复制等过 程形成。分子钟： 单位时间内同源蛋白质氨基酸顺序或 DNA核苷酸序列取代的比率 有根树和无根树 ：有根树是具有方向的系统发生树 (phylogenetic tree) ，包含 唯一的节点， 将其作为

2、树中所有物种的最近共同祖先。 把有根树去掉根即成为无 根树。无根树是没有方向的，其中线段的两个演化方向都有可能。分子系统树 ：根据生物大分子的序列资料建立起来的、 用图解法表示的、 类似树 状的分子进化模型。分子进化( molecular evolution ) ：生物进化过程中生物大分子的演变现象。 主要包括蛋白质分子的演变、核酸分子的演变和遗传密码的演变。同源性搜索( Blast ) ：应用最广泛的序列相似性搜索工具。NCBI：美国国立生物信息中心。全球最大的生物信息资源中心序列比对( alignment )： 为确定两个或多个序列之间的相似性以至于同源性， 而将它们按照一定的规律排列。分

3、子系统学：通过对生物大分子 (蛋白质、核酸等)的结构、功能等的进化研究， 来阐明生物各类群(包括已绝灭的生物类群)间的谱系发生关系的一门学科。转导 ：由噬菌体将一个细胞的基因传递给另一细胞的过程。 它是细菌之间传递遗 传物质的方式之一。非编码 RNA：除 mRNA外的其他所有 RNA（不参与编码蛋白质的 RNA） snRNA基因： 核内小 RNA，它是真核生物转录后加工过程中 RNA剪接体的主要成 分。两点杂交： 是基因定位最基本的一种方法， 它首先通过一次杂交和一次用隐性亲 本测交来确定两对基因是否连锁， 然后再根据交换值来确定它们在同一染色体上 的位置。密码子偏爱： 不同生物对编码同一氨基

4、酸的不同密码子使用频率不同。 转录组：广义上指某一生理条件下， 细胞内所有转录产物的集合， 包括信使 RNA、 核糖体 RNA、转运 RNA及非编码 RNA；狭义上指所有 mRNA的集合。基因组： 一套染色体中的完整的 DNA序列，包括其全部的遗传信息。RFLP：指基因型之间限制性片段长度的差异， 这种差异是由限制性酶切位点上碱 基的插入、缺失、重排或点突变所引起的。启动子： 位于结构基因 5' 端上游的 DNA序列，能活化 RNA聚合酶，使之与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。基因岛：是有横向起源迹象的一部分基因组。 一个基因岛可以与多种生物功能相 关，能与共生或病原机理相

5、关，与生物体的适应性相关等。snoRNA基因： 是最早在核仁发现的小 RNA，称作小核仁 RNA，最初发现它们的 生物功能是用来修饰 rRNA的。MicroRNA：是一类 2123 nt 的小 RNA，其前体大概是 70100 nt 左右，形成标 准的 stem 结构，加工后成为 2123 nt 的单链 RNA。microRNA 的作用机制是与 mRNA互 补，让 mRNA沉 默或者降解。孟德尔第一定律： 又称分离定律， 在生物体的细胞中， 控制同一性状的遗传因子 成对存在，不相融合 ; 在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传 因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。蛋白酶体：

6、 是在真核生物和古菌中普遍存在的， 在一些原核生物中也存在的一种 巨型蛋白质复合物。 在真核生物中， 蛋白酶体位于细胞核和细胞质中。 主要作用是降解细胞不需要的或受到损伤的蛋白质 开放阅读框： 是基因序列中的一段无终止序列打断的碱基序列， 可编码相应的蛋 白。质粒：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中， 是细胞染色体外能够自主复制的很 小的环状 DNA分子。内含子： 断裂基因的非编码区，可被转录，但在 mRNA加工过程中被剪切掉，故 成熟 mRNA上无内含子编码序列。细菌人工染色体： 是指一种以 F 质粒 （F-plasmid） 为基础建构而成的细菌染色体 克隆载体，常用来克隆 150kb 左右大

7、小的 DNA片段，最多可保存 300kb 个碱基 对。二、简答题1. NCBI数据库提供的同源性搜索（ BLAST）有哪些主要类型，它们查询数据和 目标数据分别是什么？答:类型： blastp, blastn, blastx,tblastn,tblastx。查询数据：蛋白质，核苷酸，蛋白质，核苷酸（翻译），核苷酸（翻译） 目标数据：蛋白质，核苷酸，核苷酸（翻译），蛋白质，核苷酸（翻译）2. 什么是中性突变学说，它的主要观点有哪些？答：中性突变学说认为分子水平上的大多数突变是中性或近中性的其主要观点是3. 中性突变理论的贡献。答：中性学说打破了以达尔文为代表的自然选择学说， 在当时引起学术学界的

8、相 当大的反响， 甚至神学也参和进来， 其影响远远超出了群体遗传学， 甚至进化生 物学范围。 随着生物学科的发展和大规模物种的基因组测序工作的展开， 中性学 说在得到更多数据的支持，其正确、有效将得到更好的认识。4. 请简述系统进化树构建的基本步骤。答：1.多序列比对； 2.选择建树方法及替代模型； 3.建立进化树； 4.进化树评估有根树是由外类群来置根的，请问什么是外类群，如何选择外类群？5. 什么是外类群，如何选择外类群？答：外类群是指为了探知内类群 （ 指定被研究的对象 ） 的演化关系而借助比较的外 部类群,它与内类群在演化关系上是最为接近的类群 ,具有最相近的祖先 , 且在进 化程度上

9、低于内类群。如何选择：选择一个或多个已知与分析序列 关系较远的序列作为外类群；外类 群可以辅助定位树根； 外类群序列必须与剩余序列关系较近， 但外类群序列与其 他序列间的差异必须比其他序列之间的差异更显著。6. 简述距离法或最大简约法构建系统树的原理。答：距离法：首先通过各个物种之间的比较，根据一定的假设（进化距离模型） 推导得出分类群之间的进化距离， 构建一个进化距离矩阵， 分别依次将序列合并 聚类，构建进化树。最大简约法：奥卡姆哲学原理： 解释一个过程的最好的理论是所需假设数目最少 的。7. 如何理解分子进化速率的恒定性。答：分子进化速率的恒定性是指核酸或蛋白质等生物大分子在进化的过程中碱

10、基或氨基酸发生替换的频度， 它是测定生物大分子进化快慢的尺度， 时间以年为单 位。它是在整个漫长的进化过程后得出的结论。8. 分析物种间系统进化关系时，分子数据相对于形态数据来说有哪些优点？分 子系统学研究的一般步骤是什么？答：9. 什么是分子进化速率？在分析不同分类等级的类群间进化关系时，如何选择 不同进化进化速率的大分子？答：分子进化速率是指核酸或蛋白质等生物大分子在进化的过程中碱基或氨基酸 发生替换的频度。10. 当我们要克隆控制某个性状的基因时，如何利用分子标记和遗传图对控制该 性状的基因进行定位？答：原位染色体作图11. DNA测序的物理间隙答：12. 哪些证据显示现代人起源于非洲？

11、 答：线粒体夏娃假说和 Y 染色体追踪。13. 请问 microRNA有哪些生物学功能？5 / 10答： miRNA序列（ 其基因位置和序列高度保守 ） 、结构、丰度和表达方式的多样性 使其可能作为 mRNA表达的调节因子，从而在以下生命过程中起着重要的调控作 用：【细胞发育 细胞增殖 细胞凋亡 细胞分化】【应激反应 】【病毒感染】【脂肪代谢 】【癌症 心脏病】14. 人类基因组测序计划有哪些重大事件？答：15. mRNA可变剪接有何生物学意义？答：1. 在不改变基因中 DNA序列的前提下提高编码序列的利用效率2. 并非所有可变剪接的 mRNA都具有编码功能或其他生物学功能3. 目前无法从基因

12、编码序列预测可变剪接16. 进化过程中重复基因有哪几种不同的命运？答：17. 同源性、一致性和相似性这三个概念有何联系和区别？答：同源性：源于同一祖先但序列已经发生变异的序列之间的关联性一致性：同源 DNA序列的同一碱基位置上相同的碱基成员， 或蛋白质中同一氨基 酸位置上相同氨基酸的比例相似性：同源蛋白质的一致性氨基酸和可取代的相似氨基酸的比例相似性和同源性： 相似性和同源性是两个完全不同的概念。 同源序列是指从某一 共同祖先经过趋异进化而形成的不同序列。 相似性是指序列比对过程中检测序列 和目标序列之间相同碱基或氨基酸残基序列所占比例的大小。 当两条序列同源时， 它们的氨基酸或核苷酸序列通常

13、有显著的一致性。 如果两条序列有一个共同的进 化祖先，那么它们是同源的。 这里不存在同源性的程度问题， 两条序列要么是同 源的要么是不同源的。18. siRNA 和 microRNA有何区别？答：19. 细胞有哪两种方法来处理不需要的蛋白质？请分别加以说明。答：答：DNA20. 请详细说明焦磷酸测序法的基本原理和操作方法。答：21. 物理与化学诱变剂产生突变的方式有哪些？答：22. 细胞如何进行 mRNA的正确定位？答：细胞进行 mRNA的正确定位方法有 4 种。局部合成；局部保护性降解：保证 mRNA处在正确位置；扩散：被动转移；局部锚定：主动转移23. 生物的密码子有哪些共同特点？ 答：通

14、用性：说明地球上的生物具有共同起源。 兼并性：多个密码子具有同一含义。摇摆：密码子第 3 碱基选择不同碱基配对，严谨性低。 偏爱：不同生物对编码同一氨基酸的不同密码子使用频率不同。 偏离：同一密码子在不同场合具有不同含义。正反义转录物24. 碱基配对有什么生物学意义？答： 碱基配对保证 DNA复制过程中的稳定性 , 使遗传物质能够准确的进行信息的 传递25. 蛋白质为什么有盐溶和盐析现象？这与它双电层结构有什么关系？ 答：26. 蛋白质组的主要研究技术有那些，各技术的主要步骤和技术原理是怎样的？ 答：蛋白质组的主要研究技术有双向凝胶电泳、生物质谱、生物信息技术、生物 芯片技术和酵母双杂交系统技

15、术。27. 什么是层析技术？吸附层析和分配层析的原理是怎样的？答: 层析技术是指利用物质在固定相与流动相之间不同的分配比例，达到分离目 的的技术方法。吸附层析： 以固体吸附剂为固定相， 以有机溶剂或缓冲液为流动相构成柱的一种 层析方法。其原理是利用吸附剂对混合试样各组分的吸附力不同而使各组分分离。 当采用溶剂洗脱时， 发生一系列吸附解吸再吸附再解吸的过程， 吸附力较 强的组分，移动的距离小，后出柱；吸附力较弱的组分， 移动的距离大，先出柱。分配层析：利用固定相与流动相之间对待分离组份溶解度的差异来实现分离的一 种层析方法。分配层析过程本质上是组分分子在固定相和流动相之间不断达到溶 解平衡的过程

16、。28. 请叙述系统生物学的主要研究内容 答：系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分（基因、 mRN、A 蛋白质等） 的构成，以及在特定条件下这些组分间相互关系， 并通过计算生物学建立一个数 学模型来定量描述和预测生物功能、表型和行为的学科。29. 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离物质的主要原理有那些？答：聚丙烯酰胺凝胶是由丙烯酰胺 （简称 Acr） 和交联剂 N，N'一亚甲基双丙 烯酰胺（简称 Bis） 在催化剂过硫酸铵 （AP），N，N，N'，N' 四甲基乙二胺 （TEMED作） 用下，聚合交联向成的具有网状立体结构的凝胶，并以此为支持物进 行电泳。聚丙烯酰胺凝胶电泳可根

17、据不同蛋白质分子所带电荷的差异及分子大小的 不同所产生的不同迁移率将蛋白质分离成若干条区带，如果分离纯化的样品中 只含有同一种蛋白质，蛋白质样品电泳后，就应只分离出一条区带。 SDS是一 种阴离子表面活性剂能打断蛋白质的氢键和疏水键，并按一定的比例和蛋白质 分子结合成复合物，使蛋白质带负电荷的量远远超过其本身原有的电荷，掩盖 了各种蛋白分子间天然的电荷差异。因此，各种蛋白质 SDS复合物在电泳时的 迁移率，不再受原有电荷和分子形状的影响，只是棒长的函数。这种电泳方法 称为 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳 （简称 SDS-PAGE。） 由于 SDS PAGE可设法将电泳 时蛋白质电荷差异这一因素除去或减小到可以忽略不