基因组学考试资料整理版

1、第一章一、基因组1、基因组(genom*:生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的总和,是指生物细胞中所有的DNA包括所有的基因和基因间区域。2、基因组学：指以分子生物学技术、计算机技术和信息网络技术为研究手段，以生物体内全部基因为研究对象，在全基因背景下和整体水平上探索生命活动的内在规律及其内外环境影响机制的科学。基因组学包括3个不同的亚领域结构基因组学(structuralgenomics):以全基因组测序为目标功能基因组学(functionalgenomics):以基因功能鉴定为目标比较基因组学(parativegenomics)二、基因组序列复杂性1、C值是指一个单倍体基因组中DNA的总量

2、，以基因组的碱基对来表示。每个细胞中以皮克(pg,10-12g)水平表示。C值悖理(矛盾)(C-valueparadox):在结构、功能很相似的同一类生物中，甚至在亲缘关系十分接近的物种之间，它们的C值可以相差数10倍乃至上百倍。C值反映了总体趋势上， 随着生物结构和功能的复杂性的增加， 各分类单元中最小基因组的大小随分类地位的提高而递增。2、序列复杂性单一顺序：基因组中单拷贝的DN际列重复顺序：基因组中多拷贝的基因序列真核生物基因组DNAfi分为非均一，f可分为3种类型：快速复性组分、居间复性组分、缓慢复兴组分三、基因与基因家族1、基因家族：是真核基因组的共同特征，他们来自一个共同的祖先，因

3、基因加倍和趋异，产生了许多在DNA序列上基本一致而略有不同的成员。包括编码RNA勺基因和编码蛋白质的基因2、隔裂基因(splitgene):指基因内部被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子所隔裂。3、异常结构基因分类重叠基因：编码序列彼此重叠的基因，含有不同蛋白质的编码序列。基因内基因：一个基因的内含子中包含其他基因。反义基因：与已知基因编码序列互补的的负链编码基因，参与基因的表达调控，可以干扰靶基因mRNA专录与翻译。4、假基因：来源于功能基因但已失去活性或者改变原来活性功能的DNA序列.四、基因组特征比较真核生物基因组的特征：复杂性较高的生物基因组结构松弛，在整个基因组范围内分布大量重复顺序

4、(小基因组重复序列较少，大基因组重复序列急剧扩增)；含有大量数目不等的线性DNA子，并且，每个长链DNA都与蛋白质组成染色体结构；含有细胞器基因组(所有真核生物都具有环状的线粒体DNA植物细胞还含有环状的叶绿体DNA)原核生物基因组的特征：原核生物基因数目比真核生物少，大小在5Mb以下；原核生物基因组结构更紧凑；(极少重复序列；重复基因的数量远远低于真核生物；不存在内含子，基本都是编码序列，无断裂基因。)第二章一、为何要绘制遗传图与物理图？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。3）遗传图和物

5、理图各有优缺点，必须相互整合校正。二、基因组测序方法、原理及特点：1 .克隆重叠群法（clonecontigmethod,作图法测序）：先构建遗传图，再利用几套高度覆盖的大片段基因组文库（BACPAC等）获得精细的物理图，选择合适的BAC3kb时扩增时容易发生丢失与重排，只能操作小片段DNA1序。3 .以噬菌粒（phagemid）克隆DNA改造的质粒载体，有2个复制起始点（质粒自身和M13单链噬菌体），在大肠杆菌细胞中产生单链噬菌粒，该系统避免了M13系统的不稳定性，可克隆片段10kbDNA测序4 .PCR产生单链DNA根据测序DNA两端序列合成2个引物，采用PCRt扩增样品DNA然后将其中一

6、个引物连接到很小的磁珠，利用吸磁的方法提纯扩增的单链DNA四、基因组测序方法原理优缺点：1 .按照大分子DNA隆绘制的物理图分别在单个大分子DNA内部进行测序和序列组装，然后将彼此相连的的大分子克隆按排列次序搭建支架， 最后以分子标记为向导将搭建的支架分别锚定到基因组整合图上 （作图测序）；优点：缺点：2 .将整个基因组DNA丁断成小片段后克隆到质粒载体上，然后随机挑选克隆对插入片段进行测序，并以测序的序列构建重叠群，在此基础上搭建支架，以分子标记为向导将搭建的支架分别锚定到基因组整合图上（全基因组随机测序或鸟枪法测序）。优点：测序速度快，并且无须提供相关的遗传图谱和物理图谱。缺点：对于结构复

7、杂的大基因组而言，鸟枪法的序列组装的起始阶段工作量非常大；基因组中普遍存在的重复序列是十分棘手的问题，在序列组装时可能出现错误连接，使某些片段从原位置跳到另一无关位置。五、间隙类型：测序后将DNAW序进彳T组装，会发现存在不连续的区段，它们产生于：制备单链模板A.JB.M13将单链模板与一小段引物退火C.JD.PCR克隆于质粒中DNA用酸或碱变性克隆单链DNA噬粒克隆DNA产生单链DNA1）因覆盖率的原因而留下的未能测序的顺序，仍存在于克隆文库中，这类间隙称为顺序间隙。解决办法：通过相邻已知顺序作为探针筛选已有的基因组文库2）因克隆载体自身的限制或DNAM序特殊的组成等原因造成某些顺序丢失或未

8、能克隆，这类间隙称为物理间隙。解决办法：利用其它宿主菌与载体重新构建文库六、覆盖面（或深度）：每个核甘酸在完成顺序中平均出现的次数，或者说完成顺序的长度与组装顺序长度之比。在测序前，首先要考虑测序规模，P0=e-mm为覆盖面，即单倍体基因组数；e为自然对数底数七、重要区域测序1、人们对感兴趣的基因或与疾病相关的基因优先测序。如：人类主要组织相容性复合区位于第6号染色体，与人类免疫系统有关，因而优先测序。3）EST（Expressedsequencetag）测序EST是一种重要的基因组图分子标记，以EST为探针很容易从cDNA文库中筛选全基因，又可从BAC克隆中找到其基因组的基因序列。3、浏览测

9、序：粗略分析初步测序结果，从中寻找基因编码顺序的方法。八、名词解释1）BAC末端序列（BAC-endsequenced）一个BAC克隆插入片段两端白已测序的序列，不包括内部顺序.可用于确定BAC的排列方向以及重叠群（contig）在支架（scaffold）中的排列方向.2）重叠群（contig）一群相互重叠的克隆或DNAI顺序，可以是草图顺序或精确顺序（finished）,包括连续的（内部无间隙）或不连续的（内部含间隙）DNA顺序,未锚定到染色体上.3）草图顺序（draftsequence）人类基因组测序计划定义为经PhredQ20软件认可覆盖测序克隆片段3-4倍的DNA序.含间隙或无间隙，排

10、列方向和位置未定.4）精确顺序（finishedsequence）顺序差错率（错误碱基数）低于0.01%的DNA序列，排列方向确定，内部不含间隙，一般测序覆盖率在8-10个单倍体基因组5）支架（scaffold）一组已锚定在染色体上的重叠群，内部含间隙或不含间隙.九、几种生物的测序方法： 大肠杆菌基因组测序一一图位法； 流感嗜血杆菌基因组测序一一鸟枪法； 果蝇基因组测序一一鸟枪法； 人类基因组测序一一图位法和鸟枪法； 水稻基因组测序一一图位法和鸟枪法。第五章一、内含子出现的问题：内含子的出现给计算机判读基因带来不少问题，对ORF扫描的基本程序的编写要考虑以下几个问题：1）密码子偏好；编码同一氨

11、基酸的不同密码子称为同义密码，其差别仅在密码子的第3位碱基不同。特定种属有特征性的密码子偏爱，这些序列在编码区常常出现，非编码区只保持平均的碱基分布水平。2）外显子一内含子边界；上游外显子-内含子边界序列是判断是否为编码序列之一；但常有例外，导致判读程序编写有一定困难。3）上游调控序列。几乎所有基因（或操纵子）上游都有调控序列，它们可与DNA结合蛋白作用，控制基因表达，调控序列有明显的特点。二、同源基因查询：通过已存入数据库中的基因序列与待查的基因组序列进行比较，从中查找可与之匹配的碱基序列及其比例，用于界定基因的方法称为同源查询。1）同源性（homology）基因系指起源于同一祖先但序列已经

12、发生变异的基因成员。分布在不同物种间的同源基因又称直向同源基因。同一物种的同源基因则称共生同源基因（水平基因），水平基因由重复后趋异产生。基因同源性只有“是”和“非”的区别，无所谓百分比.2）一致性（identity）:指同源DNAW序的同一碱基位置白相同的碱基成员,或者蛋白质的同一氨基酸位置的相同的氨基酸成员，可用百分比表示.3）相似性（similarity）:指同源蛋白质的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所占的比例。可取代氨基酸系指具有相同性质如极性氨基酸或非极性氨基酸的成员，它们之间的代换不影响蛋白质（或酶）的生物学功能。三、实验确认基因1、Northern杂交确认DNA片段是否含有表达序列2、由EST或cDNA指认基因3、获取基因全长cDNA列4、确定DNAI顺序中基因的位置四、计算机预测基因功能原理：主要依据同源性比较，同源性反应出进化关系。方法：既存数据库的比较分析。分析的基础是：如果一个新测序的基因与另一个原来已测序的基因相似，那么就揭示他们可能有进化上的关系，并且新基因的功能很可能与已知基因的功能相同，或至少是相似。同一物种或不同物种中具有相同结构域的蛋白质可将其划归在同一蛋白质家族。五、基因功能检测方法：1、过表达2、高通量：转座子路线