分子遗传学简答与论述

1、简答题：1. 核小体与核小体定位在基因表达及其调控中有何作用？ 核小体是染色质的基本结构单位，体内外试验均证实，核小体是基因转录的通用抑制子。细胞内基因组包裹在核小体内，如果启动子区在核小体内，则转录通常会被抑制。试验也证明由于缺少H4组蛋白，在核小体不能形成的酵母细胞系中，很多基因变成组成型表达，而在正常的细胞中，他们均处于抑制状态。 核小体在DNA中的精确定位对细胞正常功能的发挥起重要作用。由于核小体与DNA的动态相互作用，大多数核小体的位置是不固定的。但是在有些情况下，某些核小体被限定在基因组的固定位置上，或者说DNA序列仅以一种特定的构型装配成核小体，则DNA上的每个位点将一直位于核小

2、体上的特定位置，我们称这种装配类型为核小体定位。 核小体的定位对基因的表达调控有重要的影响。它的定位变化总是伴随着基因从抑制到转录状态的转变。核小体的定位或定位的去稳定或解除可能是影响基因转录调控的重要因素。大量的试验结果表明，核小体的形成和在染色质的精确定位是真核基因表达所必需的。有人提出核小体的形成及其在染色质上的精确定位有以下两方面的作用：（1）提供一个支架结构，使转录因子之间的信息传递更有效；（2）染色质结构的不均一性，即某些区域不形成核小体，保证了转录因子易于接近染色质模板。2. 原核生物与真核生物的启动子结构有什么差别？原核生物的启动子在操纵元中，从mRNA开始转录的位点以上都是启

3、动子序列，20bp-200bp特点：1. Pribnow框：TATAAT，位于-10左右，是 RNA聚合酶的牢固结合位点2. Sextama框：TTGACA，位于-35附近，是 RNA聚合酶的初始结合位点3. 上述二者及之间的距离决定转录效率，一般距离17bp左右4. CAP位点cAMP-受体蛋白复合物在启动子上的的结合位点真核生物有三类RNA聚合酶，与此对应，有三类不同的启动子。事实上RNA聚合酶，所作用的启动子情况比较复杂 RNA聚合酶识别的启动子，除5SrRNA基因外，其它rDNA基因组成一个大的多拷贝基因族，转录成一个45S的rRNA前体，其启动子由起始位点的核心启动子和其上游控制元件

4、两部分组成。核心启动子包括-45到+20，负责转录的启始；上游控制元件从-200到-150，它们之间的序列长度对转录效率影响很大。 RNA聚合酶启动子可分为两种类型。一种是启动子位于转录起始点下游，又称下游启动子（downstream promoter）、基因内启动子（intragenetic promoter）或内部控制区（internal control region）。另一种启动子是与常见的启动子相似，又称上游启动子（upstream promoter）。下游启动子又分为两个亚型，型和型，型内部启动子有两个分开的序列boxA（TGGCNNAGTGG）（共同序列RRYNNARYGG），和b

5、oxC（CGGTCGANNCC）（共同序列RRTGGGA/TGACC），而它们之间的距离比较固定，为中间元件（internal element IE），这是5SrRNA基因的典型结构。型内部启动子由boxA和boxB（GGTTCGANTCC）组成，两者之间距离较大，且不固定，是tRNA基因启动子的典型结构。上游启动子包括三部分元件，即TATA框，近侧序列元件（proximal sequence element, PSE），和远侧序列元件（distal sequence element, DSE），这是部分snRNA基因启动子的典型结构。 RNA聚合酶启动子由四部分元件组成，即转录起始点、TAT

6、A盒、上游元件和远上游元件。转录起始点（initiators）在有些型转录酶启动子中比较保守，其一致性序列为PyPyANT/APyPy，转录起始点常和TATA盒组成核心启动子起始基础转录，但与其相连的上游元件和增强子可以促进其高效转录。对于含TATA盒的启动子，其启始点常在其下游25bp30bp，有的基因启动子无典型起始子序列，则RNA聚合酶根据TATA盒下游30bp附近的第一个嘌呤碱基作为转录启始点。3. 常见的反式作用因子有哪些？其结构特点是什么？这些调节着基因转录活性的反式作用因子，通称为转录因子，已鉴别的转录因子可分为普遍性和组织特异性两类。转录因子有数千种之多，从其结构特点来看，主要

7、有两大功能区，DNA结合域，活性域。对于DNA结合域，根据其氨基酸结构域的特点，又可分为：螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix,HTH），锌指（zinc finger），螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix,HLH），亮氨酸拉链（leucine zipper，ZIP），同源异型域（homeodomain,HD)，激素受体类（类固醇等）或核受体类，桶（-barrels）结构等。锌指蛋白（zinc finger protein）是由含有锌指结构域的两类蛋白质组成，即传统的锌指蛋白和类固醇受体结合蛋白质。锌指结构域是由蛋白质上保守的半胱氨酸及/或组氨酸与锌原子结合形成一个手

8、指状的结构。典型的锌指蛋白往往有多个锌指结构域，其保守序列为Cys-X2-Cys-X3-phe-X5-leu-X2-His-X2-His,锌原子与其中两个半胱氨酸和2个组氨酸结合形成四面体结构，长23个氨基酸，两个锌指之间由78个氨基酸相连。从每个锌指的三级结构来看，其N端形成折叠，C端形成螺旋。反向平行的折叠区含有2个半胱氨酸，与其后螺旋中的2个组氨酸一起与锌原子结合，而由锌原子稳定了整个锌指结构。同源异型域蛋白属于HTH蛋白，可形成三个螺旋区，其中螺旋2、螺旋3形成典型的HTH域，螺旋3识别螺旋与DNA大沟结合，其N末端臂参与DNA小沟的结合，同源异型域蛋白形成二聚体后才与DNA结合 -桶

9、(-barrels)结构，每个亚基上的-螺旋则与DNA大沟相结合，两个相邻的大沟被识别螺旋结合后可导致DNA分子发生45°的弯曲。HLH长4050个氨基酸，由两个长1516个氨基酸的亲水，亲脂的螺旋及长度不同的环（连接区）将其分开。两蛋白的两个-螺旋疏水面相互作用可形成同二聚体或异二聚体，多数HLH附近有一强碱性的氨基酸区，但也有不含该区的HLH，含有碱性区的HLH称为bHLH或HLP，是DNA的识别和结合所必需的，但与DNA结合能力的差异则是由bHLH基序及二聚体的状况所控制的。亮氨酸拉链（leucine zipper，ZIP）的双亲螺旋其疏水面亮氨酸突出，并与另一个平行的亮氨酸拉

10、链蛋白的亮氨酸突出交错排列，盘绕成卷，两个右手螺旋互相缠绕，每圈3.5个氨基酸，每7个残基构成一个完整的重复单位，因此亮氨酸在拉链区每隔6个氨基酸残基重复出现一次，两个蛋白形成同源二聚体或异源二聚体。在每个拉链蛋白质中与亮氨酸重复序列邻近的区域是高度碱性的，可作为一个DNA的结合位点。整个二聚体呈Y型结构，拉链构成茎，两个碱性区分叉形成臂，横跨在DNA分子上并与相邻的DNA两个大沟结合，这称为bZIP。4. 原核生物与真核生物基因表达调节机制的主要差别是什么？原核生物和真核生物基因表达调控的不同 1. 在原核生物中，基因表达的调控以转录水平调控为主，在调节基因的作用下，主要以操纵子为单位，转录

11、出一条多顺反子mRNA，并指导蛋白质合成；而且转录和翻译是偶联的，很少发生mRNA的加工、修饰。但也存在转录后水平的调控，例如反义RNA的调控，翻译的调控，RNA开关等。2. 在真核生物中，基因表达的调控十分复杂，可发生在多个层次、多个水平，包括从染色体和染色质的表观遗传学控制，DNA的复制、RNA的转录、加工与拼接、蛋白质翻译及翻译后加工、修饰等等。对于真核生物基因的转录调控，主要是顺式作用元件（cis-acting element）与反式作用因子(trans-acting factor)的相互作用。3. 另外，DNA的重排和RNA的交替剪接也是真核生物基因表达多样性的重要机制；近年发现的小

12、分子RNA通过RNA干扰途径也可调节基因的表达，介导DNA的甲基化、mRNA的降解及翻译起始的抑制等。 5. 转座子的遗传学效应与应用改变染色体结构当转座子插入后而引起受体位点DNA一段短的同向重复序列（DR），即靶位加倍（target-site-duplication）。如转座子切离在DR之间重组，结果是夹在两个DR之间的DNA序列被切离而缺失(deletion)，中间的DNA序列形成一个环，将从细胞中丢失，DR在染色体上只留下一个拷贝(图6-51a)；如重组发生在IR之间，结果是夹在两个IR之间的DNA发生倒位（inversion）(图6-51b)，而反向重复得到保留，这将会导致下一次的倒

13、位。6.9.2 诱发基因突变当转座子插入到某个基因座位中往往导致该基因失活，在某些情况，插入位点的基因保持正常转录，只是转录子中的插入序列通过转录后的剪接过程而被除掉，因此插入位点的基因仍表现出显性性状，这种现象叫做渗漏突变(leaky mutation)。也就是仍有些残余水平基因表达的突变。该基因称为渗漏基因（leaky gene），又称亚效等位基因（hypomorph），即一种突变种基因与其野生型有相似的效应，但效应较弱。6.9.3 调节基因表达反转录病毒带有增强子（enhancer）序列，很多转座子也带有增强子，它们像RNA病毒一样，能使其插入位点附近的基因活性增强。转座子除了含有增强子

14、外，有的转座子还含有启动子，也能促进基因的转录活性。6.9.4 产生新的变异由于转座插入位点可能出现新的基因，如像Tn带的抗药性基因，它的转座不仅造成某个基因的插入突变，同时在此位点上出现一个新的抗药性基因。由于转座作用，使某些原来在染色体相距甚远的基因组合在一起，构建成一个操纵子或表达单元，也有可能产生一些具有新的生物学功能的基因和编码新的蛋白质分子。转座子标记克隆目的基因基因克隆是研究基因结构和功能及基因转移的必要前提，目前常用的办法是构建基因组文库或cDNA文库，然后从中筛选目的基因。该技术的原理是由于转座子序列可以在基因组中转座，如该序列转座正好插入某一基因的外显子区域时，导致这一基因

15、失活，结果表型改变而成为突变体，如该突变是由于转座子的DNA克隆，其中必定会含有与该突变体有关的基因。也就是说，用转座子给未知的目的基因加以标记，这样便于该基因的识别与分离。用该突变型提取DNA构建基因组DNA文库，用标记的转座子序列作为探针，筛选出的克隆中，再对转座子两端序列进行亚克隆，这是被转座子插入的基因序列。这些亚克隆又反过来作为探针，用于筛选野生型个体的基因文库，获得完整的目的基因。转座因子作为基因工程载体 利用P因子作为载体，将外源基因转移到果蝇胚胎生殖系细胞中，对果蝇进行遗传操作。将携带目的基因的缺陷P因子和完整的P因子同时注入到胚胎的前胚盘，完整的P因子不仅能识别自身的末端序列

16、，也能识别缺陷P因子的末端而进行转座，结果两种P因子都被插入到基因组中。只有P因子两末端之间的DNA序列才能被插入，两端外侧序列不是转座因子的组成部分，不会被插入到基因组。因此该技术的优点是只插入一个外源基因的拷贝。也就是说，所有转基因果蝇只携带一个拷贝的外源基因，因而便于对其结构和功能进行研究（图6-55）。6. 简述染色质重塑的基本过程及其生物学功能。染色质重塑(chromatin remodeling)是表观遗传修饰中一种常见的方式，是指导致整个细胞分裂周期中染色质结构和位置改变的过程。此过程涉及某些依赖能量供给的组蛋白修饰，从而导致许多蛋白-蛋白及蛋白-DNA的互作受到破坏。在染色质发

17、生重塑的过程中，密集的染色质丝在核小体连接处发生松懈造成染色质疏松，从而使启动子区中的顺式作用元件得以暴露，为反式作用因子（转录因子）与之结合提供了空间接触的可能。细胞基因组中的DNA通常并非处于裸露状态，而是与组蛋白一起构成结构致密的染色质，故染色质结构状态的改变会影响基因的表达。染色体重塑过程由两种蛋白复合体所介导，即ATP依赖型核小体重构复合体和组蛋白修饰复合体。前者通过水解作用改变核小体构型，后者对核心组蛋白N端尾部的共价修饰进行催化。9.2.3 染色质重塑与发育9.2.4 染色质重塑与人类疾病染色质重塑复合物和组蛋白修饰酶的突变均可引起人体生长发育畸形，导致智力发育迟缓，甚至癌症的发

18、生，其原因可能是由于重塑复合物中的关键蛋白发生突变，使染色质重塑失败，核小体不能正确定位，并使DNA损伤修复复合物和转录因子等不能接近DNA，从而影响基因的正常表达。如果突变导致抑癌基因或调节细胞周期的蛋白发生异常，将导致癌症发生。染色质重塑复合物及其相关蛋白均与转录激活和抑制、DNA甲基化、DNA修复以及细胞周期相关。9.2.5 染色质重塑与基因剂量补偿论述题1. 有哪些方法可用于功能基因组学的研究？现在有何进展？在功能基因组学的研究中通常运用高通量技术（high-throuput techniques），如DNA微阵列（DNA microarrays），反向遗传学（reverse gene

19、tics）技术如基因打靶，转基因以及反义mRNA和RNA干扰等技术来系统地分析基因功能及基因间相互作用，基因组的时空表达以及发现和寻找新基因等。DNA微阵列技术又称DNA芯片（DNA chips）或基因芯片技术（gene chips），它通过将对应于不同基因 或cDNA的DNA片段或寡聚核苷酸点样于微芯片上形成高密度的矩阵，与荧光标记的总mRNA进行杂交，然后通过激光共聚焦扫描检测并运用计算机软件对杂交信号进行自动化定性定量分析，具有高通量、实时、灵敏、准确等特点。基因打靶是指通过转染的DNA序列与细胞内同源的基因组序列（靶序列）之间进行同源重组，以改变靶序列来研究其结构和功能或进行基因治疗的

20、技术。基因打靶技术包括基因敲除（knock-out）和基因敲入(knock-in)，前者是用无功能的DNA序列与靶序列重组，破坏原基因组的遗传功能，后者是用有功能的DNA序列与受到破坏的靶序列重组使其恢复遗传功能。基因打靶技术是一种从基因到表型的新研究方法，属于反求遗传学范畴。反义mRNA技术通过向细胞导入一段与特定编码mRNA互补的非编码RNA链，使其与该段mRNA特异性结合而定向阻抑靶基因表达的技术。这一技术的成熟，为功能基因组学的研究和基因治疗提供了新的思路。在反义mRNA技术的研究过程中，科学家们意外发现导入正义mRNA（sense RNA）与导入反义mRNA具有等效的阻抑效应。而更令

21、人吃惊的是如果导入相应双链RNA（dsRNA），其阻抑效应比导入任一单链RNA强十倍以上，dsRNA若经纯化则阻抑效应更强。这种双链RNA特异性地作用于与其序列配对的基因而抑制其表达的现象叫做RNA干涉。RNA干涉技术作为一种新的定点敲除knockdown技术，赋与了功能基因组学、基因治疗等全新的思路，堪称生命科学近年来的革命性的突破。因而发现RNA干扰机制的两位美国科学家Fire和Mello荣获2006年诺贝尔生理学或医学奖(表11)。可见该项成果的重大科学意义。2. 目前最常用的突变体创制方法有哪些？如何利用突变体进行功能基因组学研究？突变体是遗传学研究的重要材料，其表型与基因型是基因功能

22、研究的直接证据，因此突变体的创制和特异突变体的筛选非常重要。已知突变体可分为自发突变和人工诱变。自发突变不足以满足现代遗传学研究的需要。诱发突变则可以利用人工的方法提高基因突变频率，在短时间内创制大量突变体，还可以获得许多在自发突变下很难产生的新类型突变体。基因诱变常用的化学诱变因素多为烷化剂，如EMS和N-甲基-N-亚硝基脲(methylnitrosourea，MNU)等，物理诱变因素为电离辐射和快种子等，生物诱变因素为转座子、逆转座子等。5.5.1 EMS突变体EMS处理生物材料可使DNA的鸟嘌呤第六位酮基烷化而形成O6-乙基鸟嘌呤，而O6-乙基鸟嘌呤可以与腺嘌呤配对而不能与胞嘧啶配对。因

23、此，原来DNA中的G-C对通过随后的修复变为A-T。通常EMS诱发突变99%为C/T突变，导致C/G变为T/A碱基替换。5.5.2 快中子突变体电离辐射是原子核发生衰变时所放出的射线，种类很多，主要有：射线，其本质是氦的原子核，穿透能力弱，在生物组织中穿透只有几十微米；射线，一种电子流，其穿透能力较粒子强，在生物组织中达数个毫米；射线，有时也称为光子，是不带电的粒子，比、粒子小，有很强的穿透能力；n射线，也就是中子流，不带电，几乎不能与原子的电子相互作用，只能和原子核相互作用，一般中子源发出的中子为快中子，能量比较高，质量小，速度快，穿透能力极强。5.5.3 T-DNA标签突变体T-DNA标签

24、技术是以农杆菌介导的遗传转化为基础的一种插入突变研究方法。由于农杆菌的寄主范围较广,转化技术成熟,故是创造插入突变体的有效途径。5.5.4 转座子标签突变体由于转座子活跃的转座活性能导致高频率的基因突变而被广泛应用与病毒、细菌、酵母、果蝇、拟南芥菜、水稻等物种的突变体创制与基因功能研究。3. RNAi通过哪些机制控制基因的表达？实践中有何应用？通过各种途径产生的dsRNA进入宿主细胞，由其细胞质中的核酸内切酶Dicer将dsRNA切割成多个具有特定长度和结构的小片段RNA，即siRNA。该siRNA在细胞内RNA解旋酶的作用下可解链成正义链和反义链，继之由反义siRNA再与体内一些酶和蛋白质（

25、包括内切酶、外切酶和解旋酶等）结合形成RNA诱导的沉默复合体（RISC）。研究表明RNA诱导的沉默复合体有多种成员，并使其激活。RISC具有RNA切割的特点。与RISC结合的双链siRNA通过变构释放出和mRNA序列相同的片段，活化的RISC在保留的反义单链RNA引导下与mRNA的靶位点结合，在与siRNA反义链互补结合的mRNA中间切断mRNA，被切段的mRNA随即降解失去翻译活性。由dsRNA加工产生的siRNA可能数量很多，有些还可能不完全配对，它与RISC结合后可与mRNA 3非翻译区结合，通过结合poly(A)的PABP与eIF-4F作用，抑制翻译的起始；RISC同样可再进入细胞核，

26、在该dsRNA的引导下诱导靶基因的启动子DNA发生甲基化，即RNA指导下的DNA甲基化使其不能转录而沉默；或者RISC在siRNA引导下通过RDRP募集组蛋白修饰因子，使H3K9甲基化，从而导致基因附近形成异染色质而是基因沉默。siRNA还有一个扩增过程，即由siRNA导致mRNA切断后，含polyA的mRAN后半段会在核酸酶的作用下从5到3外切而降解，而含帽子的mRNA前半段在依赖于RNA的RNA聚合酶的作用下合成双链。该双链RNA又可作为Dicer的底物，产生更多的siRNA，从而使siRNA序列扩散到mRNA的多处，产生广泛的有效的基因沉默现象。RANi干涉将成为基因功能研究的一把利器，

27、也是基因表达调控、基因治疗的一种重要手段。4. DNA甲基化是如何在转录水平上抑制基因表达的？直接干扰特异转录因子与各自启动子结合的识别位置 DNA的大沟是许多蛋白因子与DNA结合的部位，胞嘧啶的甲基化干扰转录因子与DNA的结合。许多转录因子，如AP-2和E2F等能识别含CpG的序列，且对其甲基化程度非常敏感，当CpG上的C被甲基化后，转录即被抑制转录抑制复合物干扰基因转录 甲基化DNA结合蛋白与启动子区内的甲基化CpG岛结合，再与其它一些蛋白共同形成转录抑制复合物(transcriptional repression complex, TRC)，阻止转录因子与启动子区靶序列的结合，从而影响基

28、因的转录。已经鉴定了甲基化胞嘧啶结合蛋白1和2(MeCP1和MeCP2)及甲基化DNA结合蛋白（MBD）等转录抑制复合物。MeCP1是一个蛋白复合体，但不稳定，主要由MBD3、MBD2、HDAC1/2和RbAp46/48 (Rb-associated histone-binding protein 46/48)等所组成。MeCP1的抑制作用比较弱，需要与含12个甲基化CpG的位点结合，缺乏MeCP1的细胞其基因组内甲基化基因的抑制作用减弱。MeCP2在细胞中比MeCPl丰富，转录抑制作用比较强，可与单个甲基化的CpG碱基对结合。它含有2个结构域，即染色体定位必需的甲基化CpG结合结构域和在一定

29、距离内可抑制启动子转录的转录抑制结构域(transcriptional-repression domain，TRD)。MeCP2也可以与转录因子竞争结合位点，通过不依赖于组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)的方式抑制基因的转录。与DNA甲基转移酶一样，MeCP2对胚胎干细胞的存活不是必需的，但对胚胎发育是必需的。MeCP2能募集(recruitment)组蛋白去乙酰化酶，说明DNA甲基化和组蛋白乙酰化之间有一定的联系。组蛋白去乙酰化酶能提高转录抑制因子Sin3的活性，其活性增强会引起基因的失活。MeCP2 以甲基化依赖的方式结合到染色质上，通过转录抑制结构域与S

30、in3A-HDAC抑制复合体紧密联系。该复合体包含至少7 种蛋白，如转录抑制子Sin3、HDAC1和HDAC2等(图9-6)。通过改变染色质结构而抑制基因表达 DNA甲基化与组蛋白去乙酰化正相关，而乙酰化修饰正是调节基因表达的另一重要方式。染色质构型的变化伴随着组氨酸的乙酰化和去乙酰化，许多乙酰化和去乙酰化酶本身就分别是转录增强子蛋白和转录阻遏物蛋白。DNA失活的区域处于高度甲基化状态，同时又富含低乙酰化组氨酸。CpG二聚体中胞嘧啶甲基化是高等真核生物基因组的主要特征。一般来说，在基因启动子区的DNA甲基化伴随着基因沉默5. 真核生物CG岛的甲基化状态与基因的表达活性的关系如何？9.3.3 D

31、NA甲基化的转录抑制机制直接干扰特异转录因子与各自启动子结合的识别位置 DNA的大沟是许多蛋白因子与DNA结合的部位，胞嘧啶的甲基化干扰转录因子与DNA的结合。许多转录因子，如AP-2和E2F等能识别含CpG的序列，且对其甲基化程度非常敏感，当CpG上的C被甲基化后，转录即被抑制转录抑制复合物干扰基因转录 甲基化DNA结合蛋白与启动子区内的甲基化CpG岛结合，再与其它一些蛋白共同形成转录抑制复合物(transcriptional repression complex, TRC)，阻止转录因子与启动子区靶序列的结合，从而影响基因的转录。通过改变染色质结构而抑制基因表达 DNA甲基化与组蛋白去乙酰

32、化正相关，而乙酰化修饰正是调节基因表达的另一重要方式。染色质构型的变化伴随着组氨酸的乙酰化和去乙酰化，许多乙酰化和去乙酰化酶本身就分别是转录增强子蛋白和转录阻遏物蛋白。DNA失活的区域处于高度甲基化状态，同时又富含低乙酰化组氨酸。CpG二聚体中胞嘧啶甲基化是高等真核生物基因组的主要特征。一般来说，在基因启动子区的DNA甲基化伴随着基因沉默。 6. 端粒及其生物学意义端粒是线状染色体末端的DNA重复序列，是真核染色体两臂末端由特定的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发生融合，保证每条染色体的完整性。端粒是短的多重复的非转录序列（在人和酵母中该序列为：TTAGGG）及一些结合蛋白组成特

33、殊结构。一个基因组内的所有端粒都是由相同的重复序列组成，但不同物种的端粒的重复序列是不同的。除了提供非转录DNA的缓冲物外，它还能保护染色体末端免于融合和退化，在染色体定位、复制、保护和控制细胞生长及寿命方面具有重要作用，并与细胞凋亡、细胞转化和永生化密切相关。当细胞分裂一次，每条染色体的端粒就会逐次变短一些，构成端粒的一部分基因约50200个核苷酸会因多次细胞分裂而不能达到完全复制（丢失），以至细胞终止其功能不再分裂。因此，严重缩短的端粒是细胞老化的信号。在某些需要无限复制循环的细胞中，端粒的长度在每次细胞分裂后被能合成端粒的特殊性DNA聚合酶-端粒酶所保留。稳定染色体末端结构，防止染色体间

34、末端连接，并可补偿滞后链5'末端在消除RNA引物后造成的空缺。 组织培养的细胞证明，端粒在决定动植物细胞的寿命中起着重要作用，经过多代培养的老化细胞端粒变短，染色体也变得不稳定。染色体由于融合、降解、重排而形成不稳定结构从而威胁到DNA的正确复制和细胞生存，端粒的存在能够保护染色体免于化学修饰、被核酸降解以及因端端作用而产生的威胁。 端粒使染色体末端区域形成异染色质，在细胞进行减数分裂的过程中结合到核膜一特定区域，使得染色体寻找同源染色体启动和配对的过程更加容易，并且保证了染色体分离的正确性1013。 在细胞有丝分裂的过程中，端粒会随着分裂次数的增加逐渐缩短，当端粒缩短到一定程度时便无

35、法继续维持染色体的稳定，细胞最终死亡，故而能够根据端粒的长度预测细胞的寿命。但是在生殖细胞中，端粒的长度不随细胞分裂而缩短，推测是由于生殖细胞中富含端粒酶的缘故。名词解释：DNA甲基化（DNA methylation）:是指由DNA甲基化转移酶介导，催化甲基基团从S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶的C-5位点转移的过程。ENCODE计划(The Encyclopedia of DNA Elements Project)：即“DNA元件百科全书计划”，简称ENCODE计划，是在完成人类基因组全序列测定后的2003年9月由美国国立人类基因组研究所（National Human Genome Research

36、 Institute，NHGRI）组织的又一个重大的国际合作计划，其目的是解码基因组的蓝图，鉴定人类基因组中已知的和还不知功能的多个物种的保守序列等在内的所有功能元件。ENCODE计划的实施分为3个阶段：试点阶段（ a pilot phase）、技术发展阶段（a technology development phase）和生产阶段（a producttion phase）。gRNA (guide RNA)：既指导”RNA(gRNA，guide RNA)，能通过正常的碱基配对途径，或通过GU配对方式与mRNA上的互补序列配对，指导编辑的进行。GT-AG规律（GT-AG rule）：真核生物所有编

37、码蛋白质的结构基因，其RNA前体在内含子和外显子交界处有两个较短的保守序列，内含子的左端均为GT，右端均为AG，此规律称GT-AG规律。miRNA：即小RNA，长度为22nt左右，5端为磷酸基团、3端为羟基。miRNA广泛存在于真核生物中，不具有开放阅读框架，不编码蛋白质，其基因的转录产物是发夹状结构，在RNase酶切后以双链形式存在，是近几年在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码 RNA，它们主要参与基因转录后水平的调控。RNA编辑(RNA editing) :是指通过碱基修饰、核苷酸插入或删除以及核苷酸替换等方式改变RNA的碱基序列的转录后修饰方式。RNA诱导的沉默复合体（RNA In

38、duced Silencing Complex，RISC）：与siRNA结合后可识别并切断mRNA。RNA指导的DNA甲基化（RNA Directed DNA Methylation RDDM）：活性RISC进入核内，指导基因发生DNA的甲基化。密码子摆动假说（wobble hypothesis）：密码子的第1，2位核苷酸（53）与反密码子的第2，3核苷酸正常配对；密码子的的第3位与反密码子的第1位配对并不严谨，当反密码子的第1位为U时可识别密码子第3位的A或G，而G则可识别U或C，I（次黄嘌呤）可识别U或C或A。 比较基因组学（comparative genomics）：是一门通过运用数理理

39、论和相应计算机程序，对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列顺序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特征以及物种进化关系等生物学问题的学科。表观遗传变异（epigenetic variation）:基因的碱基序列未发生改变，而是由于DNA甲基化，组蛋白的乙酰化和RNA编辑等修饰导致基因活性发生了变化，使基因决定的表型发生变化，且可遗传少数世代，但这种变化是可逆的。超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。沉默子（silencer）：一种转录负调控元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起

40、阻遏作用。特点很象增强子，但不增强转录，而是减弱转录，故称负增强子。 代谢组学(metabolomics)：是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。端粒(telomere)：是由独特的DNA序列及相关蛋白质组成的线性真核染色体的末端结构，它具有防止末端基因降解、染色体末端间的粘连和稳定染色体末端及其精确复制等功能。反向遗传学 （reverse genetics）：是从改变某个感兴趣的基因或蛋白质入手，然后去寻找相关的表型变化。反转座子（retroposon）或“反转录转座子（retrotransposon）”:先转录为RNA再反转录成DNA而

41、进行转座的遗传元件。核酶（ribozyme）:具有催化活性的RNA, 即化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子, 有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核心启动子（core promoter）：是指在体外测定到的由RNA pol进行精确转录起始所要求的最低限度的一套DNA序列元件。化学基因组学(chemogenomics)：它是作为后基因组时代的新技术,是联系基因组和新药研究的桥梁和纽带。它指的是使用对确定的靶标蛋白高度专一的小分子化合物来进行基因功能分析和发现新的药物先导化合物。基因组印迹(genomic imprinting) :也称作基因印迹(gene impringting)，是一种新发现的非孟德尔遗传现象，指来自双亲的某些等位基因在子代中呈现差异性表达的现象。程序性细胞死亡/凋亡（programmed cell death