基因组学
1.基因组学包括那些研究内容？
（1）结构基因组学：通过基因组作图、核苷酸序列分析，研究基因组结构，确定基因组成、基因定位的科学
基因组测序：⾸先将整个基因组的DNA分解为⼀些⼩⽚段，然后将这些分散的⼩⽚段逐个测序，最后将测序的⼩⽚段按序列组装
基因组作图：在长链DNA分⼦的不同位置寻特征性的分⼦标记，绘制基因组图。根据分⼦标记可以准确⽆误地将已测序的DNA⼩⽚段锚定到染⾊体的位置上。
（2）功能基因组学：利⽤结构基因组学提供的信息和产物，在基因组系统⽔平上全⾯分析基因功能的科学。
功能基因组学的研究内容：(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，分析基因产物之间的相互作⽤关系，绘制基因调控⽹络图。
（3）⽐较基因组学：研究不同物种之间在基因组结构和功能⽅⾯的亲源关系及其内在联系的学科。
⽐较基因组学的研究内容:：（1）绘制系统进化树，显⽰进化过程中最主要的变化所发⽣的时间及特点。据此可以追踪物种的起源和分⽀路径。(2)了解同源基因的功能。(3)对序列差异性的研究有助于认识产⽣⼤⾃然⽣物多样性的基础。
2.基因组学的历史变⾰与发展趋势？
（⼀）1900年代以前：前遗传学时代（1）物种进化的⾃然选择学说——达尔⽂进化论。（2）1865年G.Mendel发表豌⾖杂交实验结果，提出了遗传学的两⼤遗传规律—分离规律和独⽴分配规律，并认为是⽣物体内的遗传因⼦或遗传颗粒控制⽣物性状
（⼆）1900—1950年代：经典遗传学时代标志：1900年，孟德尔遗传规律再发现标志着遗传学的诞⽣）⼈们开始把控制⽣物遗传性状的遗传单称为基因。⽣命科学的研究基本都是围绕着基因来进⾏。
（三）1950—1990年代：分⼦⽣物学时代（前基因组学时代）标志：Watson & Crick 的DNA 双螺旋结构的发现[《Nature》1953.4.25]，标志着分⼦⽣物学时代的开始 F.Crick根据DNA 的X射线衍射图谱，提出了DNA双螺旋结构模型，解释基因复制的机制，从⽽真正开始从分⼦⽔平上研究⽣命活动。⽣物学研究也从此进⼊了分⼦⽣物学时代。
（四）1990—2000年代：基因组学时代标志：⼈类基因组计划的实施标志着基因组学时代的开始 1.⼈类基因组计划2.HGP的内容、任务与进展
（五）2001—后基因组学时代标志：功能基因组学、蛋⽩质组学的兴起标志着后基因组学时代的开始
1.限制性⽚段多态性：当使⽤某种限制性内切酶酶切不同个体的基因组DNA分⼦后，个体之间酶切⽚段长度的差异性即限制性⽚段多态性
RFLP的遗传基础：限制性内切酶具有特异的识别序列和切点
不同个体DNA分⼦存在个别碱基的差异，如果这种差异正好位于某种限制性内切酶的特异性识别序列上，将会失去或增加⼀个酶切位点，从⽽改变酶切后形成的特定DNA⽚段的⼤⼩。
2⼩卫星DNA与微卫星DNA有什么共性和区别？
区别：微卫星⼩卫星
存在部位染⾊体任何区域近端粒和近着丝粒
⼴泛存在于内含⼦、基因
间隔区、启动⼦
重复单位长度1～6bp 6～70bp
重复次数10～60 ⼏～⼏百
总序列长度⼏⼗～⼏百0.5～30kb
重复单位变异程度10-4～10-5 5×10-2
存在数⽬5万～50万有限，有些染⾊体⽆
约10kb中有⼀个
约占基因组10%
探针更易合成
共性：串联重复序列，产⽣于重复序列的可变排列，同⼀位点重复序列的重复次数不同，表现出dna序列的长度变化，具有多等位性
3.单核苷酸多态性为什么具有很好的应⽤价值？
定义：指基因组内特定核苷酸位置上存在两种不同的碱基，其中⼀种在体中的频率不⼩于1%的现象。
应⽤价值：(1)基因频率容易估计，多为⼆等位基因型（2）分布密度⾼，基因组中再分布较微卫星⼴（3）位于基因编码区的SNP能影响蛋⽩质结构，可能代表疾病遗传机理（4）遗传稳定性⾼于微卫星DNA(5)可构成SNP单倍型（6）易于检测⾃动化，通过简单的“+/-”进⾏基因分型。
4.表观遗传学修饰的种类和遗传机理？
定义：研究在基因的核苷酸序列不发⽣改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的⼀门遗传学分⽀学科。机制：基因组含有两类遗传信息，⼀类是指导蛋⽩质合成的遗传信息，另⼀类是表观遗传学信息，即何时、何地表达遗传信息
（1）X染⾊体剂量补偿：在雌性哺乳动物中，两条X染⾊体有⼀个是失活的，称为X染⾊体的剂量补偿机理：X染⾊体的失活状态需要表观遗传修饰，如DNA甲基化来维持。这种失活可以通过有丝分裂或减数分裂遗传给后代（2）DNA甲基化：甲基化是基因组DNA ⼀种主要的表观遗传修饰形式，是调节基因组功能的重要⼿段机理：位于启动⼦部位的CpG 富集区域甲基化⼀般会抑制转录，从⽽抑制表达（3）基因组印记：来⾃双亲的某些等位基因，在⼦代的表达不同，有些只有⽗源的基因有转录活性,⽽母源的同⼀基因则始终处于沉
默状态，另⼀些基因的情况则相反。这⼀现象称为基因组印记（4）⾮编码RNA：按⼤⼩分为长链⾮编码RNA和短链⾮编码RNA。长链⾮编码RNA常在基因组中建⽴单等位基因表达模式，对染⾊质结构的改
变发挥重要作⽤。短链RNA在基因组⽔平对基因表达进⾏调控，介导mRNA的降解，诱导染⾊质结构改变，决定细胞分化命运。短链RNA：⼩⼲扰
RNA(siRNA)、微⼩RNA(microRNA)
1.基因组遗传图绘制的遗传基础是什么？有哪些作图⽅法？
连锁分析是遗传作图的基础。（1）在同⼀条染⾊体上的基因间表现出遗传连锁；
（2）部分连锁与重组：减数分裂时同源染⾊体发⽣交换；两个彼此靠近的基因之间因交换⽽分离的频率，要⽐相互远离的两个基因之间发⽣分离的频率要⼩。（3）重组率可成为测量基因之间相对距离的尺度，只要获得不同基因之间的重组率，就可绘制⼀份基因位于染⾊体上相对位置的地理图。（4）基因间交换（去连锁）的概率与它们在染⾊体上的距离成正⽐例。两个基因距离越远，发⽣交换的机会越多⽅法：育种试验（两点测交和三点测交）、家系连锁分析、⾮减数分裂分析
2.基因组物理图绘制的遗传基础是什么？有哪些作图⽅法？
物理图作图⽅法：（1）限制性酶切作图：切成⽚段，根据重叠序列确定酶切⽚段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离。（2）荧光原位杂交（FISH）作图：将分⼦标记与完整染⾊体杂交来确定标记的位置。（3）序列标记位点（STS）作图：通过对基因组⽚段进⾏PCR和杂交分析，来对短序列进⾏定
位作图
3.⼈类基因组测序的两个策略？
（1）随机测序战略—全基因组鸟法（从下⾄上）先随机将整个基因组打碎成⼩⽚段进⾏测序，最终利⽤超级计算机根据序列之间的重叠关系进⾏排序和组装，并确定它们在基因组中的正确位置。（2）以物理图为基础的（从上⾄下），以⼤⽚段克隆为单位的定向测序战略（公共领域测序）两者的最⼤区别在于是否依赖于基因组作图。定向测序战略—逐个克隆法/克隆重叠法对于⼤基因组⽽⾔，可以先将基因组DNA分解为若⼲个较⼤的DNA ⽚段，构建基因组⽂库。每个⼤⽚段克隆可以独⽴进⾏鸟法测序，亦可以组建重叠后进⾏鸟法测序。因此称为克隆重叠测序法。对连续克隆系中排定的YAC克隆逐个进⾏亚克隆测序并进⾏组装：遗传图-物理图-亚克隆测序-计算机拼装。理想状况下，整条染⾊体就是由⼀个完整的重叠构成
4.⼈类基因图谱有哪些主要特征？
⼈类基因组研究结果：(1)⼤⼩：31.647亿bp，个体差异只有0.01% (2) 基因总数为2～3万。
(3)1号染⾊体已定位基因数最多（2968），Y染⾊体最少（231）。第22号已定位679个基因，这些基因主要与先天性⼼脏病、免疫功能低下和多种恶性肿瘤等有关。(4)⼈类基因组中存在“热点”和⼤⽚“荒漠”。
(5)基因组上⼤约有1／4的区域没有基因的⽚段。紧邻基因富集区处常有GC重复区，可调节基因活性。(6)35.3％的基因包含重复序列。重复顺序没有编码功能，参与染⾊体的结构形成和动态变化。(7)⼀个基因可产⽣多种蛋⽩质。⼈类基因数约为线⾍或果蝇两倍，蛋⽩质为三倍以上。(8)对⽩、⿊、黄三⼈种进⾏⼤样本的全基因组测序和序列⽐较。第⼀个黄种⼈基因组序列为“炎黄⼀号”
8.基因组单体型图绘制的原理是什么？
HapMap的科学基础是染⾊体上的SNP“板块”（block）结构。即：SNP在⼀段染⾊体上是成组遗传的，每个板块在进化上⾮常保守，在多世代的传递中极少发⽣DNA重组，其SNPs 的构成在单个染⾊体上的模式，即单体型。
第四章基因组序列的诠释
1.哪些DNA序列组成特点可作为判别基因的依据？
（1）ORF 2.密码⼦偏爱性3.外显⼦-内含⼦边界4.上游调控序列5.其他序列特征
2.举例说明基因功能分析有哪些⼿段？
（1）利⽤计算机分析基因功能：同源基因⼀般不会有完全⼀致的核苷酸序列。当⼀个新基因的序列被
确认后，根据同源性可以从数据库中查已知序列的同源基因。根据进化的相关，可以根据已知的同源基因推测新基因的功能。同源性分析可以给出整个基因或其中某⼀区段功能的有关信息。
（2）实验分析确定基因功能-------基因失活 1.基因敲除：最简单的基因失活⽅法，⽤⼀段⽆关的DNA⽚段来取代⽬标基因。主要原理：⽤⼀段⽆关的核苷酸序列取代⽬标基因的中间序列，并将其导⼊⽣物体内或⽬的细胞内，如果该基因所控制的表型变化了，就从反⾯验证了⽬标基因的功能。2.RNAi 技术：RNA⼲扰是通过双链RNA的介导，特异性地降解相应序列的mRNA，从⽽阻断相应基因表达的转录后⽔平的基因沉默机制3.转座⼦插⼊突变：转座⼦随机插⼊功能基因内，使其失活，也可以⽤于基因功能研究。
实验分析确定基因功能----------基因的过表达通过增加基因的拷贝数和采⽤强启动
⼦促使基因超表达，致使受体表现出⽣长与发育的异常，来研究基因的功能.
（3）其他的基因功能研究⽅法噬菌体展⽰：将外源DNA⽚段与噬菌体外壳蛋⽩基因融合后，以融合蛋⽩的形式定位在噬菌体表⾯。被展⽰在噬菌体的表⾯的多肽或蛋⽩可保持相对的空间结构和⽣物活性。酵母菌双杂交：真核⽣物中，转录因⼦与基因上游的特定DNA 序列结合，然后激活RNA聚合酶，起始RNA的转录。转录因⼦有2个重要的功能区域，⼀个与启动⼦区域的DNA序列结合，另⼀个与RNA聚合酶的激活有关。有些转录因⼦中的这2个⽚段即使分割开来，仍然可以在同⼀个细胞内相互作⽤，装配
成⼀个完整的、有功能的转录因⼦。
第⼋章分⼦杂交与印迹技术
1.⽐较Southern杂交、Northern杂交和Western杂交的相同点、不同点？
（1）Southern 印迹杂交：⽤DNA作为探针杂交DNA，检测⽬标DNA存在与否。即DNA 与DNA的杂交，将电泳分离的待测DNA⽚段转印并结合到⼀定的固相⽀持物上，然后⽤标记的DNA探针检测待测DNA的⼀种⽅法。
（2）Northern 印迹杂交：⽤DNA或RNA探针杂交RNA.检测⽬标RNA存在与否。.将待测RNA样品经电泳分离后转移到固相⽀持物上，然后与标记的核酸探针进⾏固—液相杂交，以检测RNA（主要是mRNA）的⽅法。
（3）Western 印迹杂交:⽤抗体和⽬的蛋⽩结合进⾏杂交，检测⽬标蛋⽩存在与否
⼤致过程：
（1）酶切DNA，凝胶电泳分离各酶切⽚段，然后使DNA原位变性
（2）将DNA⽚段转移到固体⽀持物上
（3）预杂交滤膜，掩盖滤膜上⾮特异性位点
（4）让探针与同源DNA⽚段杂交，然后漂洗除去⾮特异性结合的探针
（5）通过显影检查⽬的DNA所在的位置
不同点：
(1)S杂交探针是DNA,Northern杂交探针是DNA或RNA, Western杂交探针是抗体
(2)S杂交⽤于分析DNA.Northern杂交⽤于分析RNA,Western杂交⽤于分析蛋⽩质
(3)S杂交电泳分离使⽤的是琼脂糖凝胶电泳，Western杂交电泳分离使⽤的是聚丙烯酰胺凝胶电泳(4)S杂交先电泳后变性，⽽R是先变性后电泳(5)S是碱变性，⽽N采⽤甲醛、⼄⼆醛。⼆甲基亚砜等变性，因采⽤碱变性会使RNA⽔解(6)W杂交显⾊⽤标记的⼆抗
第五章基因组的分化与分⼦系统学
1.基因组进化的分⼦基础？
突变和重组是导致基因组不断变化的分⼦基础和主要因素突变：基因组中⼩区域内核苷酸序列的改变重
组：染⾊体区段或DNA分⼦之间的交换与重组，涉及染⾊体区段或DNA序列之间新的连锁关系。转座：是基因组进化的⼀种重要⽅式，⼏乎出现于所有⽣物中。转座不属于重组，但是利⽤了重组
2.基因组可通过哪些⽅式产⽣新基因？
（1）基因倍增之后的趋异-新基因产⽣的主要⽅式单个基因的倍增，单条或部分染⾊体倍增，整个基因组的倍增（2）外显⼦洗牌结构域倍增，结构域重排（3）从其它物种获得新基因细菌的接合转化、不同物种的异源多倍化，逆转录病毒，转座元件
3.⽣物多样性的遗传基础和分⼦机制？
遗传基础-基因组的变异（1）结构域洗牌产⽣新基因（2）基因重复产⽣基因家族（3）基因表达具有时空特异性（4）特定组织细胞启动不同基因的表达（5）基因⽣物学的扩展
分⼦机制:(1)⽣物⼤分⼦的多样性(2)蛋⽩质编码序列中简单串联重复序列的扩张与快速的形态变异有关
4.哪些证据说明现代⼈起源于⾮洲古⼈类？
所有现代⼈线粒体都来⾃⼀个祖先的线粒体，它存在于14万⾄29万年前之间。因为这个祖先基因组可能位于⾮洲，因此将提供这个线粒体的先祖称为线粒体夏娃(线粒体只能通过母性遗传)，她也⼀定在⾮洲。⼈类Y染⾊体多态性数据也⽀持线粒体夏娃的假说。
和线粒体DNA⼀样，Y染⾊体的⾮重组区也是典型的单倍型，其中所含有的SNP中隐藏着⼤量有关⼈类进化的线索：①Y染⾊体⾮重组区在⼆倍体细胞中不存在同源拷贝，因⽽不发⽣交换重组事件。②由于避免了重组事件的⼲扰，位于Y染⾊体⾮重组区的SNP集中了曾经发⽣过的所有变异③SNP突变率较低，能忠实地记录进化事件。④Y染⾊体以单倍体形式存在，其有效体远⼩于⼆倍体常染⾊体，较易产⽣⼈特异性单倍型
第九章转基因动物
1.动物基因⼯程常⽤的载体必须具备的功能，及其分类？
（1）携带外源基因并能够包装成病毒颗粒2.介导外源基因的移动与表达3.不会导致机体产⽣疾病4⽬前采⽤的有腺病毒，缐相关病毒和反转录病毒
染体多态性2.制备转基因动物常⽤的⽅法有哪些？
受精卵雄原核显微注射法，胚胎⼲细胞法，逆转录病毒感染法，体细胞核移植法，精⼦载体法
3.转基因动物制备的主要环节？
获取外援⽬的基因--------重组载体导⼊⽣殖细胞或胚胎⼲细胞---------选择体外培养系统和宿主动物--------转基因胚胎的发育及鉴定--------筛选所得的转基因动物
4.理解转基因动物的优势，局限和危险性？
危险性：转基因动物性⾷品对⼈体健康的直接或间接影响，对⾃然界⽣态平衡以及物种多样性的影响，转基因动物技术带来的伦理道德问题问题：1、制作转基因动物效率低2、外源基因在宿主基因组中的⾏为难以控制3、转基因表达⽔平低优势：研究基因功能的最好模式，建⽴多种疾病的动物模型，研究发病机制和办法，改善⽣物⽣产性能，提⾼⽣物育种效率，作为医⽤或⾷⽤蛋⽩的⽣物反应器
1.重组DNA技术的基本步骤是什么？
（1）获得⽬的基因（2）酶切与克隆载体连接，形成新的重组DNA分⼦（3）⽤重组DNA 分⼦转化受体细胞，并能在受体细胞中复制和遗传4）对转化⼦筛选和鉴定（5）对获得外源基因的细胞或⽣物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物
3重组DNA技术的⽤途？
鉴定和研究新的疾病相关基因，构建基因组DNA⽂库和CDNA⽂库等，通过重组DNA技术⽣产重组蛋⽩质或多肽类药物，⽣产基因⼯程抗体药物，基因，在疾病预防中的应⽤为例：制备核酸探针，制备重组抗原，⽣产相应抗体，检测受试者是否存在其抗体，基因⼯程抗体制备简单，成本低廉应⽤⽅式多样，如⼩分⼦的单链抗体带上同位素或荧光标记后⽤于肿瘤的体内定位显像诊断等。
4.重组DNA技术在提⾼⼈类⽣存质量和维护⽣态环境⽅⾯的潜在价值？
利⽤重组DNA技术培育的“指⽰⽣物”能⼗分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染⽽⼤量死亡，甚⾄还可以吸收和转
化污染物。⽤于被污染环境的净化：（1）通常⼀种细菌只能分解⽯油中⼀种烃类（2）基因⼯程培育成功的“超级细菌”却能分解⽯油中的多种烃类化合物（3）有的还能吞⾷转化汞、镉等重⾦属，分解DDT等毒害物质。转基因动物，提⾼畜牧业产品质量，转基因农作物，改善农作物抗逆性，转基因药物的开发，提⾼医疗卫⽣条件等。
第⼗章⽣物芯⽚技术
1.⽣物芯⽚⼯作原理：⽣物分⼦之间特异性的相互作⽤
2.基因芯⽚（DNA芯⽚）：将DNA分⼦固定于⽀持物上，根据碱基互补配对，与被标记的样品分⼦杂交、检测和分析。
⼯作原理：变性DNA 加⼊探针后在⼀定温度下退⽕，同源⽚段之间通过碱基互补形成双链杂交分⼦。
操作过程：芯⽚⽅阵的构建，样品的制备，⽣物分⼦反应，信号的检测
制备总RNA→mRNA经RT-PCR⽤Cy3（正常对照组）和Cy5（实验组）荧光标记⽬的基因，得到cDNA探针→混合标记探针→与表达谱芯⽚上核苷酸⽚段（或基因）杂交→扫描→分析杂交结果→结论
第七章pcr技术及其相关技术的发展和应⽤
1.聚合酶链式反应PCR：是⼀种模拟天然DNA复制过程的核酸体外扩增技术。它是在体外条件下，利⽤DNA聚合酶通过多次循环的合成反应催化⼀段特异DNA⽚段的合成。
2.PCR技术的核⼼思想是什么？
PCR类似于DNA的体内复制。其基本步骤为变性、退⽕和延伸。
1）变性：模板DNA经热变性，双链被解开，成为两条单链。2）退⽕：温度下降，变性DNA复性，使寡核苷酸引物即与模板DNA中所要扩增序列两端的碱基配对。3）延伸：在适宜条件下（包括DNA聚合酶和核苷酸单体），引物3”端向前延伸，合成与模板碱基序列完全互补的DNA链。
3..除了PCR技术，还有哪些核酸体外扩增的技术,⽐较其与PCR技术的优缺点?
逆转录，巢式，多重，反向，单侧引物，锚定，固定，突变，原位，免疫PCR
4.举例说明PCR技术在各领域的应⽤？
基础研究：基因克隆，DNA测序，分析突变疾病诊断：细菌、病毒、寄⽣⾍检测，诊断⼈类基因组⼯程：遗传图谱的构
建，DNA测序，表达图谱法医：犯罪现场标本分析肿瘤：各种肿瘤检测其他……
1.RNAi的作⽤机制是什么？
RNA ⼲扰(RNA interference, RNAi) 是指双链RNA (dsRNA) 分⼦引起的序列特异性的靶基因mRNA 降解, 阻⽌mRNA翻译，从⽽导致内源或外源靶基因沉默的⼀种机制。由同源转基因、RNA病毒和双链RNA 等诱导产⽣的⼀种特定序列的RNA 降解机制，其过程都由起始、效应和倍增三个阶段组成。
2.RNAi有哪些特点？
⾼特异性只降解与之序列相对应的mRNA，⽽其他mRNA的表达则不受影响
⾼效率与反义RNA技术相⽐，RNAi技术在低于反义核酸⼏个数量级的浓度下，就能使⽬标基因的表达降到极低⽔平甚⾄完全抑制
可控性研究基因功能时，与T-DNA和转座⼦技术相⽐，RNAi技术可以与细胞特异性启动⼦和可诱导系统结合使⽤，其抑制基因表达的时间可以随意控制在发育的不同时期或不同器官中，有选择地进⾏。
可传递性RNAi抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限，在不同细胞间长距离传递和维持，在某些⽣物中RNAi还可以传递到后代中去
3.siRNA的制备⽅法有哪些？
化学合成法，体外转录法，RNaseⅢ降解长⽚段dsRNA，siRNA表达载体，siRNA表达框架4.举例说明RNAi的应⽤？
（1）在功能基因组中的应⽤
由于RNAi具有⾼度的序列专⼀性，可以特异地使特定基因沉默，获得功能丧失或降低突变，因此RNAi可以作为⼀种研究基因功能的强有⼒⼯具，⽤于功能基因组的研究将功能未知的基因的编码区（外显⼦）或启动⼦区，以反向重复的⽅式由同⼀启动⼦控制表达。这样在转基因个体内转录出的RNA可形成dsRNA，产⽣RNA⼲扰，使⽬的基因沉默，进⼀步研究⽬的基因的功能。