1、1第九章 染色体畸变Deletion：缺少，染色体上某一区段及其所带的基因一起丢失的现象。Duplication：在正常染色体组的基础上，增加了额外的染色体部分的一种变异现象。Inversion：染色体某区段及其基因顺序发生 180o 倒转的变异现象。Paracentric inversion（臂内倒位）：倒位的一种。Pericentric inversion（臂间倒位）：倒位的一种。Translocation：一条染色体上的一个片段转移到非同源染色体上的一种变异现象。Pseudo-dominance：缺失导致。由于显性性状缺失，使得隐形形状表现为显性，导致假显性。Pseudo-linkage
2、：易位导致。1. 染色体结构变异有哪几种类型？deletion，duplication，inversion and translocation2. 每种结构变异的细胞学效应？Duplication：(1) 缺失与重复往往相伴出现； (2) 重复区段一般不包括着丝粒，如果有的染色体为双着丝粒，染色体不稳定；(3) 重复杂合体联会形成重复环，弧状结构是重复的部分。Inversion：（1 ）倒位杂合体在减数分裂同源染色体配对时，形成倒位环。 （臂内倒位的情况下，着丝粒在倒位环的外部；臂间倒位的情况下，着丝粒在倒位环的内部） ；（2）如果在倒位环内发生单交换，一半的配子是重组型的，将是不育的；另一半
3、配子是非重组型的，是可育的。Translocation：（1 ）染色体配对图象：T 字形（单向易位杂合体） ，十字型（相互易位杂合体） ；（2）配子育性：半不育性（所有易位杂合体） 。3. 每种结构变异的遗传学效应？Deletion：(1) 影响个体生活力: 影响程度和缺失区段大小、所含基因多少、重要程度、染色体倍性有关。缺失部分太大不能存活；一般缺失杂合体比纯合体生活力强一些；(2)缺失一般使配子败育，花粉尤其如此，所以一般通过雌配子传递。(3) 有时会出现假显性现象。Duplication：(1) 生活力降低：重复比缺失造成的影响小， 重复部分太大也会影响生活力甚至导致死亡；(2) 不致死
4、的重复可导致复杂表型，并具有剂量效应，同一基因重复次数越多表型效应越显著；(3) 位置效应：基因由于变换了在染色体上的位置导致表型效应发生改变；(4) 带有重复染色体的配子一般是不育的。Inversion：（1 ）倒位杂合体配子败育率上升，造成部分不育；（2）抑制或大大降低了倒位环内基因重组，倒位区段呈现很强的连锁关系。 （交换后配子死亡或活力严重降低，最终导致重组型配子数显著减少，使重组率大大降低，表现为强连锁关系） ；（3）靠近倒位圈的区段经常不能正常联会，导致交换机会下降。Translocation：（1 ）易位杂合体形成的配子中，一半可育一半不育，因此易位杂合体是半不育的；（2）改变基
5、因间连锁关系，原来连锁的基因由于易位成为独立遗传，而原来独立遗传的基因由于易位成为连锁遗传。易位杂合体容易出现假连锁现象。4. 什么是单体、缺体、三体？它们是怎样产生的？减数分裂不正常，同源染色体不联会或联会后不分离，产生 n-1, n+1 配子，正常情况下产生 n 配子。单体(2n-1) 是缺少一条染色体，缺体(2n-2)是却少一对染色体，三体(2n+1)是由于多出了一条染色体。2第十章 基因突变Mutant：含有突变基因的个体。Loss-of-function mutation：突变事件通常是破坏性的，删除或改变了基因的关键功能区，使生物体对某种表型的功能丧失。Genomic imprin
6、ting：基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代的过程中发生了修饰，使来源于父母本的等位基因在子代会有不同的表达特性。这种修饰常常是由于 DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、非编码 RNA 的作用等引起的。Missense mutant：碱基替换的结果引起了氨基酸序列的变化。有些错义突变严重影响到蛋白质的活性，从而出现突变性状。Epigenetic variation：在基因序列未改变的情况下，生物体所表现出来的变异现象，称为表观遗传变异。Histone Code：组蛋白的单一修饰往往不能独立地发挥作用, 几种不同修饰的联合存在往往作为一种标志或语言, 被一系列
7、特定的蛋白所识别, 从而将这些标志或语言翻译成一种特定的染色质状态以实现对特定基因的调节。因此这些联合修饰也被称为组蛋白密码。1. 基因突变的 6 大特征？基因突变在生物界中是普遍存在的(普遍性，universality)；在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率是很低的（稀有性，rarity） ；基因突变发生的时期和部位是随机的（随机性，random） ；基因突变是不定向的，多方向的（多方向性，multi-direction） ；基因突变过程是可逆的（可逆性，reversibility） ；大多数基因突变对生物体是有害的（有利性和有害性 advantage and disadvantag
8、e） 。2. 基因诱发突变的分子机制？（紫外线、辐射、碱基类似物、碱基修饰物等）碱基类似物：（1）5-溴尿嘧啶和 T 很相似，仅在第 5 个碳元子上由 Br 取代了甲基，5-BU 有酮式，烯醇式两种异构体，可分别与 A 及 G 配对结合 。(2) 2-氨基嘌呤(2-AP) 也是碱基的类似物，有正常状态和稀有状态两种异构体，可分别与 T 和 C 配对结合。当 2-AP 掺入到 DNA 复制中时，由于其异构体的变换而导致 A T G：C。碱基修饰物：(1) 亚硝酸（introus acid, NA）有氧化脱氨作用，可使 A 和 C 脱氨后分别产生次黄嘌呤 H 和 U ，使 AT 转换成 GC ,
9、CG 转换成 AT 。 （2 ）羟胺只特异地和胞嘧啶起反应，在第4 个 C 原子上加-OH，产生 4-OH-C，此产物可以和 A 配对，使 CG 转换成 TA。3. 碱基替换后对遗传信息有什么影响？（1）同义突变 (same sense mutation): 由于密码的兼并性，碱基的替换并没有引起密码子所代表的氨基酸的改变。例如 GAU 变成 GAC 都是天冬氨酸。（2）无义突变（nonsense mutation）：某一碱基的改变使得某种氨基酸的密码变成了终止密码，多肽合成提前终止，基因产物没有活性。（3）错义突变（missense mutation）：碱基替换的结果引起了氨基酸序列的变化。
10、有些错义突变严重影响到蛋白质的活性，从而出现突变性状；有些错义突变产物仍有部分活性，使表性介于完全的突变型和野生型之间，称为渗漏突变（leaky mutation） ；还有的错义突变基本上不影响蛋白质活性，不表现明显的性状变化，称为中性突变（neutral mutation） 。中性突变和同义突变又称无声突变（silent mutation） 。4. 表观遗传变异的分子机制？1、DNA 甲基化：DNA 的甲基化是生物关闭基因表达的一种有效手段，也是印记遗传的主要机制之一；基因的去甲基化可能使得印记丢失，基因过度表达，甚至引起肿瘤或癌症的发生，如促3肿瘤生长因子 IGF2 基因过度表达引发大肠癌
11、。 DNA 甲基化与去甲基化是表观遗传的重要机制之一。2、 RNA 干扰：是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象，是指当细胞中导入与内源性mRNA 编码区同源的双链 RNA(dsRNA)时，该 mRNA 发生降解而导致基因表达沉默的现象，这种现象发生在转录后水平，又称为转录后基因沉默。是表观遗传的重要机制之一。3、组蛋白修饰与染色质改型：组蛋白（H1,H2A,H2B,H3,H4 ）可发生甲基化、乙酰化等修饰，修饰的组蛋白改变了与 DNA 双链的亲和性，从而改变染色质的疏松或凝集状态，或通过影响转录因子与启动子的亲和性来发挥对基因的调控作用。4第十一章 转座因子Genetic recombin
12、ation：a process by which a molecule of nucleic acid (usually DNA) is broken and then joined to a different DNA molecule.Homologous recombination：遗传重组发生于较大范围的同源 DNA 序列之间。例如真核生物非姐妹染色单体之间在减数分裂前期发生的交换等。需要蛋白质因子 RecA，不需要碱基序列的特异性。Transposon：这是一类较大的转座因子，通常几千 bp 以上，除带有转座作用有关的基因外，还带有其它一些基因，例如抗药性基因。Retrotransp
13、oson：真核生物的某些转座子，经 RNA 中间阶段逆转录为 cDNA，再进行转座。LINEs：are long interspersed elements (5kb) that are found in large numbers in eukaryotic genomes. They are transcribed to an RNA using an RNA polymerase II promoter that resides inside the LINE.SINEs：SINEs are short interspersed elements (500 bases) . SINEs
14、do not encode a functional reverse transcriptase protein and rely on other mobile elements for transposition.1. 转座因子一般有哪些基本特征？（从定义，结构，功能，结果等作答）转座因子从染色体的一个区段转移到另一个区段或者从一个染色体转移到另一个染色体上。不需要同源序列，不需要 RecA， 但需要转座酶，常伴随着复制。转座因子的转座可能导致插入突变，染色体突变和重组，产生新基因，增加变异，调节基因表达（启动子和增强子作用） ，造成同源序列整合等。2. Ac/Ds 系统是如何影响玉米籽粒
15、颜色的？玉米的 C 座位是一个产生紫色色素的结构基因，它附近的一个控制因子 D以一定的速率关闭C，使玉米籽粒不能产生紫色色素，而成为黄色。D S 从 C 附近跳开，C 所受的控制作用即被解除，玉米籽粒又变成紫色。而 DS 跳到远离 AC 处，或者 AC 本身跳开， DS 即不受 AC 的控制，它又可以发挥对结构基因 C 的抑制作用，使玉米籽粒成为黄色。这些控制因子跳动得如此之快，使得受它们控制的颜色基因时关时开，于是玉米籽粒便出现了斑斑点点。 3. 转座因子主要遗传学效应有哪些？引起插入突变。引起染色体畸变和 DNA 重排（主要是缺失和倒位） 。产生新的基因。增加变异，引起进化。调节基因表达（
16、转座子本身启动子和增强子的作用） 。造成同源序列的整合。5第十二章 核外遗传Extranuclear inheritance：由核外遗传物质引起的遗传现象(核外遗传、染色体外遗传) 。Maternal effect：由于母本核基因的产物积累在卵细胞中从而对后代表型产生影响的一种遗传现象。也就是下一代表现型受上一代母体核基因的影响。Male sterility：雄性不育 (male sterility)特征是雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但其雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。1 什么是核外遗传？核外遗传 细胞核遗传突变频率大正反交不一样基因通过雌配子传递不能进行遗传作图分离无规
17、律细胞间分布不均匀某些基因有感染性突变频率较小正反交一样基因通过雌雄配子传递能进行遗传作图有规律分离细胞间分布均匀无感染性2 核外遗传区别于细胞核遗传的主要特点有哪些？（遗传物质，遗传方式等）.正交和反交的遗传表现不同。.属于非孟德尔遗传,核外因子不能进行遗传作图。.细胞器基因组通过雌配子细胞质传给下一代。.由细胞质中的附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染，可传递给其它细胞。3 叶绿体和线粒体基因组的特点？叶绿体：裸露的闭合双链环状 DNA，多拷贝。大小在 120kb-160kb 左右。包含三类基因：Genes for genetic system；Gens for pho
18、tosynthesis；Genes for substance biosynthesis线粒体：1. 一个细胞里有许多个线粒体，而且一个线粒体里也有几份基因组拷贝，所以一个细胞里也就有许多个线粒体基因组。2. 不同物种的线粒体基因组的大小相差悬殊。已知哺乳动物的线粒体基因组最小，人、小鼠和牛的线粒体基因组全序列已经测定，都是 16.5 kb 左右。果蝇和蛙的稍大，酵母的更大(84kb)，而植物的线粒体基因组最大(可达 500kb 以上)。3. 哺乳动物的线粒体基因没有内含子，几乎每一对核苷酸都参与一个基因的组成，有许多基因的序列是重叠的，例如，人线粒体基因组全序列，只有 87 个 bp 不参与
19、基因的组成。现已确定有 13 个为蛋白质编码的区域，即细胞色素 b、细胞色素氧化酶的 3 个亚基、ATP 酶的 2 个亚基以及 NADH 脱氢酶的 7 个亚基的编码序列。另外还有分别编码 16SrRNA 和 12SrRNA 以及 22 个 tRNA 的 DNA 序列。4. 与细胞核 DNA相比，mtDNA 作为生物体种系发生的“分子钟”(molecular clock)有其自身的优点：突变率高，是核 DNA 的 10 倍左右，因此即使是在近期内趋异的物种之间也会很快地积累大量的核苷酸置换，可以进行比较分析；mtDNA 基本上都是来自卵细胞，所以 mtDNA 是母性遗传，具有相同mtDNA 序列
20、的个体必定是来自一位共同的雌性祖先。4 了解植物雄性不育株现象以及三系制种的方法。67第十三章 发育遗传Gene differential expression：不同（奢侈）基因在个体发育的不同阶段或不同部位被依次激活或阻遏的现象(基因表达的时间和空间特异性 )。Homeotic gene：控制个体的发育模式、控制组织和器官形成的一类基因。如果此类基因发生了突变，就会在胚胎发育过程中导致同形异位现象。ABC model of flowering：认为花的四个器官是由 ABC 三类基因决定，如单独表达 A 基因决定形成花萼，而 A 和 B 基因的结合决定形成花瓣， B 和 C 的结合决定形成雄蕊
21、， C 基因决定形成心皮。RNA interfering：正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象，是指当细胞中导入与内源性 mRNA 编码区同源的双链 RNA(dsRNA)时，该 mRNA 发生降解而导致基因表达沉默的现象。 Cell totipotency：是指个体的器官或组织中已分化的细胞具有再生成完整个体的遗传潜力。1. 举例说明细胞质在个体发育中的作用。（1）它可以直接控制某些性状的表现（例如叶绿体遗传和线粒体遗传） 。（2）细胞质和细胞核共同控制某些遗传现象（例如草履虫放毒型、植物雄性不育等） 。（3）细胞质物质能调节和制约核基因的活性， 相同细胞核在不同细胞质的影响下产生细胞的分化
22、。其中细胞质不等分裂起着重要作用，控制细胞的分化。例如：海胆受精卵和植物小孢子分裂后的分化可以说明这一点。2个体发育都具有时间特异性和空间特异性，如何从遗传学的角度理解时间特异性（temporal-specific）和空间特异性(spatial- specific)是由基因的差别表达（differential expression）所控制的。3 理解果蝇胚胎发育（3 类基因） 、植物花器官发育的遗传学原理。控制果蝇早期发育有三类基因：1、 母源基因(maternal gene)（母体的 mRNA 已事先储存在卵母细胞中）1) 影响前-后极性的基因bicoid (bcd) 前部群：负责头和胸的发
23、育。nanos (nos) 后部群：负责腹部的发育。torso 端部群：是负责卵的最前部（ 吻部）和最后部（尾节）的发育。已发现了 7 个基因，关键的基因是 torso2) 影响背腹极性的基因dorsal(dal )和 toll2、影响身体分节的基因1) 裂缺基因 (gap gene)受母源基因调控，第一批被表达的合子基因，将胚胎粗略分为几个大区域。gap 突变导致连续的若干体节消失。2） 配对规则基因（pair-rule ）受裂缺基因调控，使胚胎分成为明显的体节。这组基因的突变导致每隔一个体节就缺失一部分。 3）体节极性基因（segment polarity）受配对规则基因调控，决定胚胎每个
24、体节中细胞类型的特异化发育。突变引起每个体节特定部分区域的缺失。3、影响体节性质（segment identity）的基因：在胚胎体节的划分确定以后，同形异位基因接着负责确定每一个体节的特征结构。同形异位基因（同源异型基因 Homeotic gene）：控制个体的发育模式、控制组织和器官形成8的一类基因。如果此类基因发生了突变，就会在胚胎发育过程中导致同形异位现象。同形异位现象：某一器官异位生长，即本来不该出现该器官的位置出现了该器官，或者本来应该形成的正常结构被其他器官取代了。如多指、双头、多翅、多花瓣等。同形异位现象是由同形异位基因突变造成的。 认为花的四个器官是由三类基因决定，如单独表达
25、 A 基因决定形成花萼，而 A 和 B 基因的结合决定形成花瓣，B 和 C 的结合决定形成雄蕊，C 基因决定形成心皮；4 说明细胞全能型的遗传基础及其应用。细胞全能性的遗传基础是由于细胞内含有本物种全套遗传物质。应用：植株组织培养、动物克隆9第十四章 基因组学Forward genetics：通过生物体或细胞的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能。简单讲，就是研究突变表型以确定突变基因的传统遗传学方法。Reverse genetics：首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找有关的表型变化。简单地说，反向遗传学
26、则是从基因变化研究表型变化，是由里及表的认知路线。 Map-based cloning：是正向遗传学分离基因的方法。用该方法分离基因是根据基因在染色体上都有相对稳定的基因座，利用分离群体的遗传连锁分析构建高密度的遗传连锁图，找到与目的基因紧密连锁的分子标记。然后通过 chromosome walking 或 chromosome landing 不断缩小候选区域进而从基因文库中克隆该基因。最后通过功能互补实验阐明基因功能。Functional complementation：是确定基因功能的重要方法。首先得到某个性状的突变体，然后用候选基因在突变体中过量表达，观察野生型性状是否得到了恢复。如果
27、得到恢复，说明突变性状与该候选基因有关，从而可以明确基因功能。如果没有得到恢复，说明候选基因可能与该性状无关。 Genetic marker：可示踪染色体、染色体片段、基因等传递轨迹的遗传特性称为遗传标记。它具有两个基本特征，即可遗传性和可识别性。 Haplotype：SNPs 在染色体上是成组存在和成组遗传的，构成所谓的“板块” （block） 。每个板块在进化上高度保守，很少发生 DNA 重组，这种 SNP 在单个染色体上的分布模式，称为单体型（haplotype） 。SSR：真核生物基因组中有大量串联重复序列，在个体间或同源染色体间会产生高度变异。将 2-6 个核苷酸为基本单元的串联重复
28、称为微卫星或简单序列重复 SSR。Genetic map：遗传图谱（ genetic map）是基因或 DNA 分子标记在染色体上的相对位置及相互距离的图示。也叫连锁图谱（Linkage map） 。遗传距离以 cM 表示。 Physical map：物理图谱（physical map）是 DNA 序列上的两个点在染色体上的实际距离的图示。通常由 DNA 限制性片段或克隆的 DNA 片段有序排列而成。物理距离以核苷酸碱基对数(bp)来表示。 Gene knock-out：将细胞基因组中某基因去除或使基因失去活性的技术。去除原核生物细胞、真核生物的生殖细胞、体细胞或干细胞基因组中的基因等。广义的
29、基因敲除包括某个或某些基因的完全敲除、部分敲除、基因调控序列的敲除以及成段基因组序列的敲除。常用同源重组的方法。敲除的基因用以观察生物或细胞的表型变化，是研究基因功能的重要手段。Gene over-expression：在基因前端加一个强启动子，使基因过量表达，以便于研究基因功效。Genome：一个生物的遗传物质的总和（包括基因和基因间隔区） 。 Genomics：基因组学 (Genomics)的概念是 Thomas Roderick 在 1986 年提出的，是指研究基因组的结构、功能和进化的科学。Proteomics：蛋白质组学（Proteomics）是研究细胞内全部蛋白质的组成、结构、功能
30、与活动规律的学科。1. 了解结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学等组学的研究任务和研究手段。结构基因组学的研究任务：研究基因组的结构并构建高分辨率的遗传图、物理图、序列图、转录图以及研究蛋白质组成与结构。 研究手段：DNA 大片段文库的构建、分子标记的筛选、遗传图和物理图的构建、DNA 测序等。功能基因组学的研究任务是：利用结构基因组学研究所得到的各种信息，在基因组水平上研究编码序列及非编码序列。 研究手段是： 基因过表达 Knock- in (over-expression) (动物和植物)观察表型变化；基因敲除 Knock-out (动物) 技术和 RNAi 技术沉默基因表达（动物和植物
31、） ，观察表型变化；基因的 T-DNA 插入突变 （植物） ；基因芯片（ Gene chip, DNA Microarray)技术,RT-PCR10技术, 目的基因的启动子附加报告基因的转基因技术,了解基因在特定发育阶段特定组织特定环境下的表达规律；目的基因与 GFP 基因构成融合基因,转化细胞,激发光下观察绿色荧光的部位, 了解基因产物的定位,有助分析基因功能；双向凝胶电泳（2D-PAGE）和质谱（GC/MS, LC/MS）技术研究特定发育和组织部位表达的蛋白,推测相应基因的功能；酵母双杂交系统的方法可用来分析蛋白质与蛋白质的相互作用,有助于了解基因与基因之间的相互作用；应用生物信息学方法,
32、根据已知同源基因的功能,或者已知基因产物的结构域,推测待研究基因的功能。蛋白质组学的研究任务是：研究细胞内全部蛋白质的组成、结构、功能与活动规律。 研究手段是：双向电泳、色谱、质谱、X 射线衍射晶体分析、 NMR、酵母双杂交、染色质免疫共沉淀技术（ChIP） 等。2研究基因功能的常用方法有哪些？各能解决什么问题？1.正向遗传学，筛发育异常或功能改变的突变，然后 Mapping 克隆基因，互补突变；2.反向遗传学，将特异基因敲除、RNAi 、过表达、显性抑制等观察植物性状；3.体外表达（原核/真核） ，研究该基因的功能4.其它帮助你阐明它的作用的一些辅助方法：细胞/组织定位：in situ，免疫
33、组化，Real-Time RT-PCR，promoter 分析等；11第十五章 基因工程Gene engineering：应用人工的方法把生物的遗传物质 DNA 分离出来，在体外进行切割、拼接和重组，然后将重组 DNA 导入宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传特性，或者使它们产生新的基因产物。Ti plasmid：Ti 质粒是根癌农杆菌的内源质粒， Tumor inducing plasmid. 能引发植物产生冠瘿瘤。200kb 左右，能进入植物细胞的只是小部分，25kb ， 称为 T-DNA。左右两边界（LB, RB)对 T-DNA 的转移和整合是不可缺少的。YAC：含某种生物的一段基因的酵母
34、人工染色体。YAC 带有天然染色体所有的功能元件，包括一个着丝粒，一个 DNA 复制起点，两个端粒。YAC 能够容纳长达几百 kb 的外源 DNA，这是质粒和黏粒办不到的。大片段的插入更有可能包含完整的基因，在染色体步移中每次允许更大的步移距离，同时能够减少完整基因组文库所需的克隆数目。Genomic library：将某种生物的基因组 DNA 用内切酶剪成适当大小的片段，重组进载体，导入细菌，每个细菌增殖形成克隆，所有的克隆包含了这个基因组的全部基因，这些克隆的总汇就称为该生物的基因组文库。用特定基因的探针从文库中钓取基因。Southern blot： DNA 杂交。Northern blo
35、t： RNA 杂交。Western blot：蛋白质杂交。1. 了解常用的基因工程工具酶有哪些？作用是什么？2. 了解常用的工程载体有哪些？容纳外源 DNA 的能力有多大？3. 了解动物、植物、微生物转基因的方法。4. 掌握鉴定筛选转化体的常用方法有哪些？1、 抗生素筛选法：菌株为某种抗生缺陷型， 而质粒上带有该抗性基因（如氨苄青霉素， 卡拉霉素等）这样只有转化子才能在含该抗生素的培养基上长出。本实验利用抗生筛选转化子。2、 互补法：现在使用的许多载体（如 pUC 系列）有含有一个大肠杆菌 DNA 的短区段，其中含有半乳糖苷酸基因（lacZ）的调控序列和头 146 个氨基酸偏码区。这个偏码区中插入一个多克隆位点。受体菌则含编码 半乳糖苷酶端的序列。当外源基因插入时，二者溶为一体后，有-半乳糖苷酶表达， 在生色底物 5-溴-4- 氯-3-吲哚-D-半乳糖苷（x-gal ）培养基中形成兰色菌落。而当有外源基因插入到多克隆原点，从而造成插入失活，而使 lacZ 基因不表达而形成白色菌斑。 通过颜色不同而区分重组子和非重组子。3. Report gene4. PCR 技术
