南昌大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)復(fù)習(xí)資料

系統(tǒng)生物學(xué)復(fù)習(xí)題一、名詞解釋同源性（homology）：進(jìn)化過程中源于同一祖先的分支之間的關(guān)系。在進(jìn)化上或個體發(fā)育上的共同來源而呈現(xiàn)的本質(zhì)上的相似性，但其功能不一定相同。直系同源：指的是不同物種之間的某一部分具有的同源性，不是整個物種之間的對比，只是其中的某些基因序列例如蛋白質(zhì)的同源性，DNA序列的同源性。并系同源：同一個基因組中有不同功能的同源基因，通過基因組、基因復(fù)制等過程形成。分子鐘：單位時間內(nèi)同源蛋白質(zhì)氨基酸順序或DNA核甘酸序列取代的比率有根樹和無根樹：有根樹是具有方向的系統(tǒng)發(fā)生樹（phylogenetictree），包含唯一的節(jié)點(diǎn)，將其作為樹中所有物種的最近共同祖先。把有根樹去掉根即成為無根樹。無根樹是沒有方向的，其中線段的兩個演化方向都有可能。分子系統(tǒng)樹：根據(jù)生物大分子的序列資料建立起來的、用圖解法表示的、類似樹狀的分子進(jìn)化模型。分子進(jìn)化（molecularevolution）:生物進(jìn)化過程中生物大分子的演變現(xiàn)象。主要包括蛋白質(zhì)分子的演變、核酸分子的演變和遺傳密碼的演變。同源性搜索（Blast）：應(yīng)用最廣泛的序列相似性搜索工具。NCBI：美國國立生物信息中心。全球最大的生物信息資源中心序列比對（alignment）：為確定兩個或多個序列之間的相似性以至于同源性，而將它們按照一定的規(guī)律排列。分子系統(tǒng)學(xué)：通過對生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸等）的結(jié)構(gòu)、功能等的進(jìn)化研究，來闡明生物各類群（包括已絕滅的生物類群）間的譜系發(fā)生關(guān)系的一門學(xué)科。轉(zhuǎn)導(dǎo)：由噬菌體將一個細(xì)胞的基因傳遞給另一細(xì)胞的過程。它是細(xì)菌之間傳遞遺傳物質(zhì)的方式之一。非編碼RNA：除mRNA外的其他所有RNA（不參與編碼蛋白質(zhì)的RNA）。snRNA基因：核內(nèi)小RNA，它是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過程中RNA剪接體的主要成分。兩點(diǎn)雜交：是基因定位最基本的一種方法，它首先通過一次雜交和一次用隱性親本測交來確定兩對基因是否連鎖，然后再根據(jù)交換值來確定它們在同一染色體上的位置。密碼子偏愛：不同生物對編碼同一氨基酸的不同密碼子使用頻率不同。轉(zhuǎn)錄組：廣義上指某一生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合，包括信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA及非編碼RNA；狹義上指所有mRNA的集合?；蚪M：一套染色體中的完整的DNA序列，包括其全部的遺傳信息。RFLP：指基因型之間限制性片段長度的差異，這種差異是由限制性酶切位點(diǎn)上堿基的插入、缺失、重排或點(diǎn)突變所引起的。啟動子：位于結(jié)構(gòu)基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確的結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性?；驆u：是有橫向起源跡象的一部分基因組。一個基因島可以與多種生物功能相關(guān)，能與共生或病原機(jī)理相關(guān)，與生物體的適應(yīng)性相關(guān)等。snoRNA基因：是最早在核仁發(fā)現(xiàn)的小RNA，稱作小核仁RNA，最初發(fā)現(xiàn)它們的生物功能是用來修飾rRNA的。MicroRNA：是一類21~23nt的小RNA，其前體大概是70~100nt左右，形成標(biāo)準(zhǔn)的stem結(jié)構(gòu)，加工后成為21~23nt的單鏈RNA。microRNA的作用機(jī)制是與mRNA互補(bǔ)，讓mRNA沉默或者降解。孟德爾第一定律：又稱分離定律，在生物體的細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合;在形成配子時，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。蛋白酶體：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種巨型蛋白質(zhì)復(fù)合物。在真核生物中，蛋白酶體位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中。主要作用是降解細(xì)胞不需要的或受到損傷的蛋白質(zhì)。開放閱讀框：是基因序列中的一段無終止序列打斷的堿基序列，可編碼相應(yīng)的蛋白。質(zhì)粒：存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。內(nèi)含子：斷裂基因的非編碼區(qū)，可被轉(zhuǎn)錄，但在mRNA加工過程中被剪切掉，故成熟mRNA上無內(nèi)含子編碼序列。細(xì)菌人工染色體：是指一種以F質(zhì)粒(F-plasmid)為基礎(chǔ)建構(gòu)而成的細(xì)菌染色體克隆載體，常用來克隆150kb左右大小的DNA片段，最多可保存300kb個堿基對。二、簡答題.NCBI數(shù)據(jù)庫提供的同源性搜索（BLAST）有哪些主要類型，它們查詢數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)分別是什么？答:類型：blastp,blastn,blastx,tblastn,tblastx。查詢數(shù)據(jù)：蛋白質(zhì)，核甘酸，蛋白質(zhì)，核甘酸（翻譯），核甘酸（翻譯）目標(biāo)數(shù)據(jù)：蛋白質(zhì)，核甘酸，核甘酸（翻譯），蛋白質(zhì)，核甘酸（翻譯）.什么是中性突變學(xué)說，它的主要觀點(diǎn)有哪些？答：中性突變學(xué)說認(rèn)為分子水平上的大多數(shù)突變是中性或近中性的其 主 要 觀 點(diǎn) 是（1）分子水平上種內(nèi)遺傳變異的大部分是中性的，分子進(jìn)化的主角是中性突變口1（2）分子水平上的生物進(jìn)化主要是選擇中性、或近于中性的突變基因隨機(jī)固定的結(jié)果.1（3）生物進(jìn)化的速率是由分子本身的突變率來決定的..中性突變理論的貢獻(xiàn)。答：中性學(xué)說打破了以達(dá)爾文為代表的自然選擇學(xué)說，在當(dāng)時引起學(xué)術(shù)學(xué)界的相當(dāng)大的反響，甚至神學(xué)也參和進(jìn)來，其影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了群體遺傳學(xué)，甚至進(jìn)化生物學(xué)范圍。隨著生物學(xué)科的發(fā)展和大規(guī)模物種的基因組測序工作的展開，中性學(xué)說在得到更多數(shù)據(jù)的支持，其正確、有效將得到更好的認(rèn)識。.請簡述系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建的基本步驟。答：1.多序列比對；2.選擇建樹方法及替代模型；3.建立進(jìn)化樹；4.進(jìn)化樹評估有根樹是由外類群來置根的，請問什么是外類群，如何選擇外類群？.什么是外類群，如何選擇外類群？答：外類群是指為了探知內(nèi)類群（指定被研究的對象）的演化關(guān)系而借助比較的外部類群,它與內(nèi)類群在演化關(guān)系上是最為接近的類群,具有最相近的祖先,且在進(jìn)化程度上低于內(nèi)類群。如何選擇：選擇一個或多個已知與分析序列關(guān)系較遠(yuǎn)的序列作為外類群；外類群可以輔助定位樹根；外類群序列必須與剩余序列關(guān)系較近，但外類群序列與其他序列間的差異必須比其他序列之間的差異更顯著。.簡述距離法或最大簡約法構(gòu)建系統(tǒng)樹的原理。答：距離法：首先通過各個物種之間的比較，根據(jù)一定的假設(shè)（進(jìn)化距離模型）推導(dǎo)得出分類群之間的進(jìn)化距離，構(gòu)建一個進(jìn)化距離矩陣，分別依次將序列合并聚類，構(gòu)建進(jìn)化樹。最大簡約法：奧卡姆哲學(xué)原理：解釋一個過程的最好的理論是所需假設(shè)數(shù)目最少的。.如何理解分子進(jìn)化速率的恒定性。答：分子進(jìn)化速率的恒定性是指核酸或蛋白質(zhì)等生物大分子在進(jìn)化的過程中堿基或氨基酸發(fā)生替換的頻度，它是測定生物大分子進(jìn)化快慢的尺度，時間以年為單位。它是在整個漫長的進(jìn)化過程后得出的結(jié)論。.分析物種間系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系時，分子數(shù)據(jù)相對于形態(tài)數(shù)據(jù)來說有哪些優(yōu)點(diǎn)？分子系統(tǒng)學(xué)研究的一般步驟是什么？■分子系統(tǒng)學(xué)研究的一般步驟分子系統(tǒng)學(xué)研究:的主要方法是根據(jù)分子生物學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建生物類群的譜系發(fā)生樹.它一般包括以下程序：1,確定所要分析的生物類群，選擇該類群中相關(guān)亞類群的一些代表種類；2、選擇合適的生物大分子『設(shè)法獲得它們的序列數(shù)據(jù)或其它相關(guān)數(shù)據(jù)；3、對獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對或其它的數(shù)學(xué)處理；4、利用相美軟件構(gòu)建系統(tǒng)樹）5、對構(gòu)建的系統(tǒng)樹做相應(yīng)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析以檢驗(yàn)系答:「.什么是分子進(jìn)化速率？在分析不同分類等級的類群間進(jìn)化關(guān)系時，如何選擇不同進(jìn)化進(jìn)化速率的大分子？答：分子進(jìn)化速率是指核酸或蛋白質(zhì)等生物大分子在進(jìn)化的過程中堿基或氨基酸發(fā)生替換的頻度。.當(dāng)我們要克隆控制某個性狀的基因時，如何利用分子標(biāo)記和遺傳圖對控制該性狀的基因進(jìn)行定位？答：原位染色體作圖.DNA測序的物理間隙物理間隙的情況比較紅雜：所瑕物理間隙系指構(gòu)建基的組文厚時被丟失的DNA序列，它們從已利的克隆群體中永久性地消失口物理間隙產(chǎn)生的原因可能是；①由于特殊的隨掛組成，如染色體著理粒K的離度幣:笑序列缺少合適的的切位卓，堆以獲得大分子?則A克隆、②在克隆載體中，哥度重復(fù)序列很小穩(wěn)定，在擴(kuò)增中容翳丟失口③.某些基因的我這嚴(yán):物對宿主菌具答：…「 ! ：???:i-：?, '■一?<.哪些證據(jù)顯示現(xiàn)代人起源于非洲?答：線粒體夏娃假說和Y染色體追蹤。.請問microRNA有哪些生物學(xué)功能？答：miRNA序列(其基因位置和序列高度保守)、結(jié)構(gòu)、豐度和表達(dá)方式的多樣性使其可能作為mRNA表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，從而在以下生命過程中起著重要的調(diào)控作用：【細(xì)胞發(fā)育細(xì)胞增殖細(xì)胞凋亡細(xì)胞分化】【應(yīng)激反應(yīng)】【病毒感染】【脂肪代謝】【癌癥心臟病】.人類基因組測序計(jì)劃有哪些重大事件？1953 Crick和Watson提出DNA雙螺旋模型1968 獲得第一個純化的限制酶1973 發(fā)表仙臺病毒SV40基因組限制酶位點(diǎn)物理圖，報(bào)道第一個質(zhì)粒DNA克隆1977 MaxamGilbert和SangerDNA測序方法誕生，發(fā)現(xiàn)斷裂基因1984 發(fā)明分離大分子DNA的脈沖電場凝膠電泳(pulsed-Geldgelcleclrophoresis)裝置1986 熒光標(biāo)記測序法誕生1987 第一份人類遺傳連鎖圖和大腸桿菌基因組物理圖發(fā)表，報(bào)道YAC克隆技術(shù)1988 自動PCR儀誕生1989 提出STS概念1992 BAC克隆技術(shù)問世1993 PAC克隆技術(shù)問世1995 鳥槍法完成流感嗜血桿菌基因組測序，發(fā)表人類基因組YAC重疊群物理圖和STS物理圖1996 完成薛母基因組和第一個古細(xì)窗詹氏甲烷球菌基因組測序*1997 完成大腸桿菌基因組測序言：1999CeleraGenomics宣布該公司的人類基因組測序計(jì)劃，完成人類22號染色體測序2000完成果蠅基因組測序，國際人類基因組測序聯(lián)合體與CeleraGenomics聯(lián)合宣布完成人類基因組草圖序列2001 完成第一個植物擬南芥基因組測序2002 完成第一個谷類作物水稻基因組草圖序列2004 啟動人類基因組單倍型計(jì)劃2005 發(fā)表黑猩猩基因組草圖序列2008 啟動國際千人基因組測序計(jì)劃15.mRNA可變剪接有何生物學(xué)意義？答：1.在不改變基因中DNA序列的前提下提高編碼序列的利用效率.并非所有可變剪接的mRNA都具有編碼功能或其他生物學(xué)功能.目前無法從基因編碼序列預(yù)測可變剪接.進(jìn)化過程中重復(fù)基因有哪幾種不同的命運(yùn)？重復(fù)基因的命運(yùn)只有兩種結(jié)局，存留或淘汰口除少數(shù)重復(fù)基因可產(chǎn)生新的功能外，大多數(shù)重復(fù)基因最終都將出局n重復(fù)基因出現(xiàn)之后，多余的拷貝通常會發(fā)生各種突變，在自然選擇的作用下，有如下幾種歸宿：①由于編碼序列趨異成為具有新的生物活性的基因；②由于調(diào)控序列的突變成為獲得新的表達(dá)模式的基因：③處于進(jìn)化之中與祖先基因在功能上重疊，答：功能上衣現(xiàn)為匕余內(nèi)基,N；④度支功能成為以掂囚；⑤1：船『的世詁事件中去失.同源性、一致性和相似性這三個概念有何聯(lián)系和區(qū)別？答：同源性：源于同一祖先但序列已經(jīng)發(fā)生變異的序列之間的關(guān)聯(lián)性一致性：同源DNA序列的同一堿基位置上相同的堿基成員，或蛋白質(zhì)中同一氨基酸位置上相同氨基酸的比例相似性：同源蛋白質(zhì)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：相似性和同源性是兩個完全不同的概念。同源序列是指從某一共同祖先經(jīng)過趨異進(jìn)化而形成的不同序列。相似性是指序列比對過程中檢測序列和目標(biāo)序列之間相同堿基或氨基酸殘基序列所占比例的大小。當(dāng)兩條序列同源時，它們的氨基酸或核甘酸序列通常有顯著的一致性。如果兩條序列有一個共同的進(jìn)化祖先，那么它們是同源的。這里不存在同源性的程度問題，兩條序列要么是同源的要么是不同源的。.siRNA和microRNA有何區(qū)別？與miRNA有許多不同之處：①來源不同。niiRNA來源于前體mRNA,siRNA來源于雙鏈RNA。②加工方式不同。miRNA是由前體mRNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)切離后再加工而成，siRNA直接由雙鏈RNA酶切加工生成。③保守性不同°miRNA在物種間顯示很強(qiáng)的保守性，siRNA在物答：種叫JLF沒有任何保守性:.19.細(xì)胞有哪兩種方法來處理不需要的蛋白質(zhì)？請分別加以說明。蛋白質(zhì)的降解是一種破壞性的行為，必須在特定的時間與限定的空間內(nèi)進(jìn)行口細(xì)胞采用兩種方法處理不需要的蛋白質(zhì)，?個是溶酶體(ly^orne),這是一種由膜包裹的細(xì)胞器&溶醵體的任務(wù)主要是降解侵入細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)，通過胞飲方式將外來的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體中，然后由蛋內(nèi)酶消化。另一個系統(tǒng)為蛋白酶體(proteasome)f它只負(fù)責(zé)清除細(xì)胞內(nèi)被指令降解答：：的或白房井由所有代細(xì)胞都與這斯可降解強(qiáng)日質(zhì)的系統(tǒng)，如知黃利未成熟.的幻卸胞即玦少溶酶體，它們主要利用蛋白酶體清除不再需要的蛋白質(zhì)或因突變、錯誤折疊和變性而失去功DNAi甲基化質(zhì)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn).在空胞尚、細(xì)胞核二遍粕體和葉綠體中都市卜銜白陶體負(fù)責(zé)蛋|'［房的清除工作口下面我們討論蛋白酶體的工作機(jī)制，它牽涉到泛素(ubiquitin)、靶蛋白與蛋白酶20.請?jiān)敿?xì)說明焦磷酸測序法的基本原理和操作方法。①反應(yīng)底物有△種脫氧棱甘酸(dA7PTdCTP,4CTP和，UT2一每次反應(yīng)只添加一種核行酸；②當(dāng)發(fā)生聚合反應(yīng)時.選中的核甘酸連接的一個核甘酸，釋放一個焦磷酸③稗放的焦磷酸在=磷酸服皆疏酸化旃的催化下坷反應(yīng)池中的HATP類似物5'-璘敢化硫酸腺□:(rlAnVzS)反應(yīng)生成等摩爾量的ATP；④反應(yīng)池中的熒光素酶催化ATP與熒光素門答：」：?：！.? 「■.一二'I' I'.物理與化學(xué)誘變劑產(chǎn)生突變的方式有哪些?誘變劑可以下列不同方式產(chǎn)生突變：①某些誘變劑是堿基類似物(haseanakg),可作為底物在新鏈DNA復(fù)制時摻人口②某些誘變劑可直接作用于DNA,引起結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致模板鏈的錯誤復(fù)制。③間接作用于DNA,它們本身并不影響DNA的結(jié)構(gòu)，但可使細(xì)胞合成如過氧化物類的答:化學(xué)初互產(chǎn)牛突交效電.:.細(xì)胞如何進(jìn)行mRNA的正確定位？答：細(xì)胞進(jìn)行mRNA的正確定位方法有4種。局部合成；局部保護(hù)性降解：保證mRNA處在正確位置；擴(kuò)散：被動轉(zhuǎn)移；局部錨定：主動轉(zhuǎn)移.生物的密碼子有哪些共同特點(diǎn)？答：通用性：說明地球上的生物具有共同起源。兼并性：多個密碼子具有同一含義。搖擺：密碼子第3堿基選擇不同堿基配對，嚴(yán)謹(jǐn)性低。偏愛：不同生物對編碼同一氨基酸的不同密碼子使用頻率不同。偏離：同一密碼子在不同場合具有不同含義。正反義轉(zhuǎn)錄物.堿基配對有什么生物學(xué)意義？答：堿基配對保證DNA復(fù)制過程中的穩(wěn)定性，使遺傳物質(zhì)能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行信息的傳遞.蛋白質(zhì)為什么有鹽溶和鹽析現(xiàn)象？這與它雙電層結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？答：.蛋白質(zhì)組的主要研究技術(shù)有那些，各技術(shù)的主要步驟和技術(shù)原理是怎樣的？答：蛋白質(zhì)組的主要研究技術(shù)有雙向凝膠電泳、生物質(zhì)譜、生物信息技術(shù)、生物芯片技術(shù)和酵母雙雜交系統(tǒng)技術(shù)。.什么是層析技術(shù)？吸附層析和分配層析的原理是怎樣的？答:層析技術(shù)是指利用物質(zhì)在固定相與流動相之間不同的分配比例，達(dá)到分離目的的技術(shù)方法。吸附層析：以固體吸附劑為固定相，以有機(jī)溶劑或緩沖液為流動相構(gòu)成柱的一種層析方法。其原理是利用吸附劑對混合試樣各組分的吸附力不同而使各組分分離。當(dāng)采用溶劑洗脫時，發(fā)生一系列吸附一解吸一再吸附一再解吸的過程，吸附力較強(qiáng)的組分，移動的距離小，后出柱；吸附力較弱的組分，移動的距離大，先出柱。分配層析：利用固定相與流動相之間對待分離組份溶解度的差異來實(shí)現(xiàn)分離的一種層析方法。分配層析過程本質(zhì)上是組分分子在固定相和流動相之間不斷達(dá)到溶解平衡的過程。.請敘述系統(tǒng)生物學(xué)的主要研究內(nèi)容答：系統(tǒng)生物學(xué)是研究一個生物系統(tǒng)中所有組成成分（基因、mRNA、蛋白質(zhì)等）的構(gòu)成，以及在特定條件下這些組分間相互關(guān)系，并通過計(jì)算生物學(xué)建