1、系統生物學復習題一、名詞解釋同源性( homology)：進化過程中源于同一祖先的分支之間的關系。在進化上或 個體發育上的共同來源而呈現的本質上的相似性，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 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、 基因復制等過 程形成。分子鐘： 單位時間內同源蛋白質氨基酸順序或 DNA核苷酸序列取代的比率 有根樹和無根樹 ：有根樹是具有方向的系統發生樹 (phylogenetic tree) ，包含 唯一的節點， 將其作為

2、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。分子系統樹 ：根據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 狀的分子進化模型。分子進化( molecular evolution ) ：生物進化過程中生物大分子的演變現象。 主要包括蛋白質分子的演變、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律排列。分

3、子系統學：通過對生物大分子 (蛋白質、核酸等)的結構、功能等的進化研究， 來闡明生物各類群(包括已絕滅的生物類群)間的譜系發生關系的一門學科。轉導 ：由噬菌體將一個細胞的基因傳遞給另一細胞的過程。 它是細菌之間傳遞遺 傳物質的方式之一。非編碼 RNA：除 mRNA外的其他所有 RNA（不參與編碼蛋白質的 RNA） snRNA基因： 核內小 RNA，它是真核生物轉錄后加工過程中 RNA剪接體的主要成 分。兩點雜交： 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

4、酸的不同密碼子使用頻率不同。 轉錄組：廣義上指某一生理條件下， 細胞內所有轉錄產物的集合， 包括信使 RNA、 核糖體 RNA、轉運 RNA及非編碼 RNA；狹義上指所有 mRNA的集合。基因組： 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上堿 基的插入、缺失、重排或點突變所引起的。啟動子： 位于結構基因 5' 端上游的 DNA序列，能活化 RNA聚合酶，使之與模板DNA準確的結合并具有轉錄起始的特異性。基因島：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，能與共生或病原機理相

5、關，與生物體的適應性相關等。snoRNA基因： 是最早在核仁發現的小 RNA，稱作小核仁 RNA，最初發現它們的 生物功能是用來修飾 rRNA的。MicroRNA：是一類 2123 nt 的小 RNA，其前體大概是 70100 nt 左右，形成標 準的 stem 結構，加工后成為 2123 nt 的單鏈 RNA。microRNA 的作用機制是與 mRNA互 補，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，成對的遺傳因子發生分離，分離后的遺傳 因子分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。蛋白酶體：

6、 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 巨型蛋白質復合物。 在真核生物中， 蛋白酶體位于細胞核和細胞質中。 主要作用是降解細胞不需要的或受到損傷的蛋白質 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， 可編碼相應的蛋 白。質粒：存在于許多細菌以及酵母菌等生物中， 是細胞染色體外能夠自主復制的很 小的環狀 DNA分子。內含子： 斷裂基因的非編碼區，可被轉錄，但在 mRNA加工過程中被剪切掉，故 成熟 mRNA上無內含子編碼序列。細菌人工染色體： 是指一種以 F 質粒 （F-plasmid） 為基礎建構而成的細菌染色體 克隆載體，常用來克隆 150kb 左右大

7、小的 DNA片段，最多可保存 300kb 個堿基 對。二、簡答題1. NCBI數據庫提供的同源性搜索（ BLAST）有哪些主要類型，它們查詢數據和 目標數據分別是什么？答:類型： blastp, blastn, blastx,tblastn,tblastx。查詢數據：蛋白質，核苷酸，蛋白質，核苷酸（翻譯），核苷酸（翻譯） 目標數據：蛋白質，核苷酸，核苷酸（翻譯），蛋白質，核苷酸（翻譯）2. 什么是中性突變學說，它的主要觀點有哪些？答：中性突變學說認為分子水平上的大多數突變是中性或近中性的其主要觀點是3. 中性突變理論的貢獻。答：中性學說打破了以達爾文為代表的自然選擇學說， 在當時引起學術學界的

8、相 當大的反響， 甚至神學也參和進來， 其影響遠遠超出了群體遺傳學， 甚至進化生 物學范圍。 隨著生物學科的發展和大規模物種的基因組測序工作的展開， 中性學 說在得到更多數據的支持，其正確、有效將得到更好的認識。4. 請簡述系統進化樹構建的基本步驟。答：1.多序列比對； 2.選擇建樹方法及替代模型； 3.建立進化樹； 4.進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？5. 什么是外類群，如何選擇外類群？答：外類群是指為了探知內類群 （ 指定被研究的對象 ） 的演化關系而借助比較的外 部類群,它與內類群在演化關系上是最為接近的類群 ,具有最相近的祖先 , 且在進 化程度上

9、低于內類群。如何選擇：選擇一個或多個已知與分析序列 關系較遠的序列作為外類群；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。6. 簡述距離法或最大簡約法構建系統樹的原理。答：距離法：首先通過各個物種之間的比較，根據一定的假設（進化距離模型） 推導得出分類群之間的進化距離， 構建一個進化距離矩陣， 分別依次將序列合并 聚類，構建進化樹。最大簡約法：奧卡姆哲學原理： 解釋一個過程的最好的理論是所需假設數目最少 的。7. 如何理解分子進化速率的恒定性。答：分子進化速率的恒定性是指核酸或蛋白質等生物大分子在進化的過程中堿

10、基或氨基酸發生替換的頻度， 它是測定生物大分子進化快慢的尺度， 時間以年為單 位。它是在整個漫長的進化過程后得出的結論。8. 分析物種間系統進化關系時，分子數據相對于形態數據來說有哪些優點？分 子系統學研究的一般步驟是什么？答：9. 什么是分子進化速率？在分析不同分類等級的類群間進化關系時，如何選擇 不同進化進化速率的大分子？答：分子進化速率是指核酸或蛋白質等生物大分子在進化的過程中堿基或氨基酸 發生替換的頻度。10. 當我們要克隆控制某個性狀的基因時，如何利用分子標記和遺傳圖對控制該 性狀的基因進行定位？答：原位染色體作圖11. DNA測序的物理間隙答：12. 哪些證據顯示現代人起源于非洲？

11、 答：線粒體夏娃假說和 Y 染色體追蹤。13. 請問 microRNA有哪些生物學功能？5 / 10答： miRNA序列（ 其基因位置和序列高度保守 ） 、結構、豐度和表達方式的多樣性 使其可能作為 mRNA表達的調節因子，從而在以下生命過程中起著重要的調控作 用：【細胞發育 細胞增殖 細胞凋亡 細胞分化】【應激反應 】【病毒感染】【脂肪代謝 】【癌癥 心臟病】14. 人類基因組測序計劃有哪些重大事件？答：15. mRNA可變剪接有何生物學意義？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2. 并非所有可變剪接的 mRNA都具有編碼功能或其他生物學功能3. 目前無法從基因

12、編碼序列預測可變剪接16. 進化過程中重復基因有哪幾種不同的命運？答：17. 同源性、一致性和相似性這三個概念有何聯系和區別？答：同源性：源于同一祖先但序列已經發生變異的序列之間的關聯性一致性：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 共同祖先經過趨異進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 和目標序列之間相同堿基或氨基酸殘基序列所占比例的大小。 當兩條序列同源時， 它們的氨基酸或核苷酸序列通常

13、有顯著的一致性。 如果兩條序列有一個共同的進 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。18. siRNA 和 microRNA有何區別？答：19. 細胞有哪兩種方法來處理不需要的蛋白質？請分別加以說明。答：答：DNA20. 請詳細說明焦磷酸測序法的基本原理和操作方法。答：21. 物理與化學誘變劑產生突變的方式有哪些？答：22. 細胞如何進行 mRNA的正確定位？答：細胞進行 mRNA的正確定位方法有 4 種。局部合成；局部保護性降解：保證 mRNA處在正確位置；擴散：被動轉移；局部錨定：主動轉移23. 生物的密碼子有哪些共同特點？ 答：通

14、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，嚴謹性低。 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。正反義轉錄物24. 堿基配對有什么生物學意義？答： 堿基配對保證 DNA復制過程中的穩定性 , 使遺傳物質能夠準確的進行信息的 傳遞25. 蛋白質為什么有鹽溶和鹽析現象？這與它雙電層結構有什么關系？ 答：26. 蛋白質組的主要研究技術有那些，各技術的主要步驟和技術原理是怎樣的？ 答：蛋白質組的主要研究技術有雙向凝膠電泳、生物質譜、生物信息技術、生物 芯片技術和酵母雙雜交系統技

15、術。27. 什么是層析技術？吸附層析和分配層析的原理是怎樣的？答: 層析技術是指利用物質在固定相與流動相之間不同的分配比例，達到分離目 的的技術方法。吸附層析： 以固體吸附劑為固定相， 以有機溶劑或緩沖液為流動相構成柱的一種 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。 當采用溶劑洗脫時， 發生一系列吸附解吸再吸附再解吸的過程， 吸附力較 強的組分，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現分離的一 種層析方法。分配層析過程本質上是組分分子在固定相和流動相之間不斷達到溶 解平衡的過程

16、。28. 請敘述系統生物學的主要研究內容 答：系統生物學是研究一個生物系統中所有組成成分（基因、 mRN、A 蛋白質等） 的構成，以及在特定條件下這些組分間相互關系， 并通過計算生物學建立一個數 學模型來定量描述和預測生物功能、表型和行為的學科。29. 聚丙烯酰胺凝膠電泳分離物質的主要原理有那些？答：聚丙烯酰胺凝膠是由丙烯酰胺 （簡稱 Acr） 和交聯劑 N，N'一亞甲基雙丙 烯酰胺（簡稱 Bis） 在催化劑過硫酸銨 （AP），N，N，N'，N' 四甲基乙二胺 （TEMED作） 用下，聚合交聯向成的具有網狀立體結構的凝膠，并以此為支持物進 行電泳。聚丙烯酰胺凝膠電泳可根

17、據不同蛋白質分子所帶電荷的差異及分子大小的 不同所產生的不同遷移率將蛋白質分離成若干條區帶，如果分離純化的樣品中 只含有同一種蛋白質，蛋白質樣品電泳后，就應只分離出一條區帶。 SDS是一 種陰離子表面活性劑能打斷蛋白質的氫鍵和疏水鍵，并按一定的比例和蛋白質 分子結合成復合物，使蛋白質帶負電荷的量遠遠超過其本身原有的電荷，掩蓋 了各種蛋白分子間天然的電荷差異。因此，各種蛋白質 SDS復合物在電泳時的 遷移率，不再受原有電荷和分子形狀的影響，只是棒長的函數。這種電泳方法 稱為 SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳 （簡稱 SDS-PAGE。） 由于 SDS PAGE可設法將電泳 時蛋白質電荷差異這一因素除去或減小到可以忽略不