“遺傳與進化”專題.在AaBbCcXaabbcc測交后代中，得下列結果：AaBbCc200AabbCc20aaBbCc20aabbcc200AaBbcc200Aabbcc20aaBbcc20aabbCc200試確定這三個基因在染色體上的位置。.有三個通過不同途徑獲得的純種白花矮牽牛品種，將它們相互雜交，得到如下結果：雜交親本后代表型1品系1x品系2全部白花2品系1x品系3全部紅花3品系2x品系3全部白花4F1紅花x品系1%紅，3/4白5F1紅花x品系21/8紅，7/8白6F1紅花x品系3%紅，1/2白1）解釋上述結果，設定基因符號寫出每一雜交及其結果的基因型。2）用雜交2中的紅花F1與雜交3中的白花F1雜交，后代中紅花比例如何？.卷翅（Cy）是果蠅第2染色體上的一個顯性突變，CyCy+雄性經輻射誘變后與Cy+Cy+雌性雜交。后代中CyCy+的雄性再與Cy+Cy+雌性果蠅單對雜交。其中一個雜交的后代統計如下：卷翅雄性146野生型雄性0卷翅雌性0野生型雌性163根據上述判斷最有可能發生了什么類型的染色體畸變？用染色體圖說明。（注意：交換在雄性果蠅中是不發生的。）.一男性工人在某核電站工作數年后有一白血病兒子，在該核電站工作另一男性工人有一侏儒女兒，兩人及妻子家庭各個成員均無任何遺傳病史，兩人向法院起訴該核電站為其孩子的傷害負責，你作為法院聘請的遺傳學專家，對此有何看法？（白血病X連鎖隱性遺傳，侏儒為常染色體顯性遺傳）答：核電站的輻射可以導致基因突變，但白血病為X連鎖隱性遺傳，而第一個男性工人的兒子的X染色體來自其母親，致病基因也來自于其母親，不可能來自于第一個男性工人，因此第一個男性工人不能勝訴。第二個男性工人女兒的遺傳病侏儒癥為常染色體顯性遺傳病，有可能是第二個男性工人的突變基因所導致的，也可能是其母親的突變基因所導致的，因此第二個男性工人可能勝訴。.論述真核細胞基因表達調控的基本范疇（即多級調控）——即有哪些水平的調控。答：真核生物基因表達調控的種類根據其性質可分為兩大類：一是瞬時調控或稱為可逆性調控，它相當于原核細胞對環境條件變化所做出的反應。瞬時調控包括某種底物或激素水平的升降，及細胞周期不同階段中酶活性和濃度的調節。二是發育調控或稱不可逆調控，是真核基因調控的精髓部分，它決定了真核細胞生長、分化、發育的全部進程。根據基因調控在同一事件中發生的先后次序又可分為：DNA水平調控、轉錄水平調控、轉錄后水平調控、翻譯水平調控的調控。（1）在DNA水平上的基因表達調控包括：基因丟失、基因擴增、基因重排、DNA的甲基化與基因調控、染色質結構與基因表達調控。①基因丟失：在細胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物在個體發育中，許多體細胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產生生殖細胞的那些細胞一直保留著整套的染色體。②基因擴增：基因組拷貝數增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的現象。基因組拷貝數增加使可供遺傳重組的物質增多，這可能構成了加速基因進化、基因組重組和最終物種形成的一種方式。③基因重排：通過基因重排調節基因活性的典型例子是免疫球蛋白結構基因的表達。④DNA的甲基化與基因調控A.DNA的甲基化：胞嘧啶被甲基化修飾形成5-甲基胞嘧啶（mC），在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中。B.親本印記：在每個基因簇上都存在著特異的印記盒，能順式調節印跡基因的親本特異性表達，這些位點表現出親本特異性的甲基化作用和去甲基化作用。C.DNA甲基化抑制基因轉錄的機理：DNA甲基化導致某些區域DNA構象變化，從而影響了蛋白質與DNA的相互作用，抑制了轉錄因子與啟動區DNA的結合效率。⑤染色質結構與基因表達調控DNA堿基修飾變化：真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達程度呈反比。組蛋白變化：富含Lys組蛋白水平降低，H2A,H2B二聚體不穩定性增加。組蛋白修飾：高乙酰化，H3組蛋白巰基暴露。（2）真核生物轉錄水平上的基因表達調控①順式作用元件：指影響自身基因表達活性的非編碼DNA序列。例：啟動子、增強子、沉默子等.啟動子：在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識別、結合并導致轉錄起始的序列。增強子：指能使與它連鎖的基因轉錄頻率明顯增加的DNA序列。沉默子：某些基因含有負性調節元件——沉默子，當其結合特異蛋白因子時，對基因轉錄起阻遏作用。②反式作用因子（轉錄因子，transcriptionfactor）：能直接或間接地識別或結合在各類順式作用元件上，參與調控靶基因轉錄的蛋白質,也稱為轉錄因子。反式作用因子識別/結合順式作用元件中的靶序啟動轉錄轉錄因子有兩個必需的結構域：DNA結合結構域和轉錄激活結構域A.DNA結合結構域螺旋-轉折-螺旋：a螺旋由短肽鏈組成，肽鏈的氨基酸順序因不同的轉錄因子而不同。其中一個a螺旋識別特異的順式作用元件上的DNA序列，另一個a螺旋則結合在DNA上，調控基因的轉錄。鋅指結構：鋅指的N-端部分形成B折疊結構，C-端部分形成a螺旋結構。每個a螺旋有兩處識別特異的DNA序列；3個a螺旋結構與一個DNA雙螺旋的深溝結合，調控RNA的轉錄。堿性-亮氨酸拉鏈：蛋白質之間的相互作用是生命現象的普遍規律之一，在基因表達調控中同樣具有重要意義。亮氨酸拉鏈是蛋白質二聚體化（蛋白質相互作用的一種方式）的一種結構基礎。某些癌基因（如c-jun，v-jun，c-fos，v-fos等）表達產物通過亮氨酸拉鏈形成同源或異源二聚體，大大增加對DNA的結合能力，調控基因表達。B.轉錄激活結構域③mRNA轉錄激活及其調節：RNA聚合酶II在轉錄因子幫助下，形成轉錄起始復合物。（3）翻譯的調控①5'UTR結構與翻譯起始的調節5’UTR通常不到100nt，幾乎所有的真核生物和病毒mRNA的5’端都具有帽子結構，其作用是保護mRNA免遭5’外切酶降解，為mRNA的核輸出提供轉運信號，提高翻譯模板的穩定性和翻譯效率。實驗證實，對于通過滑動搜索起始的轉錄過程來說，mRNA的翻譯活性依賴于5’端的帽子結構。②蛋白質磷酸化對翻譯效率的影響A.eIF-4F的磷酸化能提高翻譯速度B.eIF-2a的磷酸化抑制翻譯起始③3’UTR結構與mRNA穩定性調控A.3'-UTR序列及結構調節mRNA穩定性和壽命B.多聚腺苷酸尾調節翻譯效率.什么是RNAi,引發RNAi的組分有哪些，各具有怎樣的功能？答：RNAi是指在進化過程中高度保守的、由雙鏈RNA（double-strandedRNA,dsRNA）誘發的、同源mRNA高效特異性降解的現象。（1）引發RNAi的主要組分及其功能：①dsRNA(雙鏈RNA),dsRNA是引發RNAi的最初原料。②Dicer,內切核酸酶(一種具有RNaseIII樣活性的核酸酶)，能加工裂解dsRNA形成21?25nt(核苷酸)的由正義和反義序列組成的干擾性小dsRNA,即siRNA。③siRNA,siRNA是一類特殊雙鏈RNA(dsRNA)擾性小RNA(siRNA),是RNA干擾作用(RNAi)賴以分子，是干擾發生的重要中間效應分子。具有特征性結構，即siRNA的序列與所作用的靶mRNA序列具有同源性；siRNA兩條單鏈末端為5,端磷酸和3,端羥基.止匕外，每條單鏈的3,端均有2?3個突出的非配對的堿基。④RISC,RISC是siRNA與特定的酶結合形成的RNA誘導的沉默復合物(由siRNA中的反義鏈指導形成)。RISC復合物中含siRNA、核酸內切酶、核酸外切酶以及解旋酶等，其中的siRNA解鏈成為單鏈，由其中的反義鏈識別與其同源的靶mRNA,并與靶mRNA配對結合，在mRNA的近中點位置將靶mRNA切割，并由RISC中的酶把靶mRNA降解，從而阻斷了mRNA傳遞遺傳信息的功能。⑤RdRp(RNA依賴RNA聚合酶)，能以siRNA為一種特殊引物，以靶mRNA為模板合成dsRNA，后者可被降解形成新的siRNA;新生成的siRNA又可進入上述循環。這種過程稱為隨機降解性多聚酶鏈反應(randomdegradativePCR)。新生的dsRNA反復合成和降解,不斷產生新的siRNA,從而使靶mRNA漸進性減少,呈現基因沉默現象。⑥ATP,最新的研究進一步揭示,ATP在siRNA介導的RNAi中具有重要作用.較長dsRNA向siRNA的轉變要有ATP參與。siRNA的定義：小干擾RNA(SmallinterferingRNA；siRNA)有時稱為短干擾RNA(shortinterferingRNA)或沉默RNA(silencingRNA),是一個長20到25個核苷酸的雙股RNA,在生物學上有許多不同的用途。目前已知siRNA主要參與RNA干擾(RNAi)現象，以帶有專一性的方式調節基因的表達。此外，也參與一些與RNAi相關的反應途徑，例如抗病毒機制或是染色質結構的改變。不過這些復雜機制的反應途徑目前尚未明了。miRNA的定義：MicroRNAs(miRNAs)是在真核生物中發現的一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA,其大小長約20~25個核苷酸。成熟的miRNAs是由較長的初級轉錄物經過一系列核酸酶的剪切加工而產生的，隨后組裝進RNA誘導的沉默復合體，通過堿基互補配對的方式識別靶mRNA，并根據互補程度的不同指導沉默復合體降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻譯。最近的研究表miRNA參與各種各樣的調節途徑，包括發育、病毒防御、造血過程、器官形成、細胞增殖和凋亡、脂肪代謝等等。（4）siRNA在基礎生物學中的貢獻及其在應用價值①研究基因功能的新工具已有研究表明RNAi能夠在哺乳動物中滅活或降低特異性基因的表達，制作多種表型，而且抑制基因表達的時間可以隨意控制在發育的任何階段，產生類似基因敲除的效應。線蟲和果蠅的全部基因組序列已測試完畢，發現大量未知功能的新基因，RNAi將大大促進對這些新基因功能的研究。與傳統的基因敲除技術相比，這一技術具有投入少，周期短，操作簡單等優勢，近來RNAi成功用于構建轉基因動物模型的報道日益增多，標志著RNAi將成為研究基因功能不可或缺的工具。②研究信號傳導通路的新途徑聯合利用傳統的缺失突變技術和RNAi技術可以很容易地確定復雜的信號傳導途徑中不同基因的上下游關系，Clemensy等應用RNAi研究了果蠅細胞系中胰島素信息傳導途徑,取得了與已知胰島素信息傳導通路完全一致的結果,在此基礎上分析了DSH3PX1與DACK之間的關系，證實了DACK是位于DSH3PX1磷酸化的上游激酶.RNAi技術較傳統的轉染實驗簡單、快速、重復性好，克服了轉染實驗中重組蛋白特異性聚集和轉染效率不高的缺點，因此認為RNAi技術將可能成為研究細胞信號傳導通路的新途徑。③開展基因治療的新策略RNAi具有抵抗病毒入侵，抑制轉座子活動，防止自私基因序列過量增殖等作用，因此可以利用RNAi現象產生抗病毒的植物和動物，并可利用不同病毒轉錄序列中高度同源區段相應的dsRNA抵抗多種病毒。（5）miRNA在基礎生物學中的貢獻及其在應用價值目前只有一小部分miRNAs生物學功能得到闡明。這些miRNAs調節了細胞生長，組織分化，因而與生命過程中發育、疾病有關。通過對基因組上miRNA的位點分析，顯示其在發育和疾病中起了非常重要的作用。一系列的研究表明：miRNAs在細胞生長和凋亡，血細胞分化，同源異形盒基因調節，神經元的極性，胰島素分泌，大腦形態形成，心臟發生，胚胎后期發育等過程中發揮重要作用。例如，miR-273和lys-6編碼的miRNA，參與線蟲的神經系統發育過程；miR-430參與斑馬魚的大腦發育；miRT81控制哺乳動物血細胞分化為B細胞；miR-375調節哺乳動物胰島細胞發育和胰島素分泌；miR-143在脂肪細胞分化起作用；miR-196參與了哺乳動物四肢形成，miR-1與心臟發育有關。另有研究人員發現許多神經系統的miRNAs在大腦皮層培養中受到時序調節，表明其可能控制著區域化的mRNA翻譯。對于新的miRNA基因的分析，可能發現新的參與器官形成、胚胎發育和生長的調節因子，促進對癌癥等人類疾病發病機制的理解。.請闡述泛素化-26S蛋白酶體蛋白降解途徑及其生物學意義？答：(1)泛素化-26S蛋白酶體途徑是目前已知的最重要的、有高度選擇性的蛋白質降解途徑。它通過調節功能蛋白質的周轉或降解不正常蛋白，實現對多種代謝過程的調節。泛素化-26S蛋白酶體途徑主要由泛素激活酶、泛素結合酶、泛素蛋白連接酶和26蛋白酶體組成。在泛素-蛋白酶體途徑中，泛素(Ub)蛋白是一個可重復利用的識別靶蛋白的信號。Ub聚合體通過3步(E1、E2、E3)酶接合級聯反應與靶蛋自共價結合，導致靶蛋白被26S蛋白酶體降解，同時Ub被釋放出來。26蛋白酶體是一個多亞基復合體，負責聚泛素化蛋白質的蛋白酶解。它由兩個亞復合體構成，即：670kD的20S核心顆粒(CP)和900kD的19S調