中国农业科学院2012年分子遗传学 一、名词解释

1、RNA编辑：RNA editing:mRNA因核苷酸的插入而改变了源自DNA模板的遗传信息，翻译出不

同于基因编码的氨基酸序列。

2、朊病毒（prion）：是一类感染性蛋白质因子，不含核酸，其相关蛋白由细胞基因PrP编码，它存

在两种异构体：在正常脑内产物是PrPc形式，可被蛋白酶完全水解，以α螺旋结构为主；在感染的脑细胞中产物是PrPsc ,具有抗蛋白酶特性，不能被蛋白酶水解，富含β片层结构。

3、操纵子：（operon）：操纵基因与由他操纵的几个结构基因连锁在一起，并由一个启动子转录称为一个mRNA分

子，然后翻译出各自的蛋白质，这样的结构称为一个操纵子。

4、核酶（ribozyme）：一类具有高度专一性和催化活性的RNA分子，即化学本质是核糖核酸，却具有酶的催化功

能。核酶的作用底物可以是不同的分子，有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。

5、CG岛（CG island）：在整个基因组中存在一些成簇、稳定的非甲基化区域，称为CG岛。基因组DNA中大部

分二核苷酸对是高度甲基化的，但仍然存在一簇簇稳定的非甲基化的CG小片段，称为CG岛，通常长度1—2kb，平均距离100kb，特点是G+C含量高，大多数CG岛缺乏甲基化。大约70%的CG岛与持家基因偶联，其它则出现在组织特异性基因内。CG岛还常常易于同转录机构的蛋白质因子相互作用。

6、基因组印记：（genomic imprinting）：指来自双亲的某些等位基因在子代中由于父源的不同而呈现差异性表达的

现象，也叫基因印记。

7、染色质重塑：（chromatin remodeling）：表观遗传学修饰中一种常见的方式，是指导致整个细胞分裂周期中染色

质结构和位置改变的过程。

8、双分子荧光互补技术（bimolecular fluorescence complementation，BiFC）：利用荧光基团间的荧光共振能量转移，

只管、快速的判断目标蛋白在活体细胞中的定位和相互作用的新技术。

9、表观遗传变异：（epigenetic variation）:指基因组中的DNA序列不发生改变，而在基因表达时发生的可遗传的变

化，造成基因产物的改变，最终导致表型的改变。

10、密码子使用偏好：（code preference）：编码同一氨基酸的各个密码子的使用频率并不相同，也不与该氨基酸在

整个蛋白质中的频率成正比，这就是密码子使用偏好。该现象可以影响基因表达的频率。

二、简答

1、转座子的种类，可能的遗传效应及应用

答：转座子（元）或转座元件即能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段，它们可从一个位点转移到另一

个位点，从一个复制子到另一个复制子。（在转移时原来位置上的这些结构依然存在或不存在）。 1、分类：

（1）根据其结构可分为两种类型：

A.简单转座子或插入序列最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列，它们是细菌染色体或质粒

DNA的正常组成部分。

B.复合转座子：是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS

序列，表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。一旦形成复合转座子，IS序列就不能再单独移动，因为它们的功能被修饰了，只能作为复合体移动。

（2）根据其在转座过程中是否复制可分为复制型转座和非复制型转座。

A.复制转座：转座因子在转座期间先复制一份拷贝，而后拷贝转座到新的位置，在原先的位置上仍然保留原来的转

座因子。复制转座有转座酶和解离酶的参与。转座酶作用于原来的转座因子的末端，解离酶则作用于复制的拷贝。TnA是复制转座的例子。

B.非复制转座：转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置，并留在插入位置上，这种转座只需转座酶的作用。

非复制转座的结果是在原来的位置上丢失了转座因子，而在插入位置上增加了转座因子。这可造成

表型的变化。（推荐答案）

二、遗传学效应： 1、改变染色体结构：

（1）当转座子插入后而引起受体位点DNA一段短的同向重复序列（DR），即靶位加倍现象。如转座子切离在DR

之间重组，结果是夹在两个DR之间的DNA序列被切离而缺失，中间的DNA序列形成一个环，将从细胞中丢失，DR在染色体上只留下一个拷贝；如重组发生在IR之间，结果是夹在两个IR之间的DNA发生倒位，而反向重复得到保留，将会导致下一次倒位。

（2）转座子附近序列的缺失是两步反应的结果，转座产生了DR，而重组又发生在此DR之间的转座子分子内。当

新拷贝的反向与原拷贝的方向相反时，重组会导致倒位；当方向相同时，重组的结果产生了两个小的环状DNA，其中一个无复制原点而被丢失，另一个有复制原点的可复制。 2、诱发基因突变

（1） 极性突变：当插入因子插入到乳糖操纵子和半乳糖操纵子的5’端顺反子中以后，往往严重降低其下游顺反子

的表达水平，就是所谓的极性突变，又叫突变的极性效应。

外显子混编：当两个转座子被同一转座酶识别而整合到染色体的邻近位置时，如果它们之间的DNA中含有外

显子，则外显子将被切离，并可插入到另一基因中，这种效应叫做---。

转座爆炸：转座子在染色体中经过一段长期沉寂以后，几种转座类型的转座子几乎同时地进入一个活跃转座

的时期，它们的转座、诱变效应将在种群的少数个体中不时的被激活，这种突然的变化叫做---。

3、调节基因表达：转座子插入某个基因的内含子或外显子中而影响该基因表达，通常表现为降低该基因的转录水

平；或改变内含子的剪接位点，使某些外显子丢失，因此也导致基因内失活。

4、产生新的变异

（1）由于转座作用，使某些原来在染色体相距甚远的基因组合在一起，构建成一个操纵子或表达单元，也有可能

产生具有新的生物学功能的基因和编码新的蛋白质分子。

（2）由于转座增加了同源序列整合，通过这些同源序列的重组，扩充了F因子插入染色体而成为Hfr菌株的种类。 （3）转座也可以作为基因工程中的载体携带其它基因进行转座，形成重新组合的基因组或产生新的类型，有利于

进化。

5、转座子标记克隆目的基因：由于转座子序列可以在基因组中转座，如该序列转座正好插入某一基因的外显子区

域时，导致这一基因失活，结果表型改变而成为突变体，如该突变是由于转座子的DNA克隆，其中必定含有与该突变体有关的基因，即用转座子给未知的目的基因加以标记，便于该基因的识别和分离。用该突变型提取DNA构建基因组DNA文库，用标记的转座子序列作为探针，筛选出的克隆中，再对转座子两端序列进行亚克隆，这是被转座子插入的基因序列，这些亚克隆又反过来作为探针，用于筛选野生型个体的基因文库，获得完整的目的基因。亲本之一必须含有活跃的转座子；所用的转座子必须已经分离和鉴定，否则无法对其进行标记作为探针；转座子插入后要有目的性状的突变型。

2、转座子作为基因工程的载体：----利用P因子作为载体：将携带目的基因的缺陷P因子和完整的P因子同时注入到胚胎的前胚盘，完整的P因子不仅能识别自身的末端序列，也能识别缺陷P因子的末端而进行转座，结果两种P因子都被插入到基因组中，只有P因子两末端之间的DNA序列才能被插入，两端外侧序列不是转座因子的组成部分，不会被插入到基因组。

2、真核生物基因组上游原件及其特点

答：真核生物转录的调控也是调控的最重要的途经，存在着很多顺式元件。

（1）启动子：同原核生物一样，真核生物基因启动子是转录因子和RNA聚合酶的结合位点，位于受其调控的基因

上游某一固定位置，紧邻转录起始点，是基因的一部分。

（2）增强子：转录增强子（transcriptional enhancer）是真核生物基因转录中的另一种顺式调控元件，通常位于启动

子上游700～1000bp处，离转录起始点较远。增强子可以提高转录效率，在基因中的位置不定，既可位于基因的上游，也可在下游，或位于基因序列内，但不能位于不同DNA分子上。增强子的作用没有方向性，可以转移到基因组的其它基因附近，加强该基因的转录。增强子与启动子不同，启动子是转录起始和达到基础水平所必须的，而增强子则可以使转录达到最高水平。转录增强子的存在，使基因转录只能在有适宜的转录因子存在时才能进行。因此，转录增强子是真核生物基因的重要组成部分。许多增强子可对细胞内外的信号作出反应。

3、DNA甲基化如何在转录水平抑制基因表达

答：DNA甲基化的转录抑制机制

（1）直接干扰特异转录因子与各自启动子结合的识别位置：DNA大沟是许多蛋白因子与DNA结合的部位，胞嘧

啶的甲基化干扰转录因子与DNA的结合。

（2）转录抑制复合物干扰基因转录：甲基化的DNA结合蛋白与启动子区内的甲基化CpG岛结合，再与其他一些

蛋白共同形成转录抑制复合物，阻止转录因子与启动子区靶序列的结合，从而影响基因的转录。

（3）通过改变染色质结构而抑制基因表达：DNA甲基化与组蛋白去乙酰化正相关，染色质构型的变化伴随着组氨

酸的乙酰化和去乙酰化；DNA失活的区域位于高度甲基化状态，同时又富含低乙酰化组氨酸。

论述

1、论述如何利用突变体进行基因功能分析

答：1、EMS突变体：特点是突变均匀分布在整个基因组中而不呈现明显的热点。EMS诱变的特点：

（1）操作简单，诱变效率高，可在一个基因组上产生多个突变位点，只需较小的突变群体就可以获得饱和的突

变体库，对供体材料没有特殊要求，适用于任何物种。

（2）可以获得转基因或转座子引起的插入诱变的等位突变，是转基因或转座子引起的插入诱变技术的补充。 （3）检测EMS突变位点比较困难，技术上也比较复杂，需要构建遗传群体，通过图位法将突变位点逐渐定位在

一定得区域，最后通过对这段DNA序列进行测定而获得。

（4）EMS诱变会在一个基因组上产生多个突变位点，使得后续分析时需要进行连续的回交实验。

2、快中子突变体：快中子具有能量高、辐射处理的剂量容易控制和操作简便等特点，在生物诱变上具有独到的

优点；诱变的剂量容易控制，在一个基因组上可以存在多个突变位点，同时诱变后生物材料仍保持较高的活性。

3、T-DNA标签突变体：T-DNA标签技术是以农杆菌介导的遗传转化为基础的一种插入突变研究方法。

（1）特点：插入后比较稳定。在获得稳定的突变表型后，可用报告基因为探针在突变体文库中克隆相应的功能

基因内；如果插入的是无启动子的抗生素抗性等报告基因，而T-DNA插入植物启动子附近，就可导致外源报告基因内的表达，从而可在细胞就可导致外源报告基因的表达，从而可以在细胞或组织水平上进行筛选。

1 需要建立简便、高效的农杆菌介导的遗传转化体系；○2 受体基因组最好较小，由于T-DNA（2）前体条件：○

是以随机的方式插入到基因组中，基因组越大建立饱和突变体所需要的转基因的个数就越多。

1 当T-DNA插入到基因的编码区，有可能造成无义突变或基因功能的部分失活；○2当插入位点在启（3）类型：○

3 当基因组中存在多个T-DNA插入的拷贝时，动子或3’端非翻译区时，有可能导致基因表达量的降低；○

4 还可能引起染色体重排。 可能发生多点敲除，使多个基因同时失活；○

4 、转座子标签突变体：由于转座子活跃的转座活性能导致高频率的基因突变而应用于突变体创制与基因功能研

究。

2、试述最近一年分子遗传学领域的重大进展（6例，国内3例，国外3例），，并简要说明其主要内容。

2011中国农科院-分子遗传学 一、名词解释：

1、PCD：

2、超基因家族（supergene family）: 是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干个基因家

族的总称。

3、操纵子（operon）：在原核生物中普遍存在的基因组织形式，在调节基因的作用下，多个结构基因共同转录出

一条多顺反子mRNA。或在原核生物中由启动子、操作基因和功能相关基因紧密连锁在一起，并由一个 启动子转录组成的一个转录功能单位称为操纵子。

4、miRNA：即小RNA，长度为22nt左右，5’端为磷酸基团，3’端为羟基。它广泛存在于真核生物中，不具有可

读框，不编码蛋白质，其基因转录的产物是发夹状结构，在RNaseIII酶切后以双链形式存在，是近几年在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码RNA，它们主要参与基因转录后水平的调控。

5、DNA甲基化（DNA methylation）：是指由DNA甲基化转移酶介导，催化甲基基团从S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶

的C-5位点转移的过程。

6、染色质重塑：（chromatin remodeling）：表观遗传学修饰中一种常见的方式，是指导致整个细胞分裂周期中染色

质结构和位置改变的过程。

7、表观遗传变异（epigenetic variation）:指基因组中的DNA序列不发生改变，而在基因表达时发生的可遗传的变

化，造成基因产物的改变，最终导致表型的改变。

8、零突变（null mutations or knockout mutations）：由于DNA序列的插入、丢失或重要的碱基替换造成的蛋白质功

能的完全丧失，或导致转录产物的提前终止，使得基因功能完全丧失。

9、HLH：螺旋-环-螺旋，蛋白质基元由两个α螺旋通过一个肽段连接形成螺旋-环-螺旋结构，两个蛋白质通过两性

螺旋的疏水面互相结合，与DNA结合则依靠基元附近的碱性氨基酸侧链与DNA的结合而实现。

10、基因组印记：（genomic imprinting）：指来自双亲的某些等位基因在子代中由于父源的不同而呈现差异性表达的

现象，也叫基因印记。

二、简答（每题10分）

1. 原核生物基因组结构特点

答：○1基因组为双链环状DNA分子，拟核结构；○2具有操纵子结构，数个操纵子还可以由一个共同的调节子所

调控；○3一般情况下结构基因都是单拷贝，rrn基因除外；○4不编码的基因组DNA部分所占比例比真核细胞基因组少得多；○5在基因组中编码序列一般不会重叠；○6在DNA分子中具有各种功能的识别区域，这些区域往往具有特殊的顺序，并且含有反向重复序列。

2. 反式作用因子种类及结构特点

答：根据靶位点的特点反式作用因子可以分为3类：

（1） 通用反式作用因子，在一般细胞中普遍存在，主要识别一些启动子的核心启动成分TATA框（如TBP），上

游启动子成分CAAT框（如CTF/NF-1），GC框（如SP1），识别八聚体核苷酸（如Oct-1）等。 （2）特殊组织与细胞中的反式作用因子，如淋巴细胞中的Oct-2；

（3）反应性元件相结合的反式作用因子。如HSE（热休克反应元件），GRE（糖皮质激素反应元件），MRE（金属

反应元件），TRE（肿瘤诱导剂反应元件），SRE（血清反应元件）等。 反应性元件是启动子或增强子的上游元件，它们含有短的保守顺序。在不同的基因中反应元件的顺序密切相关，但并不一定相同，离起始点的距离并不固定，一般位于上游小于200bp处，有的也可以位于启动子或增强子中。