2014基因组学复习（预测答案）

1、RNA的分类及功能 分类：

(1) 信使RNA(mRNA) ,携带从DNA 转录来的遗传信息。(2) 转运RNA(tRNA) ,负责蛋白质合成时氨基酸的转运。(3) 核糖体RNA( rRNA) ,在核糖体中起装配和催化作用。(4) 具有催化作用的RNA ,即核酶(ribozyme) 和其它RNA 自我催化分子。(5) 基因组RNA ,指一些病毒以RNA 为遗传物质。(6)指导RNA,是指导RNA 编辑的小RNA 分子。(7)mRNA 样非编码RNA ,其转录和加工方式同mRNA ,但不翻译为蛋白质。 (8) tmRNA ,本身既是tRNA 又是mRNA。 (9) 小胞质RNA(scRNA) ,存在于细胞质中的小RNA 分子。如信号识别颗粒(signal recognition particle ,SRP) 组分中含有的7S RNA。(10) 小核RNA(snRNA) ,是剪接体的组分。(11) 核仁小RNA（snoRNA) ,参与rRNA 的加工。(12) 端粒酶RNA ,是真核生物端粒复制的模板。(13) 反义RNA(antisense RNA) ,可通过与靶位序列互补而与之结合的RNA ,或直接阻止靶序列功能,或改变靶部位构象而影响其功能，另外,在DNA 复制过程中的引物也是RNA ,因其不单独存在并很快降解,未将其作为一类。(14) 长片段非编码RNA, 一类转录本长度超过200 nt的RNA分子，这些ncRNA能够通过多种遗传机制参与基因表达调控， 功能：

（1）RNA 作为病毒基因组，在有些病毒中不含DNA ,而是以RNA 作为遗传信息的携带者

（2）RNA 在蛋白质生物合成中起重要作用：mRNA 起信使和模板的作用,tRNA 起转运氨基酸和信息转换的作用,rRNA 起核糖体装配和催化的作用，催化肽键形成的肽基转移酶活性由大亚基rRNA 所承担

（3）RNA 参与转录后加工、编辑和修饰：这些过程依赖于各类小RNA和其蛋白复合物，snRNP组装成的剪接体可对mRNA前体的内含子进行正确的剪接，snoRNA与rRNA前体的加工有关

（4）RNA具有重要的催化功能和其它持家功能： RNA分子在复制和转录后加工中具有酶活性，现在已知的核酶多数催化分子内反应,它们是RNA合成后加工的一种方式,包括自我切割、自我剪接、自我环化等；在原核和真核生物中RNA参与染色体结构组成或装配

（5）RNA对基因表达和细胞功能具有重要调节作用 （6）RNA在生物进化中起重要作用

2、RNA世界中，为什么说生命起源于RNA

基于核酶的发现，提出“RNA世界理论“，在生命起源的早期阶段存在一个完全由RNA分子组成的分子系统，在这一体系中，系统的信息由RNA进行储存，一部分具有催化功能的RNA分子催化RNA自身信息的传递及RNA分子的自我复制：由于这一系统能够使信息得到储存及复制，所以这一系统能够生存并进化；最后RNA信息的储存由结构更加稳定的ＤNA分子代替，而催化功能由催化能力更强的蛋白质取代，从而形成了现代意义上的生命体系。

（１）１９９５年，报道了在原始地球条件下合成胞嘧啶及尿嘧啶碱基，发现了在原始地球条件下有效合成核糖磷酸，所以成功地解决了构成ＲＮＡ Ｗｏｒｌｄ的单体的来源问题

（２）研究发现，U6 RNA 亚基直接控制了催化功能——有效地发挥了剪接体的刀片作用。这是第一个实验证据证明， RNA 是这一关键生物机制的重要功能组件他们还发现剪接体 RNAs 与II型内含子（一种进化上古老的自剪接、催化 RNA 类型，存在于生命的所有主要分支中）在结构和功能上存在显著的相似之处。他们认为这表明了这两种以 RNA 为基础的剪接催化因子共享了共同的进化起源，提供了进一步的证据表明，包括剪接体和核糖体在内的重要现代 RNA -蛋白质复合体都从 RNA 世界进化而来

（３）ＲＮＡ通过联系ＤＮＡ和蛋白质，广泛地控制着遗传信息的传递、流向和表达，不但给自己在生命形式中留有一席之地，而且充当重要的角色

（４）ＲＮＡ具有简单的基因组结构，广泛的生物学功能

生命可能是以操作流开始：

（1）RNA世界的猜想：剪切，编辑，改性，如RNA基因组途径；稳定平衡的和部分的途径

（2）转录机器的多样性：多样性和噪音减少的分子基础；稳定信息的开端和一些它的操作流：表观基因组流和蛋白质组流

生命应该起源于“操作”，而不是起源于“信息”。操作首先是由生命大分子“建筑材料”的物理和化学性质决定的。分子之间的相互作用，称为分子机制；而分子机制的关联性和运动则称为过程；两者的结合，称为“流”。相对稳定、有规律的操作就形成了“操作流”，操作流的可重复性则需要“信息流”来保证。因此，操作流的信息化成为必然，导致信息流的产生。最初，操作流的主宰是RNA，亦即所谓的假“RNA世界”说。在RNA世界里，RNA既管操作，也管信息，因此信息流应该是很早就萌生了。但由于同是由RNA分子来承载，操作起来就会产生冲突，尽管产生了很多RNA的化学修饰，有100余种延续至今，其复杂度也还是有限的。于是，这个由RNA启动的简单、粗犷的信息流首先编码出功能单一的蛋白质。从RNA到蛋白质的信息流就被打通了。蛋白质是由氨基酸组成的，氨基酸分子不仅体积小(为核苷酸的1／3)，而且化学性质也远比核苷酸复杂。虽然核苷酸可以被简单的化学基团修饰，但终归只有酸性和亲水的性质；而氨基酸则可以是碱性、中性、亲电、疏水，甚至可以形成共价交联。核苷酸虽说有嘌吟和嘧啶之分，但大小相差不多，而氨基酸不仅种类多，还可有变化多端的侧链，在大和小之间变幻无穷。因此，蛋白质使操作流日趋精确和复杂，也就需要呼唤更稳定的信息流。

操作流的复杂化需要细胞的“分室”即内质网，将细胞分隔成许多小室，使细胞内的物质处于特定的环境，从而使各种生化反应高效率地进行。“分室化”首先可以使操作流本身复杂化；其次，可以将操作流与信息流分开。前者造就了“核糖原初细胞”，后者造就了DNA和现代细胞的“始祖细胞”。因此，细胞的分室造就了现代生命，始祖细胞的分室(分裂)使信息流的功能更加丰富而明确。生命的传承和演变需要既相对稳定而又循序可变的信息流，DNA被选择来担当这个重任，细胞的分室化也因此一发不可收拾。生命从此由单细胞发展为多细胞；亦动物，亦植物；亦简单，亦复杂。DNA不断地改变传承，传承改变，生生不息，千变万化。生命科学家的研究对象因此而取之不尽、用之不竭，他们的好奇心将会得到充分的满足。

3、为什么基因中存在大量的非编码序列

（１）DNA在真核生物的基因组中占有大多数。一些控制基因开和关的特殊蛋白(转录因子)能特异识别基因附近的非编码DNA，通过与它们相互作用参与基因的抑制与激活。科学家还发现，大多数基因的开启和关闭是由附近的非编码DNA控制的。它们就像是基因的“分子”开关，调节基因的活动。

（２）在非编码DNA家族中，还有一类特殊的群体，称为假基因，这种假基因编码的“假ＲＮＡ”有保护真基因免受破坏的功能。

（３）非编码DNA还能通过合成调节性RNA发挥功能，迄今为止，细胞中的rRNA、tRNA、snRNA、asRNA、snoRNA、miRNA、piRNA都是非编码“垃圾”DNA合成的。它们参与到基因活化、基因沉默、基因印记、剂量补偿、蛋白合成与功能调节、代谢调控等众多生物学过程中

（４）此外，“垃圾”DNA中还存在大量的重复DNA序列，这些DNA看似没有意义也不能编码蛋白质，却能形成特殊的DNA高级结构，并以此调节附近基因的活性

（５）植物和植物相似的单细胞基因组存在隐秘的剪切机制，以致于他们的内含子大小时有变化，动物和动物相似的基因组有完全的剪切机制，因此，他们的内含子是可延长的

（６）非编码 DNA 还可能具有稳定核骨架的作用。 …… 此处隐藏：7776字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……