结构变异

结构变异

l.某植物的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123 . 456789，中间的 . 代表着丝粒,染色体异常的该植物有如下的结构:a) 123.476589; b)123.46789;

c)1654.32789; d) 123.4566789。对以上各种染色体结构变异命名,画图说明它们是怎样由正常的染色体得到的。

2.假设某植物的两个种都有4对染色体：

甲种：ABCDE FGHIJ KLMNO PQRST

ABCDE FGHIJ KLMNO PQRST

乙种：ADCBE FGMNO KLHIJ PQRST

ADCBE FGMNO KLHIJ PQRST

以甲种与乙种杂交得到F1，问F1植株的各个染色体在减数分裂时怎样联合的？绘图表示联合的形象。

3.某个体的某一对同源染色体的区段顺序有所不同，一个是abcde.fg，另一个是adcbe.fg（“.”代表着丝粒）。请回答下列问题：

（1）这对染色体在减数分裂时是如何联会的？

（2）如果在减数分裂时，b-c之间发生一次非姊妹染色体单体的交换，图解说明二分体和四分体的染色体结构，并指出所产生配子的育性。

染色体结构变异

教学目标 一、知识目标 1、染色体结构变异的四种类型（B．识记）。 2、染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念（B．识记）。 3、单倍体和多倍体的特点，形成原因及其在育种上的意义（B：识记）。 4、人工诱导多倍体的育种上的应用及成就（B：识记）。 二、能力目标 1、以猫叫综合症产生原因为例，引出染色体结构变异的四种类型；以果蝇的染色体为例，引出染色体组的概念，训练学生由具体到抽象的思维能力。 2、通过对单倍体、二倍体和多倍体的分类依据的学习，对学生进行比较、分类思维能力的训练。 3、通过单倍体和多倍体的概念、原理、应用的学习，训练学生演绎思维能力。 三、情感目标 1、通过了解在自然或人为条件下，染色体会发生结构或数目的改变进而改变生物的遗传性状，树立事物是普遍联系的，外因通过内因起作用的辩证唯物主义观念。 2、通过单倍体和多倍体在育种上应用的学习，对学生进行科学价值观的教育和爱国主义教育。 重点、难点、疑点的解决办法 1．教学重点及解决办法 （1）染色体组的概念。 （2）二倍体、多倍体和单倍体的概念。 （3）多倍体育种原理及在育种上的应用。 〔解决方法〕 （1）让学生阅读有关染色体组的内容，感知染色体组的概念；用带磁性的雄果蝇染色体组染色体模型，讲清染色体组的概念；用练习的方法巩固染色体组的概念。 （2）用举例的方法讲清二倍体、多倍体和单倍体的概念；用区分单倍体与二倍体及多倍体依据的方法辨析二倍体、多倍体和单倍体的概念；用练习的方法巩固二倍体、多倍体和单倍体的概念。 （3）通过复习植物细胞的有丝分裂过程，染色体数目的变化、分裂后期的特点，自然引出多倍体形成的原因，同时用八倍体小黑麦说明人工诱导多倍体育种的原理和方法。

第3章 人类基因组学

第三章人类基因组学 基因组指一个生命体的全套遗传物质。从基因组整体层次上研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学即基因组学。基因组学的研究内容包括三个基本方面，即结构基因组学，功能基因组学和比较基因组学。 人类基因组计划（HGP）是20世纪90年代初开始，由世界多个国家参与合作的研究人类基因组的重大科研项目。其基本目标是测定人类基因组的全部DNA序列，从而为阐明人类全部基因的结构和功能，解码生命奥秘奠定基础。人类基因组计划的成果体现在人类基因组遗传图，物理图和序列图的完成，而基因图的完成还有待大量的工作。 后基因组计划（PGP）是在HGP的人类结构基因组学成果基础上的进一步探索计划，将主要探讨基因组的功能，即功能基因组学研究。由此派生了蛋白质组学，疾病基因组学，药物基因组学，环境基因组学等分支研究领域，同时也促进了比较基因组学的展开。后基因组计划研究的进展，促进了生命科学的变革，可以预见会对医学、药学和相关产业产生重大影响。 HGP的成就加速了基因定位研究的进展，也提高了基因克隆研究的效率。基因的定位与克隆是完成人类的基因图，进而解码每一个基因的结构和功能的基本研究手段。 一、基本纲要 1.掌握基因组，基因组学，结构基因组学，功能基因组学，比较基因组学,基因组医学, 后基因组医学的概念。 2.熟悉人类基因组计划（HGP）的历史，HGP的基本目标；了解遗传图，物理图，序列图，基因图的概念和构建各种图的方法原理。 3.了解RFLP，STR和SNP三代DNA遗传标记的特点。 4.熟悉后基因组计划（PGP）的各个研究领域即功能基因组学、蛋白质组学、疾病基因组学、药物基因组学，比较基因组学、生物信息学等的概念和意义。

第四章 基因与基因组学(答案)

第四章基因与基因组学（答案） 一、选择题 （一）单项选择题 1.关于DNA分子复制过程的特点，下列哪项是错误的? A.亲代DNA分子双股链拆开，形成两条模板链 B.新合成的子链和模板链的碱基互补配对 C.复制后新形成的两条子代DNA分子的碱基顺序与亲代的DNA分子完全相同 D. 以ATP、UTP、CTP、GTP和TDP为合成原料 E.半不连续复制 *2.建立DNA双螺旋结构模型的是： A.Mendel B.Morgan C.Hooke D.Watson and Crick E.Sthleiden and Schwann *3.下列哪个不属于基因的功能? A.携带遗传信息 B.传递遗传信息 C.决定性状 D.自我复制 E.基因突变 4.DNA分子中核苷酸顺序的变化可构成突变，突变的机制一般不包括： A.颠换 B.内复制 C.转换 D.碱基缺失或插入 E.不等交换 5.下列哪一种结构与割(断)裂基因的组成和功能的关系最小? A.外显子 B.内含子 C.TATA框 D.冈崎片段 E.倒位重复顺序 *6.在一段DNA片段中发生何种变动，可引起移码突变? A.碱基的转换 B.碱基的颠换 C.不等交换 D.一个碱基对的插入或缺失 E.3个或3的倍数的碱基对插入或缺失 7.从转录起始点到转录终止点之间的DNA片段称为一个： A.基因 B.转录单位 C.原初转录本 D.核内异质RNA E.操纵子 8.在DNA复制过程中所需要的引物是； A.DNA B.RNA C.tRNA D.mRNA E.rRNA 9.下列哪一项不是DNA自我复制所必需的条件? A.解旋酶 B.DNA多聚酶 C.RNA引物 D. ATP、GTP、CTP和TTP及能量 E.限制性内切酶 10.引起DNA形成胸腺嘧啶二聚体的因素是 A.羟胺 B.亚硝酸 C.5-溴尿嘧啶 D.吖啶类 E.紫外线 11.引起DNA发生移码突变的因素是 A.焦宁类 B.羟胺 C.甲醛 D.亚硝酸 E.5-溴尿嘧啶 12.引起DNA分子断裂而导致DNA片段重排的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 13.可以引起DNA上核苷酸烷化并导致复制时错误配对的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 14.诱导DNA分子中核苷酸脱氨基的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 15.由脱氧三核苷酸串联重复扩增而引起疾病的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 16.在突变点后所有密码子发生移位的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 *17.异类碱基之间发生替换的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 18.染色体结构畸变属于 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 *19.由于突变使编码密码子形成终止密码，此突变为 A.错义突变 B.无义突变 C.终止密码突变 D.移码突变 E.同义突变 *20.不改变氨基酸编码的基因突变为 A.同义突变 B.错义突变 C.无义突变 D.终止密码突变 E.移码突变 21.可以通过分子构象改变而导致与不同碱基配对的化学物质为 A.羟胺 B.亚硝酸 C.烷化剂 D.5-溴尿嘧啶 E.焦宁类 *22.属于转换的碱基替换为 A.A和C B.A和T C.T和C D.G和T E.G和C *23.属于颠换的碱基替换为 A.G和T B.A和G C.T和C D.C和U E.T和U （二）多项选择题

人类基因组计划

人类基因组计划 一、什么是基因和基因组 1、基因：DNA分子上具有特定遗传效应的一段特定的核苷酸序列。遗传效应：有蛋白质产物或RNA产物或对其它基因起调节效应的功能。 2、基因组：是一个单倍体染色体组中所包含的全部遗传物质。有核基因组和线拉体基因组之分。 二、人类基因组结构 人类基因组结构庞大、复杂：基因组DNA总长度为3×109bp，3-4万个基因分布在24条染色体上，非编码区远远多于编码区，占90%以上，结构基因占3%，以单拷贝形式存在。 1、DNA序列中的组成结构可分为3种类型： （1）单一序列(非重复序列、单拷贝序列）占60-65%，绝大多数为蛋白质编码的结构基因 （2）中度重复序列：占20-30%，拷贝数为104-105 ，包括组蛋白基因、免疫球蛋白基因及RNA基因，绝大多数中度重复序列为不编码序列，成为间隔区，如人类Alu序列家族由300bp的短序列构成，重复达30万-50万拷贝，占基因组3-6%。 （3）高度重复序列：又称为卫星DNA 通常是小于10bp的短小序列组成基本单元，重复达105以上，占基因组的10%，不能转录，组成异染色质。 2、结构基因 （1）概念：为蛋白质编码的基因叫-。其DNA序列大多数是不连续的，编码序列之中往往还插入有非编码序列。 （2）结构： 内含子：非编码的序列叫—。 外显子：编码序列的片段叫—。 一个结构基因常常是由多个内含子和多个外显子相间排列组成的。图4-2，n个内含子嵌合排列在n+1外显子之间，故有内外之分。 （3）功能：内含子的长度比外显子的大好几倍，一起转录成RNA以后，必须经过剪接加工过程，将内含子部分切除，使外显子连接起来，才能形成成熟的mRNA，成为翻译蛋白质的模板。内含子，含而不显的片段对基因的表达有重要的调控作用。图4-3。 3、多基因家族和基因簇： （1）多基因家族：真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的一组基因称为基因家族 如血红蛋白基因家族。（指进化过程中由某一个祖先基因经过多次重复和变异所产生的一大类群序列相似、功能相似的基因群。） a、有的集中在一条染色体上共同发挥作用，合成某些蛋白质，如组蛋白基因家族中的5种组蛋白基因集中在7号染色体的长臂上的。 b、有的多基因家族成员是分散存在于几条染色体上，如人的rRNA基因家族成员分别位于13、14、15、 21、22，5条染色体的短臂的核仁组织区中。 每个区中包含几十个rRNA基因单位，大量转录18S rRNA、 28S rRNA、 5.8S rRNA。 假基因：是基因组中因突变而失活的基因，它和同一家族中的活跃基因在结构上和DNA序列上有相似性，但是没有蛋白质产物。（在多基因家族中，有少数成员不产生有功能的蛋白质，这样的基因叫—。假基因与正常基因从序列上看是同源的，但是在进化过程中发生突变丧失了功能活性。） （2）基因簇或超基因：同一基因家族中，一些结构和功能更为相似的基因彼此靠近成串地排列在一起，形成一个基因簇。如人类类α珠蛋白基因族、类β珠蛋白基因族。 在人类基因组中，有中等重复序列构成的大的基因群，包含有几百个功能相关的基因，紧密成簇状排列，称为超基因。如人类组织相容性抗原复合体HLA，及免疫球蛋白的重链和轻链基因。

(整理)人类基因组计划.

人类基因组计划 HGP(Human Genome Projects) 1、HGP简介 ?人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出、于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。 ?诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco于1986年发表短文 《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》（Science, 231: 1055－1056）。 ?文中指出：如果我们想更多地了解肿瘤，我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力？如果我们想理解人类肿瘤，那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对DNA 的详细知识而得到巨大推动。” 什么是基因组(Genome) ?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成 ?人类基因组有两层意义： ——遗传信息 ——遗传物质 ?从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。 人类染色体 HGP的诞生 ?1984年12月Utah州的Alta,White R受美国能源部的委托，主持召开了一个小型会议，讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组的DNA序列的意义。 ?1985年6月，在美国加州举行了一次会议，美国能源部提出了“人类基因组计划”的初步草案。?1986年6月，在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。随后美国能源部宣布实施这一草案。?1987年初，美国能源部与国家医学研究院（NIH）为“人类基因组计划”下拨了启动经费约550万美元，1987年总额近1.66亿美元。同时，美国开始筹建人类基因组计划实验室。 ?1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖金获得者J.Waston出任第一任主任。?1990年，历经5年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组计划”于10月1日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是：拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的分析。 HGP诞生过程中的质疑 ?计划的必要性问题 ?计划的现实性问题 ?科学研究领域的选择问题 ?为什么不选择基因组小的或有经济意义的生物 ?认为?°制图?±是在沙漠里建公路，?°测序?±是把?°垃圾?±分类，选择?°模式动物?±是拼凑?°诺亚方舟?±。

全基因组高分辨率中国(东亚)人群遗传变异图谱的绘制

项目名称：全基因组高分辨率中国（东亚）人群遗 传变异图谱的绘制 首席科学家：王俊深圳华大基因研究院 起止年限：2011.1至2015.8 依托部门：深圳市科技局

二、预期目标 本项目的总体目标： 全基因组高分辨率中国（东亚）人群遗传变异图谱的绘制项目旨在集中顶尖基因组中心的测序和数据分析能力，基于新一代测序技术平台，通过对 400 个人类个体黄种人低深度全基因组重测序并结合少数个体和家系高深度测序的方法，绘制一张黄种人的人类遗传变异图谱，建立起一套基于重测序技术构建重大疾病分子标记集的研究思路和技术路线，极大加速人类常见复杂疾病的研究。本计划目标包括检测基因组非基因区内几乎所有在人群中的出现频率不低于 1 %的单核苷酸变异，基因区内几乎所有出现频率不低于0.5 %的单核苷酸变异，以及全基因组上的拷贝数变异、结构性变异等大片段变异。这一数据资源将完全成为一个开放的公共资源，为各种疾病的关联分析提供详细的基础数据；为解释人类重大疾病发病机理、开展个性化预测、预防和治疗打下基础。此外，该项目还将加深人类群体遗传学的理解，促进人类进化历史研究。 五年预期目标: 在本项目中，我们将针对不少于 400 个亚洲个体，共计不少于 3Tb 的全基因组重测序数据，完成东亚代表人群频度低至 1％的高分辨图谱，同时绘制包括拷贝数变异、倒位变化的遗传变异图谱。设计可用于全基因组扫描的精细至 1％频度的基因分型芯片。建立起一套针对大规模重测序数据、低频度变异分析和结构性变异的分析流程和方法。预计将申请 5 个以上软件著作权，发表 10 篇以上 SCI 文章，其中包括 Nature、Science 级别文章，培养20名研究生和一支年轻的、国际一流团队（百人以上），其中30名技术骨干。 1.制定规范化的大规模样品收集流程，表型定义清楚、收集方法规范统一、个人信息记录完整且保密。为今后类似的大规模样品收集工作提供典范。 2.在目前已有测序生产平台的基础上，能够以较高的产量和稳定的质量，日产 200Gb 数据，产出适用于不同研究目的的各类测序数据。 3.建立完善的数据质量控制系统，定义规范的数据格式，提供针对超大规模数据采集、传输、存储、分析的高性能计算解决方案。

染色体结构变异的类型(精选.)

染色体结构变异的类型 形成、类型与特点；细胞学特征与鉴定；遗传学效应。 一、缺失（deficiency） 1、定义 导致染色体末端无着丝粒染色体区段、染色单体区段，或亚染色单体区段的丢失，以及这一染色体区段所含有的遗传信息的丢失，所产生的一种染色体结构变异。 2、缺失的类型 ①端部缺失（terminal deficency） 由于端部缺失只涉及到一个断裂，因此，对染色单体的姐妹染色体链愈合或者断裂染色体末端的愈合来说，都不具稳定性。在植物中，断裂染色体末端可能发生封合，而在动物中，就很少见了。 ②中间缺失(intercalary or interstitial deletions) 一个中间染色体区段的丢失称为中间缺失。中间缺失可以有很大不同，从缺少单个核苷酸到缺失一个大的染色体区段。很难确定什么地方是终点，什么地方是起点。 3、缺失的遗传学效应 ①缺失区段上基因丢失导致：基因所决定、控制的生物功能丧失或异常；基因间相互作用关系破坏；基因排列位置关系改变。 ②缺失纯合体一般难以存活，缺失杂合体生活力也很差。 ③含缺失染色体的配子一般是败育的。花粉含有缺失染色体时，即使不败育，在授粉和受精过程中也竞争不过正常花粉。因此，缺失染色体主要通过雌配子遗传。 ④出现“伪显性”（pseudodominance）现象。因为一个显性基因的缺失，致使原来不应显现出来的一个隐性等位基因的效应显现出来。 二、重复（duplication） 1、定义 重复是一种使某一染色体区段加倍的染色体结构变异，加倍区段的大小可以有明显的不同。 2、类型 重复可以出现在同一染色体内，或者出现在非同源染色体之间，因而分别称它们为染色体内重复和染色体间重复。 一般将重复分为3种类型： 顺接重复：染色体某区段按照自己染色体的正常直线顺序重复； 反接重复：染色体某区段在重复时颠倒了自己在染色体上的正常直线顺序； 移位重复。 前两种是染色体内重复，第三种是染色体间重复。 3、重复的来源 ①由染色体的初级结构变异产生； ②由染色体的不相等交换产生； ③由倒位或易位杂合体的交换产生。 4、重复的遗传学效应 ①重复对个体综合表现的影响：重复区段内的基因重复，影响基因间的平衡关系；会影响个体的生活力(影响的程度与重复区段的大小有关)。 ②剂量效应(dosage effect)：重复隐性基因的作用超过与之相对应的显性基因的作用。

【高中生物必修2】 9单元第2讲 染色体结构变异和数目变异、人类遗传病

1 第二讲 染色体结构变异和数目变异、人类遗传病 一、单项选择题Ⅰ 1．人类遗传病种类较多，发病率高。下列选项中，属于染色体异常遗传病的是( ) A ．抗维生素D 佝偻病 B ．苯丙酮尿症 C ．性腺发育不良症 D ．多指症 解析：性腺发育不良症是缺少一条X 染色体引起的，属于染色体变异。 答案：C 2．(2014年6月广东学业水平测试)高龄孕妇生育21三体综合征患儿的风险较高，原因是随着母亲年龄的增大，导致卵细胞形成过程中( )

A．21号染色体丢失 B．不能发生减数第二次分裂 C．X染色体丢失的可能性增加 D．21号染色体发生不分离的可能性增加 解析：21三体综合征患者比正常人多了一条21号染色体。 答案：D 3．“人类基因组计划”对于人类深入了解自身的基因结构和功能有重要意义，其目的是测定人类基因组的( ) A．mRNA的碱基序列 B．DNA的碱基序列 C．tRNA的碱基序列 D．rRNA的碱基序列 解析：“人类基因组计划”目的是测定人类基因组的DNA的碱基序列。 2

3 答案：B 4．用普通小麦(为六倍体)的花粉经花药离体培养技术培育成的植株是( ) A ．单倍体，体细胞内含有一个染色体组 B ．单倍体，体细胞内含有三个染色体组 C ．三倍体，体细胞内含有三个染色体组 D ．六倍体，体细胞内含有六个染色体组 答案：B 5．下图为某染色体结构发生变异的示意图，该变异类型为( ) A ．缺失 B ．易位 C ．倒位 D ．重复 解析：由题中的图我们可以看出，染色体组成由abcdef 变成了

abef，基因的数目发生了改变即发生了染色体缺失。 答案：A 6．以下遗传病中，属于染色体结构异常遗传病的是( ) A．猫叫综合征B．艾滋病 C．乙型肝炎D．白化病 解析：猫叫综合征属于染色体异常遗传病，白化病是常染色体隐性基因决定的遗传病，艾滋病和乙型肝炎都是传染病。 答案：A 7．用六倍体普通小麦和二倍体黑麦杂交得到的子代是( ) A．单倍体B．二倍体 C．四倍体D．八倍体 解析：六倍体普通小麦产生的配子是三倍体，二倍体黑麦产生的配子是一倍体，2种配子结合形成的后代是四倍体(3＋1)。 答案：C 4

全基因组的变异检测

利用全基因组重测序技术对某一物种个体或群体的基因组进行测序及差异分析，可获得SNP、InDel、SV、CNV、PAV、转座子等大量的遗传多态性信息，建立遗传多态性数据库，为后续揭示进化关系、功能基因挖掘等奠定基础。基于全基因组重测序技术进行变异检测，可在全基因组范围内精确检测多种变异，与传统的分子标记和芯片相比，具有周期短、密度高、检测全面、性价比高等技术优势。诺禾致源使用的检测软件及参数为国际高影响因子文章通用标准，对获 得的变异进行全方位评估以确保变异准确、验证率高。技术参数SNP检测、注释及统计 InDel检测、注释及统计 SV检测、注释及统计 CNV检测、注释及统计 转座子检测、注释及统计 样品要求 文库类型测序策略分析内容项目周期 变异检测（基于全基因组重测序）SNP检测周期为30天；全部变异检测周期为40天，个性化分析时间需根据项目实际情况进行评估 HiSeq PE150SNP、InDel（≥10X），SV（≥20X），CNV（≥30X），转座子（≥20X） DNA文库 DNA样品总量: ≥3 μg 参考文献 [1] Cheng Z, Lin J, Lin T, et al . Genome-wide analysis of radiation-induced mutations in rice (Oryza sativa L. ssp. indica) [J]. Molecular BioSystems, 2014, 10(4): 795-805. [2] Jansen S, Aigner B, Pausch H, et al . Assessment of the genomic variation in a cattle population by re-sequencing of key animals at low to medium coverage [J]. BMC genomics, 2013, 14(1): 446.案例解析 ［案例一］ 水稻辐射诱导突变体的全基因组变异分析[1] 辐射是进行水稻种质资源创新的一种有效手段。然而，通过辐射诱发突 变的分子机制尚不清楚。该研究对由9311 经γ-射线诱变而来，富含对人 体有益成分的突变体Red-1进行全基因组测序（20X），并与参考基因组 比对，全面揭示辐射诱导水稻突变体的序列情况。结果显示，9.19%的 基因组序列发生改变，突变位于14,493个基因中，其中点突变是主要的 变异类型。与结合功能、催化活性、代谢过程的相关的基因更易被γ-射 线诱变。该研究首次将全基因组测序技术应用于辐射诱变机理研究，为 诱变育种研究提供了新的思路。 ［案例二］ 牛种群关键个体中低深度测序评估基因组多态性[2] 该研究对43个牛关键个体（代表Fleckvieh种群68％多态性）进行二代 测序，测序深度为4.17-24.98X，平均深度7.46X。与参考基因组比对， 检测出1700万个多态性位点，91,733个变异在18,444个基因编码区 中，且46％为非同义突变。非同义突变中，575个变异可能与转录提前 终止相关，3个变异出现在OMIA数据库中并与特定表型相关。结果表 明，通过对能代表种群主要多态性的关键个体进行低、中深度测序，能 够高效、准确地获得该物种大量多态性信息。 图1 Red-1水稻基因组的变异特征 图2 变异注释

9 人类基因组研究

9.1人类基因组计划简介 人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划并称为三大科学计划。 1986年,诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco发表短文《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》（Science, 231: 1055－1056）。文中指出：如果我们想更多地了解肿瘤，我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力？如果我们想理解人类肿瘤，那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对 DNA 的详细知识而得到巨大推动。” 什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。

为什么选择人类的基因组进行研究？因为人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。 在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。 HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。 HGP的诞生和启动： 对人类基因组的研究在70年代已具有一定的雏形，在80年代在许多国家已形成一定规模。 1984年在Utah州的Alta,White R and Mendelsonhn M受美国能源部(DOE）的委托主持召开了一个小型专业会议讨论测定人类整个基因组的DNA序列的意义和前景（Cook Deegan RM,1989） 1985年5月在加州Santa Cruz由美国DOE的Sinsheimer RL主持的会议上提出了测定人类基因组全序列的动议，形成了美国能源部的“人类基因组计划”草案。 1986年3月，在新墨西哥州的Santa Fe讨论了这一计划的可行性，随后DOE 宣布实施这一计划。 1986年遗传学家McKusick V提出从整个基因组的层次研究遗传的科学称为“基因组学” 1987年初，美国能源部和国立卫生研究院为HGP下拨了启动经费约550万美元（全年1.66亿美元） 1988年，美国成立了“国家人类基因组研究中心”由Watson J出任第一任主任

关于在人类基因组中检测结构变异计算方法的综述

关于在人类基因组中检测结构变异计算方法的综述 【摘要】结构变异是基因的重排列，它对于进化有显著的贡献，在人类中自然变异通常涉及到基因相关的疾病。细胞压力过大，错误的重组机制能够导致基因序列大量不同的结构变异，传统的显微镜与阵列碱基方法常被用于检测大的变异或者是重复序列变异。下一代基因测序海森理论的启用对于在人类基因组中检测各种类型的结构变异都有空前的准确性。事实上，一个显著的挑战在于发展中的各种计算方法是否有能力在生成的模拟数据上检测出结构变异，在过去的几年中，基于在实验数据中获得四种不同类别的数据类发明了很多检测工具，这四种数据类分别是：成对碱基读取，读取深度，分裂碱基读取，组合序列。 【关键词】结构变异;重复序列变异;下一代基因测序;检测算法;成对碱基读取;读取深度;分裂碱基读取;重测序技术;集合 1.引言 结构变异描述了基因变异对于基因结构的影响，尽管人类基因变异最有可能引起的原因是单碱基变异，但是在人类基因组中蛋白显性与结构变异的相关性远远高于单碱基变异。结构变异发生的范围可以从几个bp（碱基的基本单位）到整个染色体。结构变异对于人种的多样性与疾病的发生有显著的影响，并且在任何的基因学研究中是非常重要的。结构体变异研究对于检测大变异，比如非整倍性变异与用微复制方法重组染色体有一定的局限性。 对于阵列碱基法，目前来说序列碱基法更容易解决检测小的微型的结构变异。下一代测序技术理论上能用前所未有的速度够识别出所有类型的结构变异，几种不同的方法在检测数据中显著的变异中都各有优点与不足。然而这些方法需要大量的计算分析，大量的算法在过滤数据上由显著的进展，与参考基因组或者其他样列做对比发现有相近的结构变异。在这里我将介绍结构变异在人类与其他物种上的效果，组合机制的不同导致变异信息的不同，最终产生不同的结构变异。随后，我将给出一个能够被用于检测结构变异所有方法的一个概述并提供目前可提供基于下一代测序技术用于检测人类基因组结构变异的计算工具的一个概述。 2.结构变异 2.1 结构变异的重要性 在人类基因组结构变异现在已知能够比单碱基覆盖更多的核苷酸，成百上千的结构变异产生于基因组上，有些变异跨染色体，打断基因中某些有规律的元素，但是这些变异对于蛋白表达通常没有影响，但是也能引起碱基数量变化，基因分裂，新融合基因，新的调整机制。 新的但碱基变异形成与不同的调整机制都取决于变异碱基的位置。尽管很多的结构变异不在编码区，它们仍然引入了大量的遗传因子和表型变异，不仅仅在

基因组拷贝数变异及其突变机理与人类疾病

HEREDITAS (Beijing) 2011年8月, 33(8): 857―869 ISSN 0253-9772 https://www.wendangku.net/doc/226120156.html, 综 述 收稿日期: 2011?04?07; 修回日期: 2011?06?03 基金项目:国家自然科学基金项目(编号: 30890034, 31000552), 教育部新世纪优秀人才支持计划项目(编号: NCET-09-0322)和上海市浦江人才 计划项目(编号: 10PJ1400300)资助 作者简介:杜仁骞, 在读博士研究生, 研究方向: 基因组拷贝数变异。E-mail: renqian.du@https://www.wendangku.net/doc/226120156.html, 通讯作者:张锋, 博士, 副教授, 博士生导师, 研究方向: 人类遗传学和医学遗传学。E-mail: feng.fudan@https://www.wendangku.net/doc/226120156.html, DOI: 10.3724/SP.J.1005.2011.00857 基因组拷贝数变异及其突变机理与人类疾病 杜仁骞1,2, 金力1,2,3, 张锋1,2 1. 复旦大学生命科学学院现代人类学教育部重点实验室, 上海200433; 2. 复旦大学生命科学学院遗传工程国家重点实验室, 上海200433; 3. 复旦大学生物医学研究院, 上海200032 摘要: 拷贝数变异(Copy number variation, CNV)是由基因组发生重排而导致的, 一般指长度为1 kb 以上的基因 组大片段的拷贝数增加或者减少, 主要表现为亚显微水平的缺失和重复。CNV 是基因组结构变异(Structural variation, SV)的重要组成部分。CNV 位点的突变率远高于SNP(Single nucleotide polymorphism), 是人类疾病的重要致病因素之一。目前, 用来进行全基因组范围的CNV 研究的方法有: 基于芯片的比较基因组杂交技术(array-based comparative genomic hybridization, aCGH)、SNP 分型芯片技术和新一代测序技术。CNV 的形成机制有多种, 并可分为DNA 重组和DNA 错误复制两大类。CNV 可以导致呈孟德尔遗传的单基因病与罕见疾病, 同时与复杂疾病也相关。其致病的可能机制有基因剂量效应、基因断裂、基因融合和位置效应等。对CNV 的深入研究, 可以使我们对人类基因组的构成、个体间的遗传差异、以及遗传致病因素有新的认识。 关键词: 拷贝数变异; 突变机理; 疾病; 人类基因组 Copy number variations in the human genome: their mutational mechanisms and roles in diseases DU Ren-Qian 1,2, JIN Li 1,2,3, ZHANG Feng 1,2 1. MOE Key Laboratory of Contemporary Anthropology , School of Life Sciences , Fudan University , Shanghai 200433, China ; 2. State Key Laboratory of Genetic Engineering , School of Life Sciences , Fudan University , Shanghai 200433, China ; 3. Institutes of Biomedical Sciences , Fudan University , Shanghai 200032, China Abstract: Copy number variation (CNV) is the main type of structure variation (SV) caused by genomic rearrangement, which mainly includes deletion and duplication of sub-microscopic but large (>1 kb) genomic segments. CNV has been recognized as one of the main genetic factors underlying human diseases. The mutation rate (per locus) of CNV is much higher than that of single nucleotide polymorphism (SNP). The genome-wide assays for CNV study include array-based comparative genomic hybridization (aCGH), SNP genotyping microarrays, and next-generation sequencing techniques. Various molecular mechanisms are involved in CNV formation, which can be divided into two main categories, DNA re-combination-based and DNA replication-based mechanisms. CNVs can be associated with Mendelian diseases, sporadic diseases, and susceptibility to complex diseases. CNVs can convey clinical phenotypes by gene dosage, gene disruption, gene fusion, and position effects. Further studies on CNVs will shed new light on human genome structure, genetic varia-tions between individuals, and missing heritability of human diseases. Keywords: copy number variation; mutational mechanism; diseases; human genome

第四章 基因与基因组学(答案)知识讲解

第四章基因与基因组 学(答案)

第四章基因与基因组学（答案） 一、选择题 （一）单项选择题 1.关于DNA分子复制过程的特点，下列哪项是错误的? A.亲代DNA分子双股链拆开，形成两条模板链 B.新合成的子链和模板链的碱基互补配对 C.复制后新形成 的两条子代DNA分子的碱基顺序与亲代的DNA分子完全相同 D. 以ATP、UTP、CTP、GTP和TDP为合成原料 E.半不连续复制 *2.建立DNA双螺旋结构模型的是： A.Mendel B.Morgan C.Hooke D.Watson and Crick E.Sthleiden and Schwann *3.下列哪个不属于基因的功能? A.携带遗传信息 B.传递遗传信息 C.决定性状 D.自我复制 E.基因突变 4.DNA分子中核苷酸顺序的变化可构成突变，突变的机制一般不包括： A.颠换 B.内复制 C.转换 D.碱基缺失或插入 E.不等交换 5.下列哪一种结构与割(断)裂基因的组成和功能的关系最小? A.外显子 B.内含子 C.TATA框 D.冈崎片段 E.倒位重复顺序 *6.在一段DNA片段中发生何种变动，可引起移码突变? A.碱基的转换 B.碱基的颠换 C.不等交换 D.一个碱基对的插入或缺失 E.3个或3的倍数的碱基对插入或缺失 7.从转录起始点到转录终止点之间的DNA片段称为一个： A.基因 B.转录单位 C.原初转录本 D.核内异质RNA E.操纵子 8.在DNA复制过程中所需要的引物是； A.DNA B.RNA C.tRNA D.mRNA E.rRNA 9.下列哪一项不是DNA自我复制所必需的条件? A.解旋酶 B.DNA多聚酶 C.RNA引物 D. ATP、GTP、CTP和TTP及能量 E.限制性内切酶 10.引起DNA形成胸腺嘧啶二聚体的因素是 A.羟胺 B.亚硝酸 C.5-溴尿嘧啶 D.吖啶类 E.紫外线 11.引起DNA发生移码突变的因素是 A.焦宁类 B.羟胺 C.甲醛 D.亚硝酸 E.5-溴尿嘧啶 12.引起DNA分子断裂而导致DNA片段重排的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 13.可以引起DNA上核苷酸烷化并导致复制时错误配对的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 14.诱导DNA分子中核苷酸脱氨基的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 15.由脱氧三核苷酸串联重复扩增而引起疾病的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 16.在突变点后所有密码子发生移位的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 *17.异类碱基之间发生替换的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 18.染色体结构畸变属于 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 *19.由于突变使编码密码子形成终止密码，此突变为 A.错义突变 B.无义突变 C.终止密码突变 D.移码突变 E.同义突变 *20.不改变氨基酸编码的基因突变为 A.同义突变 B.错义突变 C.无义突变 D.终止密码突变 E.移码突变 21.可以通过分子构象改变而导致与不同碱基配对的化学物质为 A.羟胺 B.亚硝酸 C.烷化剂 D.5-溴尿嘧啶 E.焦宁类 *22.属于转换的碱基替换为 A.A和C B.A和T C.T和C D.G和T E.G和C *23.属于颠换的碱基替换为

染色体结构变异

染色体结构变异 【学习目标】 1．说出染色体结构变异的基本类型。 2．通过模型构建区别易位与交叉互换。 3．通过学习染色体结构变异会改变生物的性状，树立事物是普遍联系的，外因通过内因起作用的辨证唯物主义观念。 【学习重难点】 染色体结构变异的四种类型。 【学习过程】 一、自主学习 寻找证据——阅读 阅读课本P92页资料，根据阅读获得的信息，思考下列问题： 1．正常果蝇和棒眼果蝇的X染色体的结构有什么区别？ 2．果蝇X染色体16区的变化与果蝇复眼性状改变有何关联？ 3．染色体结构变异是否会影响生物的性状？

二、知识巩固 1．下列变异中，不属于染色体结构变异的是() A．染色体缺失了某一片段 B．染色体增加了某一片段 C．染色体中DNA的一个碱基发生了改变 D．染色体某一片段位置颠倒了180° 2．如图甲是正常的两条同源染色体及其上的基因，则乙图所示是指染色体结构的() A．倒位B．缺失C．易位D．重复 3．一条正常染色体的基因排列顺序为ABCD·EFGH，“·”表示着丝粒，字母代表不同基因，下列哪种基因的排列顺序发生了倒位，且倒位片段包含着丝粒() A．ABCFE·DGH B．ABCD·EFEFGH C．CDAB·EFGH D．ABCD·GHEF 4．如图中的甲、乙为染色体配对时出现的一种现象，丙、丁是染色体之间的交换现象，①至④是对这些现象出现的原因或结果的解释，正确的是()

①图甲的一条染色体可能有片段缺失 ②图乙的一条染色体可能有片段倒位 ③图丙会导致染色体片段重复 ④图丁会导致基因重组 A．①③B．②④ C．①②③D．①②④ 答案 1．答案：C 解析DNA中一个碱基发生改变，可能会导致基因突变，不属于染色体结构变异。选项A、B、D依次属于染色体结构变异中的缺失、重复和倒位。 2．答案：B 解析比较甲、乙两图可知，乙图一条染色体某一片段丢失导致基因3与4丢失，同源染色体配对时形成了缺失环，由此可判断乙图发生了染色体的缺失。 3．答案：A 4．答案：D 解析图甲为染色体片段的缺失或重复，①正确；图乙为染色体片段的倒位，②正确；图丙为非同源染色体之间的相互交换，不会导致染色体片段的重复，③错误；图丁为同源染色体非姐妹染色单体的互换，导致基因重组，④正确。

高考真题基因突变及其他变异

2013年高考真题生物试题分章汇编（含解析） 必修二《遗传和变异》第五章基因突变及其他变异 1.生物的变异（基因突变、基因重组、染色体变异） （2013福建卷）5.某男子表现型正常，但其一条14 号和一条21 号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是 A.图甲所示的变异属于基因重组 B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞 C.如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8 种 D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代 (2013四川卷)5．大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co 处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体 培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确 的是（） A.用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性 B.单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体 C.植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低 D.放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向 (2013安徽卷)4. 下列现象中，与减数分裂同源染色体联会行为均有关的是 ①人类的47，XYY综合征个体的形成 ②线粒体DNA突变会导致在培养大菌落酵母菌时出现少数小菌落 ③三倍体西瓜植株的高度不育 ④一对等位基因杂合子的自交后代出现3：1的性状分离比 ⑤卵裂时个别细胞染色体异常分离，可形成人类的21三体综合征个体 A．①② B.．①⑤C．③④D．④⑤ （2013海南卷）22.某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是 A.该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的 B.基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同 C.基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码 D.基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中 （2013上海卷）14．若不考虑基因突变，遗传信息一定相同的是C A．来自同一只红眼雄果蝇的精子B．来自同一株紫花豌豆的花粉 C．来自同一株落地生根的不定芽D．来自同一个玉米果穗的籽粒 （2013上海卷）17．编码酶X的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶Y。表l显示了与酶X相比，酶Y可能出现的四种状况，对这四种状况出现的原因判断正确的是C

人类基因组计划

题目：人类基因组计划 ///作者///院系：///年级：///学号： 摘要：人类基因组计划由美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体全部DNA序列创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。在揭示人类发展历史，基因治疗，农作物绿色革命，DNA鉴定方面具有深远影响。 关键字：人类基因组计划 正文： 人类基因组计划 人类基因组计划于20世纪80年代提出，由国际合作组织包括有美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体23对染色体由3×109核苷酸组成的全部DNA序列，于2000年完成了人类基因组“工作框架图”。2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。其研究内容还包括创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。 人类基因组计划在二十多年的时间里取得了较大进展。 人类基因组计划最早在1985年由诺贝尔奖获得者，美国的杜尔贝克Renato Dulbecoo提出。最初目的是完成人类基因组全长约30亿个核苷酸的碱基序列测定，阐明所有人类基因并确定其在染色体上的位置，从而破译全部的人类遗传基因。 1986年3月7日，杜尔贝克在《科学》杂志上发表了一篇题为“癌症研究的转折点——测定人类基因组序列”的文章，指出癌症和其它疾病的发生都与基因有关，并提出测定人类整个基因组序列的途径和重要意义。 1988年美国能源部和国家卫生研究院率先在美国开展人类基因组计划，并经国会批准由政府给予资助。此后，成立了一个国际间的合作机构——人类基因组织(Human Genome Organization)，由多个国家筹集资金和科研力量，积极参加这一国际性研究计划。 1990年10月，国际人类基因组计划正式启动，预计用15年时间，投资30亿美元，完成30亿对碱基的测序，并对所有基因(当时预计为8万～10万个)进行绘图和排序。全球性人类基因组计划有美国、英国、日本、法国、德国和中国六个国家负责，其中美国承担了全部任务的54%，英国33%，日本7%，法国2.8%，德国2.2%，中国于1999年9月获准加入人类基因组计划并承担了1%的测序任务，即3号染色体断臂自D3S3610标志至端粒区段约3000万个碱基的全序列测定。 中国1993年启动了相关研究项目，相继在上海和北京成立了国家人类基因组南、北两个中心，并承担人类基因组计划中1%的测序任务。经过多个国家的