一． 名词解释
1. 系统生物学：系统生物学是系统性地研究一个生物系统中所有组成成分（DNA、RNA、蛋白质、代谢物等）的构成以及在特定条件下这些组分间的相互关系，并分析生物系统在一定时间内的动力学过程。
2. 生命系统的涌现性：一个系统自动形成一些新的系统特性，这些特性不能从其组成部分的特性中预测出来
3. 生命系统的稳健性：生物系统的稳健性是指生物系统能够抵抗内部或者外部的干扰，并维持其功能的一种特性。
4. 基因组（Genome），一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。包括核基因组与非核基因组（如线粒体基因组和叶绿体基因组等）。
5. 转录组（Transcriptome）：广义上指在特定条件下，细胞内所有转录产物的集合，包括信使RNA、核糖体RNA、转运RNA及非编码RNA；狭义上指所有mRNA的集合。
6. 蛋白质组（Proteome），指在特定条件下一个细胞、组织表达的所有蛋白质。
7. 代谢组：指一个细胞中参与一般代谢反应和维持生长与正常功能所需要的全部天然小分子
8. 直系同源指的是两个基因通过物种的形成而产生，源于不同物种的最近的共同的一个祖先。
9. 旁系同源是指两个基因在同一个物种中，通过至少一次的基
因复制或分歧时间而产生。
10.正向遗传学
正向遗传学是指，通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能。 11.反向遗传学
反向遗传学是相对于正向（经典）遗传学而提出来的。是在已知基因序列的基础上，利用现代生物理论与技术，通过核苷酸序列的突变、缺失、插入等手段创造突变体并研究突变所造成的表型效应，即反向遗传学是直接从遗传物质入手来研究基因的生物学功能，阐述生物生命发生的本质现象与规律。 12.基因捕获
基因捕获技术是一种报告基因随机整合技术，通过报告基因与目的基因的融合来检测目的基因的活性。可以根据融合基因在不同时空的表达形态鉴定目的基因的表达模式， 并根据不同条件下的突变表型鉴定基因功能。基因捕获包括3三种形式，即增强子捕获（enhancer trap）、启动子捕获（promoter trap）和基因捕获（gene trap）。
12．基因捕获：基因捕获技术是一种报告基因随机整合技术，通过报告基因与目的基因的融合来检测目的基因的活性。可以根据融合基因在不同时空的表达形态鉴定目的基因的表达模式， 并根据不同条件下的突变表型鉴定基因功能。基因捕获包括3 三种形式，即增
强子捕获（enhancer trap）、启动子捕获（promoter trap）和基因捕获（gene trap）。
13．转录因子：通常被定义为蛋白质，结合在DNA的特定序列，能够激活或者抑制转录。大多数已知的转录因子根据其不同的DNA结合域，被划分为以下几组：DNA结合域，蛋白质-蛋白质结合域，转录激活域。
14．miRNA：是一段短的、内生性表达的未转录RNA分子，它由来自较长RNA前体的茎环区域的Dicer-样蛋白调控的。
15. 什么是蛋白激酶？
Protein kinases (PKs) are a major class of signaling molecules that catalyze reversible phosphorylation of a large proportion of cellular proteins (～30%), thereby modulating protein activity and gene expression.蛋白激酶: 蛋白激酶(PKs)是一类信号分子，促进大部分细胞蛋白可逆磷酸化，从而调节蛋白质的活性和基因表达
16蛋白质直系同源簇数据库；是对细菌，藻类和真核生物的21个完整基因组的编码蛋白，根据系统进化关系分类构建而成。COG库对于预测单个蛋白质的功能和整个新基因组中蛋白质的功能都很有用。
17.图位克隆：它是近几年随着各种分子标记图谱的相继建立而发展起来的一种新的基因克隆技术。功能基因在基因组中都有相对稳定的基因座。用与目的基因紧密连锁的分子标记筛选DNA文库，从而构建出目的基因区域的物理图谱，然后通过物理图谱通过染色体步移的方法逐步的逼近目的基因的方法最终克隆目的基因
18. 核开关（Riboswitch)：核开关是位于mRNA非编码区能与细胞代谢产物特异结合而引起构象变化，从而调控基因表达的结构元件。核开关（Riboswich）是最近发现的一种新的基因表达调控机制。它是通过结合小分子代谢物调控基因表达的mRNA元件，位于特定的mRNA区域。核开关可以不依赖于任何蛋白质因子而直接结合小分子的代谢物，从而在转录水平和翻译水平上调控基因表达继而影响细胞的代谢活动。
19.基因的过表达:基因过表达是指用一个高活性启动子插入到基因上游激活区域，致使编码基因组成性的高水平转录。目的是使其mRNA处于高水平进而使目标蛋白得到高水平表达。
20.代谢途径：代谢途径（MP，Metabolic pathway）在生物化学中，是一连串在细胞内发生的并由酶所催化的化学反应，形成使用或储存的代谢物，或引发另一个代谢途径。 代谢途径是由酶催化经由一系列中间产物将底物转化为产物的相关联的化学反应链。
21. 代谢流：处于一定环境条件下的微生物培养物中，参与代谢的物质在代谢网络的有关代谢途径中按一定规律流动，形成微生物代谢的物质流。（百度）
22. 主生代谢： (Primary metabolish)是指所有生物的共同的代谢途径。合成糖类，氨基酸类,普通的脂肪酸类，核酸类以及由它们形成的聚合物(多糖类、蛋白质类、RNA、DNA等初生代谢与碳水化合物、脂类和蛋白质等的代谢相关，对于植物生命活动具有重要意义
23. 次生代谢： 次生代谢是指生物合成生命非必需物质并储存次生代谢产物的过程。
24. 从头测序：蛋白质组学研究中一种不借助于任何蛋白质序列数据库信息，直接解读串联质谱数据的方法。其基本算法包括：质谱图的构建、离子类型的确定、测序算法和打分算法。
25. 重测序：即重新测序，由于存在参考序列，只进行地低深度测序，降低成本的同时，基于同源性寻找到大量基因差异，实现遗传进化分析及重要性状候选基因的预测。
26 宏基因组 生境中全部微小生物遗传物质的总和。
27 网络模体 为复杂网络中在不同位置重复出现的特定的相互连接或相互作用的模式，并且在数量或概率上显著地高于随机网络。包括前馈、双双 、双平行、三链式等网络模体。模体(motif)，又称为基序，为复杂网络中在不同位置重复出现的特定的相互连接或相互作用的模式，并且在数量或概率上显著地高于随机网络。
模体从局部层次刻画生物网络的相互连接的特定模式。不同的模体在网络中具有不同的重要性，辨别出这些模体有助于识别网络的典型的局部连接模式，不同的连接模式具有不同的生物学功能。
28.蛋白质的遗传相互作用：
是指蛋白质分子之间的相关性，并从生物化学、信号转导和遗传网络的角度研究这种相关性。
29.代谢元：
在代谢网络中，参与同一代谢过程且彼此之间具有一定蛋白质—蛋白质相互作用的多酶复合体通常称为代谢元。在代谢元的内部可能形成闭合的代谢物通路。
30.实质等同性原则：
如果某个转基因食品或食品成分与现有的食品成分总体相同，那么可以认定它们是同等安全的。这实际上就是用最终的食品的化学成分来评价食品的安全性。因此，与其它分析手段相比，利用代谢组学的研究手段评价转基因产品安全性更加可靠。
二． 问答题
1. 生命系统的复杂性体现在哪些方面？
1) 表现在基因、RNA、蛋白质以及代谢物水平的变化；目前，高通量的分析技术，如高通量 DNA 测序技术、基因表达分析技术、高通量蛋白质组学质谱分析技术以及代谢组学技术，使得我们对第一层次的分析能力大大提高 ，但是如何把基因组数据、转录组学数据、蛋白质组学数据和代谢组学数据分析并整合在一起研究，还面临着极大的挑战。
2) 基因、蛋白、代谢物等可以形成一些功能性的链接，如基因调控网络 、代谢网络和信号传导途径等。
3) 各种网络或者途径又可以进一步的组合成功能性的模块，来完成一定的细胞功能
4) 不同的功能模块可以形成一个更为复杂的系统。 2. 生命系统自身的稳健性是如何实现的？
生物系统的稳健性是指生物系统能够抵抗内部或者外部的干扰，并维持其功能的一种特性。（1）适应性（Adaptation）:生物体对环境条件变化的适应性；（2）参数的不敏感性（Parameter
insensitivity）:系统对某些动态参数是相对不敏感的；（3）逐渐降解性（Graceful degradation）: 在一般条件下，单个系统的功能受到损害后，整个系统表现为慢慢破坏或降解，而不是灾难性的破坏。
生物系统的稳健性实现途径：（1）通过系统的正反馈和负反馈作用，达到对一个系统稳健性的控制。如在基因调控和代谢途径方面有正反馈和负反馈作用。（2）累赘性或者重复性，即把执行同样功能的多个组分成分引入系统中作为系统的备份。如在基因表达水平上，很多基因常常具有相同的功能（累赘性），这也是造成基因敲除失败的一个常见的原因，即敲除一个基因后，还有备份基因发挥功能。在代谢网络中，某个代谢途径的失调可以通过激活其它代谢途径来实现功能的补偿。（3）结构的稳定性，即把一个稳定的结构构建到系统中，以到达系统的稳定性。如，生命系统中的蛋白-蛋白相互作用系统。（4）模块性 即把系统分成不同的亚系统，这些系统在物理位置和功能上是分开的，是相互绝缘的，所以一个模块的功能失调不会很快导致其它模块的失调，也不会导致整个大系统的功能失调。如细胞的细胞器以及每个信号传导通路都可以形成不同的模块。
3. 如何可以实现对生命系统的干扰？
生命系统具有稳健性和脆弱性，当用更多的资源来维持系统的稳健性时，也引入了系统的脆弱性，如一个系统需要很多资源才能维持其功能和稳健性，假如没有资源或资源缺乏时，系统就非常脆弱；反之，一个简单系统就不需要很多的资源，在没有资源或资源缺乏的条件下，系统反而具有更强的竞争力。
4、转录组与蛋白质组研究的局限性是什么？代谢组相对于转录组和蛋白组研究的优势？
转录组学和蛋白组学的局限性：
（1）转录组学或蛋白组学上的变化不总能反映基因变更时在生化层面的表现型的改变。
（2）现代技术对于转录组学和蛋白组学中mRNA以及蛋白质的识别是通过已知数据库中的模式植物进行序列比对来实现的，因此识别和对比过程是间接的，所能提供的信息可信度有限
（3)如果在缺乏某mRNA或蛋白质的数据信息时，以上的两种组学就只能为人们提供少量的信息。
(4)由于基因或蛋白的功能补偿作用，某个基因或蛋白的缺失会由于其他基因或蛋白的存在而得到补偿，最后反应的净结果为零。
代谢组学的优势 ：
（1）基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的，如细胞信号释放，能量传递，细胞间通信等都是受代谢物调控的。
（2）与转录组学和蛋白质组学比较，代谢组学专门研究生物体系由于基因修饰或受外部刺激后所产生的所有代谢产物的变化，距离表型最近，是生物体系整体功能或状态最终结果的表现，能更全面的揭示基因的功能，为生物技术的应用提供科学的依据。
（3）基因和蛋白表达的有效的微小变化会蛋白质的级联反应在代谢物上得到放大，从而使检测更容易；
（4） 代谢组学的技术不需建立全基因组测序及大量表达序列标签（EST）的数据库；
（5）代谢物的种类要远小于基因和蛋白的数目，每个生物体中代谢产物大约在103数量级（除植物以外）；
（6）因为代谢产物和代谢途径在不同的生物体系中都是类似的，所以代谢组学研究中采用的技术更通用；
5如何理解代谢途径的三维网格状结构？
代谢途径是一系列中间体经酶催化通过链式化学反应最终转化为终产物的一系列反应。代谢途径有可能是三维的，三维网格结构是指代谢途径的线性，环形，阵列，他们可能是单向的，也可能是逆向的，并且它们可能具有分支和转换点。酶促反应可能是绝对特异性的，酶可能作用于基因家族或具有相同化学组分的相关分子之上。翻译得不知道对不对，还有就是这个题目是开放的，可以结合下面这个图说一说理解）例如 不同的代谢途径，可以通过三维网格彼此联系起来，某个途径的中间产物，也可能是另外一个代谢途径的中间产物。某些代谢途径的产物，可以通过网格联系起来，从而调节另外代谢途径。（这只是个比喻，因为这道题我可能把握不准）
6.基因共表达分析是基于什么原理或假设？20150924 PPT 107 基因共表达分析建立在已经公开的微阵列数据之上，它们提供了共表达基因和高度相似的表达模式的基因的清单。
转录组的共表达分析是基于基因是被相同或相似的调节方式所控制的假说之上的。换句话说，共表达的基因往往与相同或相似的生
物过程有关。那些表达模式高度相似并且具有确定功能的基因，就是所谓的报告基因，因为他们可能被包含在一个相同或相似的代谢途径中，因此可以被选择作为潜在的靶基因。
7.多基因联合转化的方法有哪些？20151008 PPT 95-103 1 a基因堆垛途径，两种植物已经携带基因1与2，通过杂交，它们的后代同时获得2种转基因。B通过改造的方法，在植物已经有一条转基因1的基础上再被基因2改造，使植物在线性上获得两种基因，这两种基因是独立遗传的，并且在世代中可能会被分离。 C非连锁改造，转基因1和2同时以单独向量方向被导入一个野生型植物，所有的基因都趋向于以头对头或者尾对尾的方式整合到一个纯合子中。 D 连锁转基因途径，两条基因串联排列在单矢量方向，全部的构造趋向于整体化，所以整合的转基因在矢量上按相同的顺序排列。E在分离阅读框途径中，两种基因通过从手足口病病毒中分离的2A缩氨酸表达为融合的蛋白质。F 将多个基因在同一个操纵子中表达，从而产生多顺反子RNA，但产生的蛋白质是独立的，这种方法只适用于质粒和部分植物但并不适用于谷类作物，例如玉米。
2 生物合成，通过序列合成板构建可预测的表达载体。生物合成允许稳健的基因环路形成一个集合并且包含全部的代谢途径。这不仅有助于促进代谢工程，还有助于我们理解一般意义上的代谢。
3 控制代谢途径的转录因子和调控基因也需要被鉴定和研究，因为它们能够在相同的途径中能调控多基因，提供了一种方便快捷的多步干预方法。然而通常像黄酮类物质有多级转录因子通过不同的调控
因子混合影响目的基因的表达。转录网络的相互作用十分复杂，例如转录因子的序列调控，转录因子的自身调控，并且反式激活因子的活性依赖于转录因子在蛋白质水平上的相互作用。
8.真核基因在原核系统中表达的局限性？
真核基因放入原核细胞中表达产生蛋白质的时候，原核系统会表现出许多缺陷和局限：
（1）原核系统没有转录后加工的功能，不能进行mRNA的剪接，所以只能表达cDNA而不能表达真核基因组基因。
（2）没有真核的翻译后加工功能，表达产生的蛋白质没有糖基化、磷酸化等的修饰，难以形成正确的二硫键配对和空间构象的折叠，因而产生的蛋白质没有足够的生物学活性。
（3）表达的蛋白质经常是不溶的，会在细菌内聚集形成包涵体，尤其当表达目的蛋白量超过菌体总蛋白量10%时候，更容易产生包涵体。
Tip：原核表达的优势：经过长期对大肠杆菌的研究，对其特性和遗传背景有了深刻的了解，大肠杆菌的培养操作简单、生长繁殖比较快、成本低、外源基因的表达产物比较高，容易纯化，因此，大肠杆菌是目前应用广泛的一个蛋白质表达系统。近年来，有多种商品化的原核表达载体可供选择，载体的优化为外源真核基因的表达提供了更为优化的条件。
9.基因本体数据库（Gene Ontology）如何定义一个基因的功能 基因本体数据库主要通过生物学过程、分子功能和细胞组成三个
方面来定义一个基因。细胞组成主要描述对象的归属问题，比如细胞的内部解剖结构或者基因的组成成分等。分子功能：用来描述细胞层面的活性，比如催化活性或者结合活性等。生物学过程用来描述一个或者多个有组织的和分子功能相关的事件。生物学过程中存在不止一个关键步骤，这是区别于分子功能的重要一点。
10. 以动物或植物模型为例阐述miRNA的转录加工成熟的过程。 动物中，细胞核内编码miRNA的基因首先在RNA聚合酶II的作用下发生转录，形成长度约为几百个核苷酸的初级转录物pri—miRNA，初级
转录物在RNase III家族酶Drosha的作用下进一步被加工成为只含60—70bp具有茎环结构的单个miRNA前体——pre．miRNA，由转运蛋白Exponin．5运送到细胞质；在另一个RNase III家族酶——Dicer的参与下，miRNA前体被加工形成双链miRNA，随后miRNA的双链解链形成成熟的miRNA。成熟的miRNA通过与一种类似RISC(the RNA—induced silencing complex)的核糖核蛋白结合形成miRNP而发挥作用。
11. 分离miRNA的方法主要有哪些？ 直接克隆法：分离克隆、链接、反转录、测序 正向遗传学：从突变体不同的表型分析miRNA 生物信息学：ViennaRNA Web Services 12. miRNA的作用机理是什么？
miRNA可以指导RISC在蛋白转录后水平上下调控基因的表达水
平：mRNA的酶切降解或翻译抑制。采取沉默方式是由mRNA的特性所决定的，如果mRNA能够与miRNA完全互补，该mRNA就会被RISC特异地降解：如果mRNA不能与miRNA完全互补，仅在某个位点与miRNA互补，那么RISC就不会特异地降解mRNA，只是阻mRNA作为翻译的模板而不能合成蛋白质
12 RNA的作用机理是什么？ 翻译抑制
miRNA与靶mRNA不完全互补，可导致miRNA在蛋白质翻译水平上抑制靶基因表达（哺乳动物中比较普遍）。这种方式只影响蛋白表达水平，并不影响mRNA的稳定性。
mRNA的降解
miRNA也有可能影响mRNA的稳定性。如果miRNA与靶位点完全互补（或者几乎完全互补），那么这些miRNA的结合往往引起靶mRNA的降解(在植物中比较常见)。通过这种机制作用的miRNA的结合位点通常都在mRNA的编码区或开放阅读框中。每个miRNA可以有多个靶基因，而几个miRNAs也可以调节同一个基因。
转录调控
miRNA影响基因启动子的CpG岛甲基化作用，在转录水平直接对靶基因进行调控作用。
13. 降解组测序的基本原理是什么？
降解组测序的原理是，在植物体内绝大多数的miRNA是利用剪切作用调控靶基因的表达，且剪切常发生在miRNA与mRNA互补区域的
第十位核苷酸上。靶基因经剪切产生二个片段，5’ 剪切片段和3’ 剪切片段。其中3’ 剪切片段，包含有自由的5’ 单磷酸和3’ polyA尾巴，可被RNA连接酶，连接产物可用于下游高通量测序；而含有5’ 帽子结构的完整基因，含有帽子结构的5’ 剪切片段或是其他缺少5’ 单磷酸基团的RNA是无法被RNA酶连接，因而无法进入下游的测序实验；对测序数据进行深入地比对分析，可以直观地发现在mRNA序列的某个位点会出现一个波峰，而该处正是候选的miRNA剪切位点（完整实验流程参见右图）。利用降解组测序，科研人员摆脱了生物信息学预测的限制，真正从实验中找到了miRNA的作用靶基因。
14. 基于PCR方法分离直系同源基因与旁系同源基因的方法是什么？
分离直系同源基因：直系同源基因在基因层面、调控水平和蛋白水平类似或相同，分离直系同源基因需要遵循（1）选择富含目的基因的生物材料、（2）选择适合的基因片段进行分离并克隆、（3）根据目的基因的信息选择合适的分离策略。基于PCR方法分离直系同源基因用RT-PCR,方法如下，（1）选择选择目的基因表达量比较高的细胞或者组织，或进行适当的生物诱导。（2）提取组织内的RNA，反转录为cDNA, （3）以cDNA为模板，设计三个引物为基因特异性引物、oligo dT引物、随机引物，多轮PCR，得到cDNA
分离旁系同源基因：选择来源不同物种的同一个基因，比对，选择基因保守区，设计简并引物，以RNA反转的cDNA为模板，得到一部分DNA序列，通过巢式PCR得到侧翼序列。
15 T-DNA标签法鉴别的基本原理： 根癌农杆菌的Ti质粒上有一段T-DNA，在病原菌致病过程中，能够随机且稳定的整合到植物基因组中，并能够稳定的表达。已知T-DNA两端各有一段25bp的反向重复序列，决定着T-DNA转移到细胞并整合进核基因组的进程，因此可以作为插入突变效应的突变原。T-DNA插入某个基因后，可以引起表型的变化，然后通过表型的变化推断基因的功能，进一步通过分离突变体基因就可以快速分离目的基因。由于插入序列是已知的，就可以通过多种克隆或者PCR的方法对感兴趣的重组突变体进行研究
16基于文库的菌落原位杂交法分离基因的步骤： （1）细菌纯培养；
（2）将纯培养成功后的细菌原位转移至尼龙膜或者硝酸纤维素膜上；
（3）裂解细菌，释放出DNA，将释放出来的DNA变性处理，然后固定在膜上；
（4）用标记的与目的基因互补的探针进行杂交 （5）检测杂交菌落信号
（6）与原始平板菌落进行对照，筛选出阳性克隆。 17. 核开关对基因表达调控的机理是什么？
核糖开关可以特异性结合代谢物 ,通过构象变化 ,在转录或翻译水平上调节基因表达，核糖开关调节维生素、氨基酸、核苷酸等基础代谢过程 ,其调节基因表达不需要任何蛋白因子作为中介，细菌核糖开关均位于代谢相关基因 mRNA的5’uTR，由2个结构域组成：
适体结构域 (aptamer domain，AD)和表达结构域(expression domain，EPD)。 AD直接结合小分子代谢物，是 RNA传感器，核糖开关可以在转录和翻译两个水平上调节基因表达，且均有抑制和激活两种方式17题2
核开关通过改变代谢物敏感位点无配体时和配体结合时的构象，和此变化反过来又调节相邻的基因表达调控元件的形成之间的相互作用来发挥其功能。
迄今为止，核开关包括约20类：其对嘌呤及其衍生物，氨基酸，蛋白质辅酶，和磷酸化的氨基糖的反应。核开关还需要些功能性有机小分子来辅助，RNA也可以利用无机分子，如镁离子和氟离子，来触发一个调控反应。
18. 研究基因功能的两大方法是什么？各有哪些优缺点？ 基因敲除、基因超表达
超表达的优点： 在许多情况下，敲除可能不产生突变体或突变没有表现表型差异。例如有许多物种不具有良好的遗传学特征。一些植物是自交不亲，从而难以产生纯合隐性个体。一些植物是多倍体，使敲除四个或更多个拷贝的染色体上的基因是不现实的。
即使在具有良好遗传特性的二倍体植株，许多基因属于功能冗余的或大或小的基因家族，使得敲除一个基因产生变化不明显。最后，一些基因是必不可少的，从而使基因敲除后没有植物可用。
最后，与其他基因操作技术相比，以过表达的表型来预测基因功能更为可靠。
通过对过表达表型的仔细解读，可以弄清楚很多基因冗余问题。 超表达缺点：过表达是以基因总是正常表达为前提的，但实际可能并非如此。有一些环境和发育阶段特异性基因。在这些情况下变化的表型可能被不适当的解释。在这种情况下，往往有助于对基因表达模式的认识，以排除它不表达的组织或阶段的基因的作用。T-DNA插入某个基因时，该基因的表达可能会被破坏，所以产生的突变表型是基因缺失之后的表型，称之为基因敲除（loss-of-function)。基因敲除可以通过表型的变化推断基因的功能，进一步通过分离突变体基因就可以快速分离目的基因。T-DNA已经在拟南芥的插入突变体库构建中得到了广泛的应用，并且建立了非常完整的PCR体系和遗传分析体系对突变株进行检测和功能分析。
（1）旁系同源基因的干扰
（2）许多基因只在植物生长的特定阶段或者某种特定的环境或生理条件下才会表达，这里基因若在非必需表达阶段被敲除，则不会产生明显的表型突变。
（3）对于一些关键节点基因的突变（hub)基因的插入突变，可能导致致死效应，因而也无法进行鉴定；
（4）对于瞬间表达的基因、低水平表达的基因，以及在少数细胞中表达的基因，都很难利用这种方法进行突变体鉴定。
功能获得性突变是一种类似于功能缺失突变，而且通过随机插入转录增强子到基因组中或是在强启动子的调控下在转基因产品中表达。通过这些方法，功能获得性突变能够在不影响其他家族成员的情
况下观察到其表型。
标签技术的第一个缺陷是T-DNA在植物基因组的插入位点是不均一的。T-DNA插入位点的具有倾向性并不一致，有基因是否正表达有关，通过现在的标签技术每种独立的基因的过表达可能会造成不同的表型。
19. 基因组编辑的基本原理是什么？
ＩＩ型ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统编码ｔｒａｃｒＲＮＡ，ｔｒａｃｒＲＮＡ指导ＲＮａｓｅＩＩＩ和ｃｒＲＮＡ前体的成熟；成熟的ｃｒＲＮＡ与ｔｒａｃｒＲＮＡ互补配对形成ＲＮＡ二聚体，介导Ｃａｓ９蛋白对靶位点进行切割，造成ＤＮＡ 双链的断裂，引起体内细胞修复机制包括插入／缺失引起的末端连接和同源重组修复机制（图２）．插入／缺失机制会造成原序列缺少一些碱基或在原序列引入一些碱基，无论何种情况都会引起目的基因突变，可能使该基因失去功能．而同源重组介导的ＤＮＡ修复机制，利用ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ系统将ＤＮＡ双链切断，通过引入的一段与目的基因同源序列进行同源交换以达到修复目的基因．大量实验证明，ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９是最行之有效的基因编辑工具，已广泛应用于基因组编辑、基因治疗以及转录调控．
20. 基因表达调控的方式有哪些？
（1） 基因组水平上：异染色体和常染色体的调控、染色体修饰、核小体修饰
（2） 转录水平上：顺式作用元件如增强子、反式作用元件如转录因
子、非编码RNA如miRNA、染色体重塑
（3） 转录水平后修饰：mRNA的加工修饰、区域后加工、降解 （4） 翻译后水平修饰：蛋白质的甲基化，乙酰化，磷酸化，泛素化 （5） 蛋白质上游的级联调控元件的调控
21. 双向电泳分离蛋白质的基本原理是什么？
根据蛋白质等电点不同在PH梯度胶中等电聚焦（isoelectric focusing，IEF）将其分离，然后按照它们的分子量大小在垂直方向或水平方向进行十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）第二次分离。
22. 利用酵母单杂交技术分离转录因子的原理是什么？ 真核生物基因的转录起始需转录因子参与，转录因子通常由一个DNA特异性结合功能域和一个或多个其他调控蛋白相互作用的激活功能域组成，即DNA结合结构域(DNA—bindingdomain，BD)和转录激活结构域(activationdomain，AD)。用于酵母单杂交系统的酵母GAL4蛋白是一种典型的转录因子，GAL4的DNA结合结构域靠近羧基端，含有几个锌指结构，可激活酵母半乳糖苷酶的上游激活位点(UAS)，而转录激活结构域可与RNA聚合酶或转录因子TFIID相互作用，从而分离转录因子。
23.利用酵母双杂交技术分析蛋白质相互作用的原理是什么？ 酵母双杂交技术是一种在酵母中利用转录激活物的重组来鉴定蛋白质之间相互作用
的方法。该系统利用转录激活蛋白 GAL4 的 DNA 结合结构 域
（ DNA binding -domain， BD） 和转录激活结构域（ transcription- activating domain， AD），分别与诱饵蛋白及可能与诱饵蛋白相互作用的捕获蛋白相连，并共同转入酵母敏感株细胞，如果两个蛋白能够发生相互作用，就能使转录因子原来分开的两部分结合起来，从而激活下游报告基因。通过 DNA 重组技术使 BD 与 AD 分开，即使它们在同一细胞内表达，这两个 BD 和 AD 结构域短肽也不会发生相互作用，因而不会启动相应被调控基因的表达。只有当分开的两者通过适当的途径在空间上较为接近时，才能重新呈现完整的 GAL4 转录因子活性，并可激活上游激活序列（ Upstream activating sequence，UAS）的下游启动子，使启动子下游基因得到转录。根据 这 一特性，将编码DNA-BD 的基因与已知蛋白质 Bait protein 的基因构建在同一个表达载体上，在酵母中表达两者的融合蛋白 BD-Baitprotein，将编码AD基因与cDNA 文库的基因构建在 ADLIBRARY 表达载体上；同时将上述两种载体转化改造后的酵母，后者基因组中既不能产生 GAL4，也不能合成LUE、 TRP、 HIS、 ADE，因此，酵母在缺乏这些营养的培养基上无法正常生长。当上述两种载体所表达的融合蛋白能够相互作用时，功能重建的反式作用因子能够激活酵母基因组中的报道基因 HIS、 ADE、 LACZ、 ME11，从而通过功能互补和显色反应筛选到阳性菌落。 将阳性反应的酵母菌株中的 AD-LIBRARY 载体提取分离出来，从而对载体中插入的文库基因进行测序和分析。
24.生物网络的结构特征有哪些？
的主要部分，用于生物合成的12个前体代谢物中有6个存在于GSC中。
代谢网络蝴蝶结结构有助于保持代谢网络的稳健性，对代谢网络进行更为灵活的调控，提供更多的输入和输出接口，可以使得代谢底物与代谢产物之间存在更为灵活的转变。
29. 支持向量机法确定两个或多个样本间差异生物分子的原理？
支持向量机是用来解决分类问题的。比如最简单的情况，豌豆和米粒，用筛子很快可以分开，小颗粒漏下去，大颗粒保留。用一个函数来表示就是当直径d大于某个值D，就判定为豌豆，小于某个值就是米粒。d>D为豌豆；d 对于组学样本来说，就是要在一个高维空间中找到一个超平面，可以对含有多维变量的样本进行更好的分类，位于这个超平面上的基因或者代谢物就是区分两个样本的最优候选。 支持向量机是现在运用最广的分类方法，需要数学基础并且得出的结果能够用数据来表明正确性，SVM图将样本放进高维空间，并通过在超平面距离远近将不同类别进行分类。该方法通过将另外两个超平面放在这个超平面的两侧。SVM法就是尝试寻找到这个分离的超平面，使之能够将这两个平行的超平面区域最大化。假设在这平行的超平面的大分离能表明一个更好的分类预测准确性，在实际上，它取决于一些接近于平行超平面的样本，这些样本就称为支持向量。 30.何谓模式识别？有监督和无监督的模式识别方法在组学数据分析中的作用？ （1）模式识别（Pattern Recognition）是指对表征事物或现象的各种形式的（数值、文字、和逻辑关系）信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是信息科学和人工智能的重要组成部分。 （2）无监督的模式识别方法从数据的本身出发，在没有任何外界指导的情况下，考察数据的整体性质以及内部变量的各种关联。无监督分析方法的核心在于降维处理和聚类分析。（典型相关分析是另一种方法） 无监督的模式识别方法其优势在于能够在不具备任何样品分组信息的情况下实现样本内在关系的可视化，旨在认识分布在多维空间数据点潜在的特点和相互之间的联系。这种方法可以尽可能地显示在数据集中不同样本之间内在的异同点、分离趋势或者异常数据点的存在，不会出现模型过度拟合的问题。 （3）监督的模式识别方法是指在了解了样品分类信息的前提下，寻找已知分类组别之间的变量差异，或者寻找变量与变量之间的相关关系。这种方法主要是找出样品分类的最大差异。主要方法有最小二乘法。贝叶斯概率论法、线性判别法和神经网络法。 1. 如何解析香山红叶变红的分子机理和利用基因工程的手段延长香山红叶的时间或防止 红叶变红？ 所有的树叶中都含有绿色的叶绿素，树木利用叶绿素捕获光能并且在叶子中其他物质的帮助下把 光能以糖等化学物质的形式存储起来。除叶绿素外，很多树叶中还含有黄色、橙色以及红色等其他一些色素。虽然这些色素不能像叶绿素一样进行光合作用，但是其中有一些能够把捕获的光能传递给叶绿素。在春天和夏天，叶绿素在叶子中的含量比其他色素要丰富得多，所以叶子呈现出叶绿素的绿色，而看不出其他色素的颜色。 当秋天到来时，白天缩短而夜晚延长，这使树木开始落叶。在落叶之前，树木不再像春天和夏天寻样制造大量的叶绿素，并且已有的色素，比如叶绿素，也会逐渐分解。这样，随着叶绿素含量的逐渐减少，其他色素的颜色就会在叶面上渐渐显现出来，于是树叶就呈现出黄、红等颜色。 2. 浅谈你对转基因生物安全的认识？ 这里所谓生物安全主要是指通过克隆、转基因等生物技术的操作，改变原来的生物体，看它是否安全。首先从生态上讲，它是否安全；第二从遗传上讲，它是否安全；第三把它作为食物、作为药物的话，应用上是否安全。 a) 新物种的产生和旧物种的消亡的自然演替过程从未间断过，在人类社会出现之前，物种的产生和消亡一直存在。不是因为有了人类活动之后，才有物种的消亡。不要一听到“物种消亡”就惊慌失措。 b）．人的活动确实对生态环境严重影响，干扰了自然演替的过程。
