生物讲座疑难问答记录

【QUESTION1.】是否可以通过基因治疗操作来增加运动员的身高或短跑速度,这与运动员服用相关禁药有什么本质区别。请谈谈你对重组DNA技术的认识?答:目前还没有明文规定不能通过基因更改提高运动员的的成绩,规定也在完善中,但它与运动员服用相关禁药的本质都是通过不公平的手段取得成绩,与现代体育精神相悖,如果发现这种情况,应该也会取消成绩和禁赛。??

生物讲座疑难问答记录

重组DNA技术可以提取可用于基因治疗的基因工程细胞,进一步了解基因调控机制和疾病分子基理,也对于人类医学的发展具有重要意义??。同时生物技术也会引起一些伦理问题和安全问题,所以,人类对于生物技术持保留态度,合理利用,合理控制。

【QUESTION2.】谈谈你对纤毛与疾病相关性的认识.

答:纤毛或鞭毛(两个名称在本文互为通用)是以细胞微管为核心而组装形成的一种细胞器官.运动纤毛在细胞运动中起的作用是显而易见的,比如精子的运动:近年来发现,曾被认为是退化器官的不动原生纤毛在动物发育和各种生理器官的正常生理活动中起着重要作用.原生纤毛具有调控细胞分裂,Hedgehog信号通路,非经典Wnt信号通路及钙信号传导等的作用.纤毛及其附属结构在结构或功能上的缺陷会导致多种多样的疾病,总称为“纤毛相关疾病”,包括男性不育症、呼吸道疾病(如不动纤毛综合征、肾囊肿、失明、多指(趾)症、内脏转位、肥胖症、高血压乃至精神发育迟滞等.纤毛在结构和功能上是非常保守的,我们目前对纤毛的结构与功能的认识和对“纤毛相关疾病”发生机理的了解主要来自于对各种模式生物的研究,其中包括具有研究优势的模式生物—雷氏衣藻(Chlamydomonasreinhardtii,一种单细胞绿萍).人体中存在的多种“纤毛相关疾病”充分证明了纤毛对人类健康的重要性.目前,人类距离“纤毛相关疾病”的预防、诊断和治疗还有很大的距离,但一些研究成果将对“纤毛相关疾病”的预防、诊断和治疗提供理论支撑和指导意义.

【QUESTION3】微生物群落结构分析的意义何在?

答:通过对微生物的种类与数量、比例,微环境中的空间分布,和各种微生物在生境中的随时间的消长、演替与互作的研究,为人类自身的`需求和环境的改善提供更好地途径。

【QUESTION4】微生物群落结构分析方法有哪些?优缺点有哪些?

1、传统微生物学方法

主要缺陷

(1)工作量大,耗时多;

(2)在工作的一开始就引入人为差别——选择性培养;

(3)平板挑取时再次引入人为差别——菌落形态观察;

(4)微生物鉴定时可以由于实验条件或观察第三次引入人为差别——定性难。

优势

(1)不需要特殊的仪器设备,资金需求低;

(2)可以获得大量微生物物种资源供后期研究使用

2、传统微生物学方法改进型——rRNA基因保守序列测序鉴定法

主要缺陷

(A)工作量大,耗时多;

(B)在工作的一开始就引入人为差别——选择性培养;

(C)平板挑取时再次引入人为差别——菌落形态观察;

优势

(A)不需要特殊的仪器设备,资金需求低;

(B)鉴定结果较可靠;

(C)可以获得大量微生物物种资源供后期研究使用。

3、PCR-DGGE或PCR-TGGE法

优势:

(A)可获得较为准确、真实的微生物群落结构信息。

(B)相对于传统微生物学方法而言,具有较高地可信度。

主要缺陷:

(A)工作量大,需要特殊设备,耗资多。

(B)在总DNA提取时,可能因为破壁不完整而造成提取的DNA样本无法代表真正的群落微生物信息(例如芽孢!)。

(C)PCR扩增具有序列选择性,可造成扩增结果的种类及数量信息失真。

4、PCR-SSCP法

优势:

(A)简便、快速、灵敏,无需特殊仪器;

(B)试验成本低,结果较为可靠。

主要缺陷:

(A)电泳条件要求严格,一旦发生变性,则电泳失败;

(B)如果某些序列的不同不能导致单链DNA构象改变或变化很小,则无法用SSCP技术分离检出;

5、rRNA-targeted寡核苷酸探针识别法

优势:

(A)大多数细胞内存在大量的rRNA,因此用寡核苷酸探针检测活性污泥可以原位提供单个细胞的鉴定和活性;

(B)rRNA核苷酸序列既包括了高度保守的序列又含有易变的区域;因此rRNA-targeted寡核苷酸探针可在微生物系统发育的不同水平上自由调整如从亚种到整个微生物界;

(C)此方法建立在rRNA分子序列的比较分析基础上,目前已建立了用于rRNA序列比较分析的庞大数据如RDP(RibosomalDatabaseProject)等和用于分析和设计探针的软件包如ARB等。其中ARB数据库包括22000个线性核糖体小亚基RNA和500个核糖体大亚基RNA序列,用ARB软件包可以以线性的形式设计rRNA-targeted寡核苷酸探针。 主要缺陷:

(A)样品中微生物细胞所处的生理阶段可影响检测结果,如细胞中所含rRNA较少,则可能漏检;

(B)探针的针对性决定了该方法是一种要求预先已知群落中可能存在哪些微生物的信息的检测方法,如缺乏已知信息,则很难应用该方法进行分析;

(E)尽管rRNA分子序列数据库已经十分庞大,但对于那些研究较少的微生物区系,则很难应用该方法进行分析。

6、RFLP或T-RFLP法

主要优势:

与其它指纹图谱技术相比具有以下优点

(A)高通量,能够迅速产生大量重复、精确的数据,用于微生物群落结构的时空演替研究;

(B)数据的输出形式允许对大量信息的快速分析,由于片段分析软件已经预装于DNA测序仪中,这些软件能够自动将电泳结果数字化并以表格方式输出,用于标准统计分析,避免了将指纹图谱再数字化的程序;

(C)根据末端限制性片段(TRFs)的长度与现有数据库进行对比,有可能直接鉴定群落图谱中的单个菌种;

(D)由于产生TRFs的设备为DNA测序仪,所以精确度和分辨率都要较其它方法产生的图谱高。

主要缺陷:

(A)首先,T-RFLP技术依赖于PCR扩增,这就无法避免差异性扩增的影响。

(B)在T-RFLP的峰值图上,一个峰代表的有可能不只是一个种,也就是说无法完全鉴定至种甚至是属的水平。

(C)峰值图上每个峰定量的结果也只是一个相对的含量,不可能真正代表该微生物在某一生态系统中的绝对含量。

(D)TRFLP技术无法像DGGE那样对图谱进行杂交或直接克隆测序分析,而且单酶切的T-RF片段在数据库中匹配不够精确,无法鉴定至种甚至属水平.可以采用不同的内切酶对同一分析样品分别进行消化,通过叠加靶基因酶切位点,使待鉴定种属在数据库中的匹配度提高.由于数据库,尤其是除了rRNA基因之外的其它功能基因库的不完善,某些出现在TRFLP中的R-TF可能找不到匹配的对象.可以在产生TRFs图谱的同时,对分析样品创建16SrRNA基因克隆文库、测序鉴定,二者互补可解决上述问题。

7、基因芯片法

优势:

(A)信息量大,结果较为可靠;

(B)与前述各方法相比,其检出率大大提高,远高于普通方法0.1~10%的检出率;

(C)结果处理较为简单、直观,后续工作量小;

缺陷:

(A)耗资巨大;

(B)检出范围仍为数据库中已有的微生物种类,有遗漏新种的可能;

(C)具有一定的错配率,结果在某些条件下可信度较低。

8、ERIC-PCR法(或RAPD-PCR法)

优势:

(A)简便、快速;

(B)不需要专门设备,耗资少;

缺陷:

(A)结果较为粗放、不确定性较高;

(B)在分析较为复杂的微生物群落结构时,无法获得准确地结构信息,需辅以其他技术手段。

【QUESTION5】何为基因组学。

答:基因组学就是发展和应用DNA制图、测序新技术以及计算机程序,分析生命体(包括人类)全部基因组结构及功能的科学。

【QUESTION6】基因组学研究的内容。

答:结构基因组学:基因定位、基因组作图、测定核苷酸序列功能基因组学:基因的识别、鉴定、克隆,基因结构、功能及其相互关系,基因表达调控的研究蛋白质组学鉴定蛋白质的产生过程、结构、功能和相互作用方式