生物講座疑難問答記錄
【QUESTION1.】是否可以通過基因治療操作來增加運動員的身高或短跑速度，這與運動員服用相關禁藥有什麼本質區別。請談談你對重組DNA技術的認識？答：目前還沒有明文規定不能通過基因更改提高運動員的的成績，規定也在完善中，但它與運動員服用相關禁藥的本質都是通過不公平的手段取得成績，與現代體育精神相悖，如果發現這種情況，應該也會取消成績和禁賽。??
重組DNA技術可以提取可用於基因治療的基因工程細胞，進一步瞭解基因調控機制和疾病分子基理，也對於人類醫學的發展具有重要意義??。同時生物技術也會引起一些倫理問題和安全問題，所以,人類對於生物技術持保留態度，合理利用，合理控制。
【QUESTION2.】談談你對纖毛與疾病相關性的認識.
答：纖毛或鞭毛(兩個名稱在本文互為通用)是以細胞微管為核心而組裝形成的一種細胞器官.運動纖毛在細胞運動中起的作用是顯而易見的,比如精子的運動:近年來發現,曾被認為是退化器官的不動原生纖毛在動物發育和各種生理器官的正常生理活動中起著重要作用.原生纖毛具有調控細胞分裂,Hedgehog訊號通路,非經典Wnt訊號通路及鈣訊號傳導等的作用.纖毛及其附屬結構在結構或功能上的缺陷會導致多種多樣的疾病,總稱為“纖毛相關疾病”,包括男性不育症、呼吸道疾病(如不動纖毛綜合徵、腎囊腫、失明、多指(趾)症、內臟轉位、肥胖症、高血壓乃至精神發育遲滯等.纖毛在結構和功能上是非常保守的,我們目前對纖毛的結構與功能的認識和對“纖毛相關疾病”發生機理的瞭解主要來自於對各種模式生物的研究,其中包括具有研究優勢的模式生物—雷氏衣藻(Chlamydomonasreinhardtii,一種單細胞綠萍).人體中存在的多種“纖毛相關疾病”充分證明了纖毛對人類健康的重要性.目前,人類距離“纖毛相關疾病”的預防、診斷和治療還有很大的距離,但一些研究成果將對“纖毛相關疾病”的預防、診斷和治療提供理論支撐和指導意義.
【QUESTION3】微生物群落結構分析的意義何在？
答：通過對微生物的種類與數量、比例，微環境中的空間分佈，和各種微生物在生境中的隨時間的消長、演替與互作的研究，為人類自身的`需求和環境的改善提供更好地途徑。
【QUESTION4】微生物群落結構分析方法有哪些？優缺點有哪些？
1、傳統微生物學方法
主要缺陷
（1）工作量大，耗時多；
（2）在工作的一開始就引入人為差別——選擇性培養；
（3）平板挑取時再次引入人為差別——菌落形態觀察；
（4）微生物鑑定時可以由於實驗條件或觀察第三次引入人為差別——定性難。
優勢
（1）不需要特殊的儀器裝置，資金需求低；
（2）可以獲得大量微生物物種資源供後期研究使用
2、傳統微生物學方法改進型——rRNA基因保守序列測序鑑定法
主要缺陷
（A）工作量大，耗時多；
（B）在工作的一開始就引入人為差別——選擇性培養；
（C）平板挑取時再次引入人為差別——菌落形態觀察；
優勢
（A）不需要特殊的儀器裝置，資金需求低；
（B）鑑定結果較可靠；
（C）可以獲得大量微生物物種資源供後期研究使用。
3、PCR-DGGE或PCR-TGGE法
優勢：
（A）可獲得較為準確、真實的微生物群落結構資訊。
（B）相對於傳統微生物學方法而言，具有較高地可信度。
主要缺陷：
（A）工作量大，需要特殊裝置，耗資多。
（B）在總DNA提取時，可能因為破壁不完整而造成提取的DNA樣本無法代表真正的群落微生物資訊（例如芽孢！）。
（C）PCR擴增具有序列選擇性，可造成擴增結果的種類及數量資訊失真。
4、PCR-SSCP法
優勢：
（A）簡便、快速、靈敏，無需特殊儀器；
（B）試驗成本低，結果較為可靠。
主要缺陷：
（A）電泳條件要求嚴格，一旦發生變性，則電泳失敗；
（B）如果某些序列的不同不能導致單鏈DNA構象改變或變化很小，則無法用SSCP技術分離檢出；
5、rRNA-targeted寡核苷酸探針識別法
優勢：
（A）大多數細胞記憶體在大量的rRNA，因此用寡核苷酸探針檢測活性汙泥可以原位提供單個細胞的鑑定和活性；
（B）rRNA核苷酸序列既包括了高度保守的序列又含有易變的區域；因此rRNA-targeted寡核苷酸探針可在微生物系統發育的不同水平上自由調整如從亞種到整個微生物界；
（C）此方法建立在rRNA分子序列的比較分析基礎上，目前已建立了用於rRNA序列比較分析的龐大資料如RDP(RibosomalDatabaseProject)等和用於分析和設計探針的軟體包如ARB等。其中ARB資料庫包括22000個線性核糖體小亞基RNA和500個核糖體大亞基RNA序列，用ARB軟體包可以以線性的形式設計rRNA-targeted寡核苷酸探針。 主要缺陷：
（A）樣品中微生物細胞所處的生理階段可影響檢測結果，如細胞中所含rRNA較少，則可能漏檢；
（B）探針的針對性決定了該方法是一種要求預先已知群落中可能存在哪些微生物的資訊的檢測方法，如缺乏已知資訊，則很難應用該方法進行分析；
（E）儘管rRNA分子序列資料庫已經十分龐大，但對於那些研究較少的微生物區系，則很難應用該方法進行分析。
6、RFLP或T-RFLP法
主要優勢：
與其它指紋圖譜技術相比具有以下優點
（A）高通量,能夠迅速產生大量重複、精確的資料,用於微生物群落結構的時空演替研究;
（B）資料的輸出形式允許對大量資訊的快速分析,由於片段分析軟體已經預裝於DNA測序儀中,這些軟體能夠自動將電泳結果數字化並以表格方式輸出,用於標準統計分析,避免了將指紋圖譜再數字化的程式;
（C）根據末端限制性片段(TRFs)的長度與現有資料庫進行對比,有可能直接鑑定群落圖譜中的單個菌種;
（D）由於產生TRFs的裝置為DNA測序儀,所以精確度和解析度都要較其它方法產生的圖譜高。
主要缺陷：
（A）首先,T-RFLP技術依賴於PCR擴增,這就無法避免差異性擴增的影響。
（B）在T-RFLP的峰值圖上,一個峰代表的有可能不只是一個種,也就是說無法完全鑑定至種甚至是屬的水平。
（C）峰值圖上每個峰定量的結果也只是一個相對的含量,不可能真正代表該微生物在某一生態系統中的絕對含量。
（D）TRFLP技術無法像DGGE那樣對圖譜進行雜交或直接克隆測序分析,而且單酶切的T-RF片段在資料庫中匹配不夠精確,無法鑑定至種甚至屬水平.可以採用不同的內切酶對同一分析樣品分別進行消化,通過疊加靶基因酶切位點,使待鑑定種屬在資料庫中的匹配度提高.由於資料庫,尤其是除了rRNA基因之外的其它功能基因庫的不完善,某些出現在TRFLP中的R-TF可能找不到匹配的物件.可以在產生TRFs圖譜的同時,對分析樣品建立16SrRNA基因克隆文庫、測序鑑定,二者互補可解決上述問題。
7、基因晶片法
優勢：
（A）資訊量大，結果較為可靠；
（B）與前述各方法相比，其檢出率大大提高，遠高於普通方法0.1~10%的檢出率；
（C）結果處理較為簡單、直觀，後續工作量小；
缺陷：
（A）耗資巨大；
（B）檢出範圍仍為資料庫中已有的微生物種類，有遺漏新種的可能；
（C）具有一定的錯配率，結果在某些條件下可信度較低。
8、ERIC-PCR法（或RAPD-PCR法）
優勢：
（A）簡便、快速；
（B）不需要專門裝置，耗資少；
缺陷：
（A）結果較為粗放、不確定性較高；
（B）在分析較為複雜的微生物群落結構時，無法獲得準確地結構資訊，需輔以其他技術手段。
【QUESTION5】何為基因組學。
答：基因組學就是發展和應用DNA製圖、測序新技術以及計算機程式，分析生命體（包括人類）全部基因組結構及功能的科學。
【QUESTION6】基因組學研究的內容。
答：結構基因組學：基因定位、基因組作圖、測定核苷酸序列功能基因組學：基因的識別、鑑定、克隆，基因結構、功能及其相互關係，基因表達調控的研究蛋白質組學鑑定蛋白質的產生過程、結構、功能和相互作用方式
