扬州大学基因工程期末试题复习要点整理

基因工程期末试题复习要点整理基因工程是70年代出现的一门科学，是生物学最具生命力和最引人注目的前沿科学之一，是现代生物技术的代表，是生命科学类专业中的一门重要的专业课。本课程主要介绍基因工程概述、重组DNA基本技术及原理、基因克隆、基因的分离及鉴定、基因工程的表达系统、基因工程的应用等。通过本课程的学习，使学生掌握基因工程技术的基本原理和了解该技术在动物、植物和微生物等方面的应用，为今后从事生物学教学、生物技术研究和产品开发，或进一步的研究生学习科研打下坚实的理论及专业基础。扬州大学试题纸一、名词解释：共10题，每题2分，共20分。1.基因:是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。2.定位克隆:获取基因在染色体上的位置信息，然后采用各种方法对该基因进行定位和克隆3.融合基因:是指应用DNA体外重组技术构建的一类具有来自两个或两个以上的不同基因核苷酸序列的新型基因。4.转化子:导入外源DNA后获得了新遗传标志的细菌细胞或其他受体细胞，又称重组体。5.人工接头：是人工合成的具有一个或数个特定限制性内切酶识别和切割序列的双股平端DNA短序列。6.RT-PCR:是指以mRNA在反转录酶作用下合成cDNA第一链为模板进行的PCR。7.ORF:起始于AUG、止于UAA、UGA、UAG的连续的密码子区域，是潜在的编码区。8.MCS:指载体上人工合成的含有紧密排列的多种限制核酸内切酶的酶切位点的DNA片段。9.genetargeting:基因工程中利用活细胞染色体DNA可与外源DNA的同源性DNA序列发生重组的性质，来进行定点修饰改造染色体上某一目的基因的技术10.5’RACE:是一种通过PCR进行cDNA末端快速克隆的技术，是以mRNA为模板反转录成cDNA第一链后用PCR技术扩增出某个特异位点到5’端之间未知序列的方法。四、简答题：共4题，共20分。1．简述获得目的基因常用的几种方法。（5分）答：（1）直接从染色体DNA中分离：（1分）仅适用于原核生物、叶绿体和线粒体基因的分离，较少采用。（2）人工合成：（1分）根据已知多肽链的氨基酸顺序，利用遗传密码表推定其核苷酸顺序再进行人工合成。适应于编码小分子多肽的基因。（3）从mRNA合成cDNA：（1分）采用一定的方法钓取特定基因的mRNA，再通过逆转录酶催化合成其互补DNA（cDNA），除去RNA链后，再用DNA聚合酶合成其互补DNA链，从而得到双链DNA。这一方法通常可得到可表达的完整基因。（4）利用PCR合成：（1分）如已知目的基因两端的序列，则可采用聚合酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)技术，在体外合成目的基因。（5）从基因文库中筛选：（1分）首先建立基因组或cDNA文库，利用探针从文库中筛选目的克隆。2.分子克隆载体应具备哪些特点？（4分）答：(1)在宿主细胞内必须能够自主复制（1分）(2)必须具备合适的酶切位点，供外源DNA片段插入，同时不影响其复制（1分）(3)有一定的选择标记，用于筛选（1分）(4)具有较高的拷贝数，便于载体的制备（1分）3.cDNA文库和基因组文库的主要差别有哪些？（5分）答：（1）基因组文库克隆的是任何基因，包括未知功能的DNA序列；cDNA文库克隆的是具有蛋白质产物的结构基因，包括调节基因。（2分）（2）基因组文库克隆的是全部遗传信息，不受时空影响；cDNA文库克隆的是不完全的编码DNA序列，因它受发育和调控因子的影响。（1分）（3）基因组文库中的编码基因是真实基因，含有内含子和外显子，而cDNA文库克隆的是不含内含子的功能基因。（2分）4.某一质粒载体具有Tetr和Kanr的表型，在Kan抗性基因内有一BglI的切点。现用BglI切割该载体进行基因克隆，问：(1)转化后涂皿时应加什么样的抗生素?(2)培养后长出的菌落具有什么样的抗性基因型?(3)如何利用抗性变化筛选到含有插入片段的重组体?（6分）答：(1)加四环素；(2)TetrKans和TetrKanr；(3)重新点种在含Tet、Kan和只加Tet的平板上，选择只在Tet平板上生长的菌落，即为所需的重组体。五．分析题10分科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。过程如右图所示，据图回答：(1)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是什么？(2)过程①表示的是采取什么的方法来获取目的基因？(3)检测大肠杆菌B是否导入了质粒或重组质粒，可采用的方法和理由？(4)如果把已经导入了普通质粒A或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，发生什么现象？分析原因？答:（1）人的基因与大肠杆菌DNA的组成成分相同，结构相同(2分)(2)反转录法(逆转录法)(2分)(3)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已导入了质粒A或重组质粒，反之则没有导入。因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因(2分)(4)有的能生长，有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有四环素抗性基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因正插在四环素抗性基因中，破坏了其结构和功能。(4分)六、论述题：共1题，15分。1．在基因工程操作过程中，使用的克隆载体需要具备哪些条件？选择受体细胞时需要具备哪些基本原则？答：克隆载体需要具备条件：（7分）①载体都能携带外源DNA片段(基因)进入受体细胞，或停留在细胞质中自我复制，或整合到染色体DNA上，随着染色体DNA的复制而同步复制。(1分)②载体都具有合适的筛选遗传标记。(1分)③载体都具有供外源基因插入的限制性核酸内切酶位点，即多克隆位点。(1分)④载体都必须是安全的，不应含有对受体细胞有害的基因，并且不会任意转入除受体细胞以外的其他生物细胞，尤其是人的细胞。(1分)⑤载体本身的分子量都比较小，可容纳较大的外源基因片段。(1分)⑥载体在细胞内的拷贝数要高，方便外源基因在细胞内大量扩增。(1分)⑦载体在细胞内稳定性要高，保证重组体稳定传代而不易丢失。(0.5分)⑧载体的特征都是充分掌握的，包括它的全部核苷酸序列。(0.5分)受体细胞的选择应具备的基本原则：（8分）①便于重组DNA分子的导入。(1分)②便于重组体的筛选。根据所用的表达载体所含的选择性标记与受体细胞基因是否相匹配，从而易于对重组体进行筛选。(1分)③遗传稳定性高，易于进行扩大培养或易于进行高密度发酵而不影响外源基因的表达效率。对动物细胞而言，所选用的受体细胞具有对培养的适应性强，可以进行贴壁或悬浮培养，可以在无血清培养基中进行培养。(1分)④受体细胞内内源蛋白水解酶基因缺失或蛋白酶含量低，利于外源蛋白表达产物在细胞内积累，可促进外源基因高效分泌表达。(1分)⑤安全性高，无致病性，不会对外界环境造成生物污染。一般选用致病缺陷型的细胞或营养缺陷型细胞作为受体细胞。(1分)⑥能使重组DNA分子稳定存在于细胞中。从受体细胞的角度出发，通常的做法是是对其作适当的修饰改造，如选用某些限制性核酸内切酶缺陷型的受体细胞就可以避免其对重组DNA分子的降解破坏作用。(1分)⑦受体细胞在遗传密码子的应用上无明显偏倚性。(1分)⑧具有较好的转译后加工机制等，便于真核目的基因的高效表达。(0.5分)⑨在理论研究和生产实践上有较高的应用价值。(0.5分)基因工程原理复习题思考题基因工程绪论1、基因工程的定义与特征。定义：在体外把核酸分子（DNA的分离、合成）插入载体分子，构成遗传物质的新组合（重组DNA），引入原先没有这类分子的受体细胞内，稳定地复制表达繁殖，培育符合人们需要的新品种（品系），生产人类急需的药品、食品、工业品等。特征：1、具跨越天然物种屏障的能力。2、强调了确定的DNA片段在新寄主细胞中的扩增。2、试述基因工程的主要研究内容。1）、目的基因的分离2）、DNA的体外重组（载体、受体系统等）3）、重组DNA分子转移到受体细胞及其筛选4）、基因在受体细胞内的扩增、表达、检测及其分析。3、基因工程在食品工业上有何应用发展？主要是通过基因重组，使各种转基因生物提高生产谷氨酸、调味剂、酒类和油类等有机物的产率；或者改良这些有机物组成成分，提高利用价值。4、转基因是一把双刃剑，请客观谈谈对转基因及转基因食品安全性的认识。转基因技术所带来的好处是显而易见的，在人类历史进步和发展中起到了积极作用。首先，通过该项技术可以提供人们所需要的特性，改良培育新品种；第二，延长食品保存时间或增加营养成分；第三，将抗虫防菌基因转入到作物中，使作物本身产生抵抗病虫害侵袭的能力，减少了农药的使用量，有利于环境保护；第四，转基因技术及基因食物在医学方面得到广泛研究和应用。人们对转基因技术的主要担忧在于环境方面。外源基因的导入可能会造就某种强势生物，产生新物种或超级杂草、损害非目标生物、破坏原有生物种群的动态平衡和生物多样性，也即转基因生物存在潜在的环境安全问题。转基因作物的大面积种植已有数年，食用转基因食品的人群至少有10亿之多，但至今仍未有转基因食品对生命造成危害的实例；更何况目前每一种基因工程食品在上市前，都要经过国家法律认可，食品卫生部门和环境部门的严格检测。只有测试合格了，才能投放市场。因此公众完全可以安全地消费、大胆地食用转基因食品。第一章DNA的分子特性与利用1、原核生物和真核生物的基因表达调控有何差别？1）原核基因表达调控的三个水平：转录水平调控、翻译水平调控、蛋白质加工水平的调控原核基因表达调控主要是在转录水平上的调控。2）真核生物基因表达的特点：l1．基因组DNA存在的形式与原核生物不同；l2．真核生物中转录和翻译分开进行；l3．基因表达具有细胞特异性或组织特异性；l4．真核基因表达的调控在多个水平上进行：DNA水平的调控、转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控、蛋白质加工水平的调控；2、什么是基因？根据基因的产物，基因可分为哪三类？基因是具有生物学功能的、在染色体上占据一定位置的一段核苷酸序列，是分子遗传的功能单位。根据基因的产物，基因可分为三类：l转录并翻译编码蛋白质的基因:包括结构蛋白基因、编码酶的基因、调节基因l转录但不翻译产物的基因:包括tRNA、rRNAl不转录但有功能的DNA区段:如启动子、操纵基因3、引起核酸变性的因素主要有哪些？核酸变性后性质有何变化？引起核酸变性的因素：--温度、酸、碱、甲醛和尿素等。DNA变性后，它的一系列性质发生变化，如紫外吸收(260nm)值升高（增色效应）,粘度降低等，如DNA增加25－40%.RNA约增加1.1%。。4、DNA复性及其影响因素。变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。DNA复性的程度、速率与复性过程的条件有关，也与它本身的组成和结构有关：分子量越大复性越难。浓度越大，复性越容易。（附加：注意：将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。但是将变性的DNA缓慢冷却时，可以复性。复性的应用：核酸的杂交，分子扩增）第二章基因工程操作的基本技术1.DNA凝胶电泳中核酸分子分离的机理。在碱性环境下，核酸分子带负电荷，在外加电场的作用下，分子在凝胶多孔性刚性滤孔中从负极向正极泳动，其中主要由于分子筛效应和电荷效应达到分离不同大小核酸分子的目的。2.DNA凝胶电泳中影响电泳迁移率的因素主要有哪些？1）分子本身的影响Ø分子的大小：小则快Ø带电荷数：多则快Ø分子构型：超螺旋解螺旋2）电场：直流电场Ø电压高则快Ø电压太高则结果不准确常用3~5V/CM3）支持物介质Ø种类：琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶Ø凝胶浓度:浓度大，筛孔小，适合小分子电泳；浓度小，筛孔大，适合大分子电泳4）电泳缓冲液ÜpH值：偏碱性，带负电荷Ü离子浓度：离子浓度高_电流大_发热快_胶溶解Ü种类：TAE、TBE、TPE、TNE3.PCR的原理和主要反应过程，并分析影响PCR扩增的影响因素。PCR原理：变性温度下，DNA双链变性双螺旋解开成单链DNA，在退火温度中人工合成的特异引物根据碱基互补配对原则与单链