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1中国科学院研究生院《基因工程原理》复习题一、名词解释1.原核基因（Prokaryoticgene）：由原核生物（如大肠杆菌）基因组编码的基因，以及高等生物细胞器线粒体基因组和叶绿体基因组等编码的基因，统称原核基因。2.真核基因（Eukaryoticgene）：真核生物基因组DNA编码的基因,以及感染了真核细胞的DNA病毒和反转录病毒基因组编码的基因，统称真核基因。3.真核基因成熟mRNA包括如下五个部分组成：a.5，-帽的结构、b.5，-UTR、c.编码序列d.3-UTR、e.Poly(A)尾。4.缺口（Gap）：双链DNA分子上的某一条链丢失一个或连续数个核苷酸所造成的单链断裂。DNA连接酶无法封闭缺口。裂口（Nick）：双链DNA分子的某一条链的相邻核苷酸之间丢失一个磷酸二酯键造成的单链断裂。DNA连接酶能封闭裂口。5.大肠杆菌表达体系的优越性是：a..遗传背景清楚；b.具有完善安全的基因工程载体和寄主菌株的体系；c.先期转基因表达调节的基础研究比较深入；d.培养简单、方便廉价易于批量生产。6切丁酶（Dicer）：亦有人译为RNAi核酸酶。是一种RNaseⅢ样（RNaseⅢlike）的核酸内切酶。能把双链RNA（dsRNA）分子切割成21~23bp的小分子干扰RNA。这是一种需要ATP的过程。7.异裂酶（Neoschizomer）：指一组来源不同，但具有相同的识别序列和不同的切割位点的一组核酸内切限制酶称异裂酶。8.表观遗传信息层（Epigeneticlayerofinformation）：它是贮藏在围绕DNA分子周围并与DNA分子结合的蛋白质及化学物质中。表观遗传信息如同RNA基因一样令人困惑，甚至比RNA基因更为重要。9.RNA干扰（RNAi）：近年来研究发现，当一些小分子量的外源双链RNA进入寄主细胞后，便可促进与其同源的内源mRNA发生特异性的降解作用，从而高效而特异地阻断体内相应基因的活性，在细胞内发挥基因的剔除作用。这种现象叫RNA干扰。10.复制子（Replicon）：指有一个复制起始区（oriC）和起始基因的DNA复制单元。例如细菌染色体、病毒基因组、质粒基因组等，凡其DNA能够进行复制的遗传单元，均称复制子。真核细胞基因组的复制子是指含有一个复制起始位点的DNA（RNA）的复制子特称复制单元。11.基因差异表达（Differentialexpressionofgene）：真核生物在每一特定的发育阶段，或是某一特定类型的细胞中，一般只有15%的基因进行表达。这种在生物个体发育的不同阶段，或是在不同组织和细胞中，发生不同基因按时间、空间进行有序表达的方式，叫基因的差异表达。12.启动子封堵（Promoterocclusion）：由一个上游启动子驱动的转录作用，当其2通读过下游启动子时，便会使该启动子的功能受到抑制的现象，叫做启动子封堵。13.穿梭质粒载体（Shuttleplasmidvector）：简称穿梭载体，或叫双功能载体。是一类人工构建具有两种不同的复制起点和选择记号，因而可在两种不同寄主细胞（如大肠杆菌和酿酒酵母）中进行复制与存留的质粒载体。14.生命有机体遗传信息的三个层次是：第一层次是由编码蛋白质的基因组成，如人类基因组的基因编码序列占总DNA序列的不到2%；第二层次：仅由编码RNA而不编码蛋白质的基因组DNA组成。这一部分DNA叫做非编码的DNA，它的转录产物称为非编码的RNA（不包括tRNA、rRNA和snoRNA），其相应的基因称为RNA基因。这类基因隐藏在巨大的非编码的染色体DNA序列当中。因此过去亦被称为隐藏基因（crypticgene）；第三层次：表观遗传信息层（epigeneticlayerofinformation）。它贮藏于围绕在DNA分子周围并与DNA结合的蛋白质及其他化学物质中。表观遗传信息如同RNA基因一样令人兴奋，甚至比RNA基因更为重要。15.分子伴侣（Molecularchaperone）：专指一类多功能蛋白质，它能促使某些蛋白质按正确方式组装或折叠，而它本身却不是最终形成功能蛋白质的组成部分，此类蛋白质特称为分子伴侣。16.基因内互补（Intrageniccomplementaion）：系指编码同样的多肽序列，但又各具一个不同突变的两个基因联合产生出一种有功能活性的蛋白质多肽的生化过程。17..质粒DNA迁移作用（Plasmidmobilization）：指由共存的接合型质粒引发的非接合型质粒的转移过程。由于结合型质粒的mob基因产生的迁移蛋白可作用于与其共存的非迁移型质粒的nic位点所产生的迁移作用，称质粒DNA迁移作用。18.增强子（Enhancer）：又叫增强子序列或增强子元件，是真核基因中发现的一种特异序列，能够在距离目标基因50kb以上的位置，从上游或下游的不同位置及方向增强该基因的转录活性。19.柯斯载体（Cosmid）：是一类人工构建的，含有λ噬菌体DNA的cos序列和质粒复制子的特殊类型的质粒载体。它既具有λ噬菌体的特性，也具有质粒载体的特性。并且具有高容量的克隆能力，其DNA可以体外被包装到噬菌体的外壳内。20.噬菌体展示载体（Phagedisplayvector）：根据单链噬菌体表面表达的蛋白质或多肽的噬菌体表面展示技术，当把外源基因插入在该载体的基因Ⅲ或基因Ⅷ的编码序列中，正确表达出融合蛋白的这类特殊用途的噬菌体载体。21.基因图（Genemap）：描述染色体或DNA分子上不同基因的排列顺序及其间隔距离的线性图。它包括遗传图和物理图两种。遗传图（geneticmap）：是根据遗传重组实验绘制的，用来表示同一染色体上不同基因（或特定DNA序列区）之间的排列顺序及其相对距离的线性图。其图距用厘摩(cM)表示。物理图（Physicalmap）：以精确的物理长度为单位，一般以核苷酸数表示不3同基因在染色体或DNA分子上的排列顺序及其间隔距离的实际长度的线性图。22.同尾酶（Isocaudarner）：一组来源不同，识别序列各异，但能够切割形成相同黏性末端的核酸内切酶。23.同裂酶(Isoschizomer)是一类来源不同，而识别序列相同，切割能产生相同的黏性末端的核酸内切酶。24.全局调节（Globalregulationsystem）原核生物如细菌细胞为了适应环境条件的大范围的重要变化，单靠一个操纵子作局部的调节显然是不够的，它还需一种能够同时调节许多相关操纵子的，特殊调节体系。这种调节体系称全局调节体系。它是由许多单一的调控途经，交织组成的一种复杂的调控网络，来应付外界环境的压力的同时，能适时快速作出反应。25.Ⅱ型核酸内切酶的特点：：a.不具有多亚基结构（单一切割功能）；b.能识别双链DNA分子中靶子序列c.切割形成不同长度的限制片段;d由于不对称切割，能形成粘性末端;e酶切反应不需能量ATP。26.基因剂量（Genedosage）：指的是一个细胞所拥有的同一种基因的拷贝数。基因剂量实验是建立在局部二倍体菌株的基础上，专门来检测基因拷数的增加，对其编码产物合成速率之影响的分子遗传学的研究技术。27.调节子（Regulon）：指在大肠杆菌基因组中，其表达活性受同一种基因编码的蛋白质协同调节的，一组不连续相邻排列的结构基因。调节子与操纵子不同之处在于，后者的结构基因是彼此相邻排列的，而调节子的结构基因则是分散于染色体的不同部位，甚至是位于不同染色体上28.基因簇（Genecluster）：系指原核生物基因组中，由不同或相关的一组相合基因组成的一种特殊的排列组合方式。同一基因簇的各个基因在遗传上往往是紧密连锁，它们可以是属于同一操纵子的不同结构基因，也可以是不同操纵子的不同结构基因；它们可以是同一基因家族的不同成员，也可以是不同基因家族的不同成员。29.基因克隆（Genecloning）：基因克隆又叫DNA克隆，它是指将外源基因插入到克隆载体上形成重组DNA分子群体，并转化到大肠杆菌寄主细胞中进行复制繁殖，以便从大分子DNA或DNA片段中分离纯化目的基因或特定的DNA片段的实验操作，叫做基因克隆或DNA克隆。30.融合基因（Fusiongene）：亦称重组基因、杂种基因或嵌合基因。通常是指通过自发突变形成或利用DNA重组技术构建的。是一类具有来自两个或两个以上不同基因的核苷酸序列的新型基因。融合基因可以形成融合蛋白，但融合基因不一定都形成融合蛋白。二、问答题：1.20世纪70年代诞生基因工程的理论基础和技术基础是什么？4（1）理论基础：a.上世纪40年代明确了遗传物质携带者是DNA，而不是蛋白质;明确了基因的载体。b.上世纪50年代相继揭示了DNA双螺旋结构模型和半保留复制机理，从而解决了基因的复制。c.上世纪50世纪末和60年代初相继提出了中心法则和操纵子学说并成地破译了遗传密码子，从而解决了遗传信息的流向和基因表达问题。（2）技术基础：a.DNA分子的体外切割与连接技术;b.DNA测序技术;c.基因克隆的载体的发展与应用;d.大肠杆菌的转化技术;e.琼酯糖凝胶电泳技术;f.核酸杂交技术。2.RNA编辑（RNAediting）：在有些基因的转录后加工过程中，会有大量的尿嘧啶核苷酸（Us）加入到前体mRNA（pre-mRNA）的核苷酸序列中去，或是从pre-mRNA的核苷酸序列中删除下来，甚至还会发生核苷酸碱基的取代反应。这种在RNA转录本成熟、修饰过程中发生的核苷酸的加入、删除或取代的现象，叫做RNA编辑（RNAediting）。如此碱基饰变的结果，使得RNA转录本的核苷酸序列与其对应的DNA链的核苷酸编码序列并不完全匹配。由此饰变的mRNA所转译的蛋白质多肽链的氨基酸序列结构，便与按照其基因的核苷酸序列推导出来的有所差别。3.miRNA与siRNA的比较（1）相似点a.分子结构十分相似。长度均为21～25bP、5，-端都具有P基团、3，-端都具有0H-基团；b.都通过与RISC结合的方式发挥功能作用；c.终极作用都是抑制mRNA的翻译活性，而导致基因沉默。（2）不同点a.生物合成途径不同；siRNA主要是由外源导入的双链(dsRNA)经切割产生的、少数的是由内源dsRNA切割产生。miRNA则不然，它是由内源基因编码的Pri-miRNA被果蝇酶切割生成70nt的pre-miRNA，进入细胞质后被切丁酶进一步切割加工成21～25bp双链miRNA：miRNA*分子。最后才解离出单链的miRNA。b抑制翻译的方式不同；siRNA是通过与目标mRNA编码区中的靶序列的结合引导RISC复合物中的切段酶，从靶序列的中间部位切割断裂mRNA分子，从而抑制翻译。miRNA与此不同，它是通过与目标基因mRNA的3，-UTR序列中的结合位点的序列互补作用，促使mRNA失去翻译活性。因此在miRNA作用过程中，虽然目标蛋白质的数量减少了，但其mRNA的丰度却没有明显的变化。5c.碱基互补水平不同；siRNA与靶序列之间核苷酸碱基的互补水平达百分之百的完全匹配。但miRNA则依材料来源的差异而有两种不同的情况。植物mRNA与靶序列核苷酸碱基也是百分之百完全匹配的、而动物的miRNA与其结合位点的核苷酸碱基则不是完全互补的，两者之间存在着若干非配对的碱基。4微量碱法分离纯化质粒DNA的原理有如下几点：a.根据质粒DNA与染色体线性DNA在拓扑学上的差异。质粒DNA（cccDNA）是共价闭合双链超盘旋构型的小分子DNA，而细胞染色体DNA在细胞裂解分离过程中断裂成线性DNA（LDNA），虽然在化学本质上没有本质区别，但在高级结构拓扑学上存在差异。b.差异碱变性，在pH12.0-12.5高pH条件下，线性的DNA容易变性解链，而质粒DNA不易变性或很少变性。C.酸复性，在pH4.8条件下，cccDNA很快复性，而线性的染色体DNA不可逆的变性并与蛋白质、RNA形成沉淀物，通过离心可以把LDNA与cccDNA分开。cccDNA在上清液中。d.酒精沉淀cccDNA,以2.5倍的95%酒精沉淀质粒DNA，(浓度为66%沉淀最好)。保存在TE（pH8.o）缓冲液中