基因工程(所有章节及答案)最新版

第一章绪论一、填空题1．基因工程是70年代发展起来的遗传学的一个分支学科。基因工程技术的诞生，使人们从简单地利用现存的生物资源进行诸如发酵、酿酒、制醋和酱油等传统的生物技术时代，走向按人们的需要而定向地改造和创造具有新的遗传性品种的时代。2．随着基因工程技术的诞生和发展，人类可以通过细菌发酵、真核细胞培养和乳腺生物反应器等三种主要生产方式，大量取得过去只能从组织中提取的珍稀蛋白，用于研究或治病。3．Cohen等在1973年构建了第一个有功能的重组DNA分子。4．基因工程的两个基本特点是：(1)分子水平上的操作，(2)细胞水平上的表达。5．基因克隆中三个基本要点是：克隆基因的类型；受体的选择和载体的选择。6．1972年，美国斯坦福大学P．Berg等在Proc．Natl．Acad．Sci．USA上发表了题为：“将新的遗传信息插入SV40病毒DNA的生物化学方法：含有λ噬菌体基因和E．coli半乳糖操纵子的环状SV40DNA”的论文，标志着基因工程技术的诞生。这一工作具有划时代的意义，但是他们并没有证明体外重组的DNA分子具有生物学功能。7．克隆基因的主要目的有四个：(1)扩增DNA；(2)获得基因产物；(3)研究基因表达调控；(4)改良生物的遗传性。二、选择题(单选或多选)1．因研究重组DNA技术而获得诺贝尔奖的科学家是(C)(a)A．Komberg(b)W．Gilbert(c)P．Berg(d)B．McClintock2．第一个作为重组DNA载体的质粒是(C)(a)pBR322(b)ColEl(c)pSCl01(d)pUCl83．第一个用于构建重组体的限制性内切核酸酶是(A)(a)EcoRI(b)EcoB(c)EcoC(d)EcoRⅡ4．PBerg构建SV40二聚体时用了几种不同的酶，其中(B)的作用是制造隐蔽的5’端。(a)末端转移酶(b)λ外切核酸酶(c)外切酶Ⅲ(d)DNA连接酶三、简答题1．为什么说基因工程技术是60年代末70年代初发展起来的?答：这是因为：(1)1967年发现了连接酶；(2)大肠杆菌的转化技术是1970年获得突破；(3)限制性内切核酸酶的分离始于1970年；(4)Berg在1972年构建了第一个重组的DNA分子。2．重组DNA的含义是什么?答：将一个生物的DNA片段插入到一个载体中，并引入到另一生物体中进行繁殖。3．如何理解基因工程的两个特点?答：基因工程的两个基本特点是分子水平的操作和细胞水平的表达。分子水平的操作包括DNA分离、切割和连接(还有其他一些DNA的修饰等)。由于体外重组DNA的最终目的是要改变生物的遗传性，所以分子水平的操作和细胞水平的表达是基因工程的两个最基本的特点。4．在Cohen构建有生物功能重组体的第一步实验中，用EcoRI切割了R6-5质粒，然后转化E．coliC600，在卡那霉素抗性子板上筛选到了pSCl02，它是由R6-5的三个EcoRI片段组成，请推测这个质粒具有什么遗传特性?答：至少可说明两点：(1)pSC102含有复制起点，是一个独立的复制子；(2)重组DNA分子中的卡那霉素抗性基因得到了表达。5．什么是动物乳腺生物反应器?答：够分泌乳汁的转基因动物生产其他来源的基因产品，并通过乳腺分泌出来。四、问答题1．S．NCohen于1973年构建了三个重组体，pSCl02，pSCl05，pSCl09请说明这三个重组体是如何获得的?各说明了什么?答：pSCl02：用EcoRI切割R6-5，混合转化大肠杆菌，在卡那霉素抗性平板上选择了一个克隆，并从该克隆中分离了重组质粒DNA，命名为pSCl02。该质粒是由质粒R6-5的EcoRI酶切片段Ⅲ、V和Ⅷ在体内连接的，说明可以利用体内连接构建重组体。pSCl05：作者分别用EcoRI切割质粒pSC101、pSC102,然后加入DNA连接酶进行连接后转化大肠杆菌，在四环素和卡那霉素双抗性的平板上筛选到pSC105。说明用质粒作为载体，体外连接可得到有功能的重组体。pSCl09：pSC101与RSF1010的共整合，即用EcoRl分别切割这两个质粒，然后在体外进行重组。说明两个独立的复制子体外重组后仍具有生物功能。2．基因克隆是如何使含有单个基因的DNA片段得到纯化的?答：大分子量的DNA会含有许多特殊限制性内切核酸酶的限制位点，因此用一种限制酶处理一完整染色体或整个基因组会产生许多不同的DNA片段，每一个片段带有基因组的一个不同的基因或一个不同的小片段。当全部片段与用同种限制酶处理过的载体分子混合时(图A14.1)，每个片段将插入一个不同的载体分子(比如一个质粒)，同样地，当用这些质粒转化宿主细胞时，每个宿主细胞将只接收一个质粒DNA分子而筛选出的含重组质粒的每个菌落实际上会含有某一特异的供体DNA片段的多个拷贝。一旦带有待研究的特定基因的克隆被确认了，此重组DNA分子可从宿主细胞中提取出来进行纯化。五、概念题1．遗传工程：是遗传学和工程学相结合的一门技术科学。借用工程技术上的设计思想，在离体条件下，对生物细胞、细胞器、染色体或DNA分子进行按图施工的遗传操作，以求定向地改造生物的遗传性。遗传工程的概念有广义和狭义之分。2．生物技术：生物技术又称生物工艺学，生物工程学。是根据生物学、化学和工程学的原理进行工业规模的经营和开发微生物、动植物细胞及其亚细胞组分，进而利用生物体所具有的功能元件(如基因、蛋白质)等来提供商品或社会服务的一门综合性科学技术。3．基因工程：基因工程是以分子遗传学理论为基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导人活细胞，以改变生物原有的遗传特性，获得新品种，生产新产品，或是研究基因的结构和功能。4．细胞工程：细胞工程(cellengineering)应用细胞生物学的原理和方法，结合工程学的技术手段，按照人们预先的设计，有计划地改变或创造细胞遗传性的技术，以及在体外大量培养和繁殖细胞，或获得细胞产品，或利用细胞体本身的技术领域。5．细胞分泌工程：细胞分泌工程是根据细胞内蛋白质合成和运输理论而发展起来的一项新的细胞工程技术，主要是通过对基因改造，如基因缺失、多效分泌突变、周质泄漏突变或拼接信号肽基因等措施，促进基因产物分泌的技术。6．酶工程：酶工程(enzymeengineering)又称为酶技术。它是围绕着酶所特有的生化催化特性，结合现代化的技术手段，在体外模拟或在常温常压下生成酶反应的产品；以及利用重组DNA技术定向改变酶，进行酶的修饰，或酶的全人工合成。7．蛋白质工程：蛋白质工程(proteinengmeenng)是更广义上的包括酶工程在内的蛋白质修饰操作，通过对蛋白质及酶的化学修饰及基因改造获得具有特殊功能的非天然蛋白质的技术。8．发酵工程：发酵工程(fermentationengineering)又称微生物工程，微生物发酵工程。利用生物，主要是微生物的某种特定功能，通过现代化工程技术手段，生产有用物质，或把微生物直接用于某种工业化生产的一种技术体系。9．移动基因：移动基因(movablegene)又叫转座元件(订ansposableelement)。是一类可以在同种DNA或异种DNA间移动的基因，但这种移动只是移动一个拷贝，在原来的位置仍保留一份拷贝。10．断裂基因：断裂基因(splitgene，intermptedgene)是被间隔序列间隔成若干部分，而形成不连续形式的基因，是真核基因的普遍形式。11．重叠基因：重叠基因(overlappinggene)是指一个基因的序列中，含有另一基因的部分或全部序列。即一段DNA序列中含有合成两个或两个以上的多肽的基因。重叠包括编码区和控制区的重叠。12．假基因：假基因(pseudogene)是一类在基因组中稳定存在，序列组成也酷似正常基因，但不能表现出任何功能的DNA序列。它是相应的正常基因突变而丧失活性的结果。第二章限制性内切核酸酶一、填空题1．严格地说限制性内切核酸酶(restrictionendonuclease)是指已被证明是限制—修饰系统的一个组成部分的酶。基因工程中把那些具有识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的内切核酸酶统称为限制性内切核酸酶。2．1952年Luria和Human在T偶数噬菌体对大肠杆菌感染实验中首次发现了细菌的限制和修饰现象。3．1970年，Smith和Wilcox从流感嗜血杆菌中分离到一种限制酶，能够特异性的切割DNA，这个酶后来被命名为HindⅡ，这是第一个分离到的Ⅱ类限制性内切核酸酶。4．通过比较用不同组合的限制性内切核酸酶处理某一特定基因区域所得到的不同大小的片段，可以构建显示该区域各限制性内切核酸酶切点相互位置的限制性酶切图谱。5．Ⅱ类限制性内切核酸酶分子量较小．一般在20~40kDa，通常由2~4个相同的亚基所组成。它们的作用底物为双链DNA，极少数Ⅱ类酶也可作用于单链DNA，或DNA／RNA杂合链。这类酶的专一性强，它不仅对酶切点邻近的两个碱基有严格要求，而且对更远的碱基也有要求，因此，Ⅱ类酶既具有切割位点专一性，也具有识别位点的专一性，一般在识别序列内切割。切割的方式有平切和交错切，产生平末端的DNA片段或具有突出黏睦末端的DNA片段。作用时需要Mg2+作辅助因子，但不需要ATP和SAM。6．完全的回文序列具有两个基本的特点，就是：(1)能够在中间划一个对称轴，两侧的序列两两对称互补配对(2)两条互补链的5’3’的序列组成相同，即将一条链旋转180°，则两条链重叠。7．Ⅱ类限制性内切核酸酶一般识别4～6个碱基，也有识别多序列的限制性内切核酸酶。根据对限制性内切核酸酶识别序列的分析，限制性内切核酸酶识别序列具有GC倾向，即它们在识别序列中含量较高。8．EcoK是I类限制性内切核酸酶，分子组成是α2β2γ，分子量300kDa。在这些亚基中，o亚基具有限制性内切核酸酶的作用作用；β亚基具有甲基化酶的活性；γ亚基的作用则是识别DNA。9．个体之间DNA限制性片段长度的差异叫限制性片段长度多态性(RFLP)。10．限制性内切核酸酶是按属名和种名相结合的原则命名的，第一个大写字母取自属名的第一个字母，第二、第三两个字母取自种名的前两个字母，第四个字母则用株名表示。11．限制性内切核酸酶AcyI识别的序列是5’—GRCGYG-3’，其中R代表A或者是T，Y代表G或者C。12．在酶切反应管加完各种反应物后，需要离心2秒钟，其目的是混合均匀和防止部分酶切。13．部分酶切可采取的措施有：(1)减少酶量(2)缩短反应时间(3)增大反应体积等。14．第一个分离的限制性内切核酸酶是EcoK；而第一个用于构建重组体的限制性内切核酸酶是EcoRl。15．限制性内切核酸酶BsuRI和HaeⅢ的来源不同，但识别的序列都是GGCC，它们属于异源同工酶。16．由于DNA是由4种碱基组成的，所以任何限制性内切核酸酶的切割频率的理论值应该是4n。17．SalI和NotI都是哺乳动物中识别序列稀有的酶，在哺乳动物基因组的5kb片段中，找到NotI切点的概率是1／200。18．部分酶切是指控制反应条件，使得酶在DNA序列上的识别位点只有部分得到切割，它的理论依据是酶切速度是不均衡的。19．I类限制酶识别DNA的位点和切割的DNA位点是不同的，切割位点的识别结合有两种模型，一种是限制酶移动，另一种是DNA弯曲。20．限制性内切核酸酶通常保存在50％浓度的甘油溶液中。二、判断题1．限制与修饰现象是宿主的一种保护体系，它是通过对外源DNA的修饰和对自身DNA的限制实现的。错误2．限制性内切核酸酶在DNA中的识别／切割位点的二级／三级结构也影响酶切效率。一般来说，完全切割质粒或病毒DNA，要比切割线状DNA需要更多的酶，最高的需要20倍。正确3．如果限制性内切核酸酶的识别位点位于DNA分子的末端，那么接近末端的程度也影响切割，如HpaⅡ和MboI要求识别序列之前至少有一个碱基对存在才能切割。正确4．能够产生防御病毒侵染的限制性内切核酸酶的细菌，其