基因工程练习题2016

1基因工程(双语)练习题第一章绪论1、孟德尔法则的基本假设是生物体的遗传特性由一种因子控制，这种因子称为（基因）。它是存在于细胞之中的某种物质颗粒。2、孟德尔所提出的，我们现在称之为遗传第一与第二原理的重要发现被埋没了近（30）年，一直到二十世纪初才又被别人再度发现。3、孟德尔提出的遗传规律埋没(30)年后，又被三位科学家再次发现，这三位科学家不包括：（1）荷兰的植物学家HugodeVries,（2）德国的植物学家KarlCorrens（3）奥地利的植物学家E.vonTschermak（4）美国科学家T.H.Morgan4、孟德尔法则的再次发现标志着(遗传学)的诞生，当时这门科学的主要目的是试图研究（基因是什么，它们是如何工作的？）（1）基因是什么，它们是如何工作的？（2）基因在那里，它们是如何工作的？（3）基因是不是蛋白质？（4）基因是不是核酸？5、基因在染色体上的思想是1903年（W.Sutton）提出来的，并得到了1910年（T.H.Morgan）实验的支持。6、摩尔根等发现了（基因图谱：genemapping）技术，到1922年已经对果蝇4条染色体上的2000多个基因的相关位置进行了广泛的分析，他用的具体的实验材料是（黑腹果蝇：Drosophilamelanogaster）。7、1902年，博韦里（T·Boveri）和萨顿（W·S·Sutton）指出，染色体在细胞分裂中的行为与孟德尔的遗传因子平行。8、艾弗里（O.T.Avery）最为人称道的贡献是在遗传学方面。1944年，他与他的同事麦克劳德（MacLeod）和麦卡蒂（McCarty）提供了DNA是遗传物质的第一个直接实验证据，从而导致1953年沃森－克里克提出DNA（双螺旋结构模型），由此诞生了分子遗传学，开创了生命科学的新纪元。9、麦克斯·德尔布吕克（MaxDelbruck）在科学上的主要贡献是开创了噬菌体遗传学的研究。10、50年代，E.Chargaff研究了不同生物的DNA分子组成之后，发现一些共同规律，这些规律现在称为（Chargaff准则）。211、1952年，奥地利裔美国生物化学家查伽夫（E.chargaff，1905—）测定了DNA中4种碱基的含量，发现其中腺膘呤与胸腺嘧啶的数量相等，鸟膘呤与胞嘧啶的数量相等。这使（沃森、克里克）立即想到4种碱基之间存在着两两对应的关系，形成了腺膘呤与胸腺嘧啶配对、鸟膘呤与胞嘧啶配对的概念。12、在E.Chargaff等人的研究基础上，Watson和Crick根据DNA的x-射线衍射图及化学分析的结果，于1953年提出了著名的关于DNA的双螺旋(DNAdoublehelixmodle)结构的模型。13、雅克·莫诺(JacquesL·Monod)是20世纪中期一位杰出的分子生物学家。他和F·雅各布等人一起在分子水平上探讨了基因的调控机制，创立了（操纵子）理论。14、1973年（Cohen）完成了第一例成功的克隆实验。基因工程的概念(geneticengineering)：应用酶学的方法，在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的DNA分子（复制子、重组体），继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化细胞，再进行扩增、提取获得大量同一DNA分子拷贝，或其表达产物。请简述基因克隆的基本过程或基本步骤？(Thebasicstepsinagenecloning？)答案：基因克隆实验的基本步骤如下：第一步：含有被克隆基因的DNA片段首先要插入到称为载体的环状DNA分子中，产生出嵌合体或重组DNA分子。第二步：作为运载工具的载体将基因转移到宿主细胞中，这些宿主细胞通常为细菌，也包括其他类型的活细胞。第三步：在宿主细胞内载体进行复制，这里不仅载体本身能够复制，其携带的基因也同样的进行复制。第四步：当宿主细胞分裂时，重组DNA分子的拷贝被传递给子代细胞，更多的载体发生复制。第五步：大量的细胞分裂后，产生确定的宿主细胞的菌落或克隆。克隆内的每一个细胞都包含了一个或更多的重组DNA分子的拷贝，这时候我们可以说重组DNA分子携带的基因就被克隆了。第2章基因克隆载体:质粒和噬菌体一、简答题简述质粒的基本特征？1、质粒是一种能够在细菌细胞中独立生活的环状DNA分子。2、质粒上总是携带一个或多个基因，在实验室中抗生素抗性基因常常作为选择标记以能够确定培养物中的细菌包含某种特定的质粒。例如RP4这个质粒子就携带对氨卞青霉素、四环素、卡那霉素等抗生素的抗性基因。因此，仅仅含有RP4或相关质粒的大肠杆菌能够在含有一种或多种抗生素的培养基中生存和生长。33、所有质粒至少含有一个充当复制起点的DNA序列，因此能够在细胞中独立于主要染色体之外进行复制，例如非整合型质粒子就是这样。一些质粒也能插入到染色体中进行复制，整合型质粒子就是这样。二、填空题1、对质粒而言，作为一个理想克隆载体的适当范围是小于（10kb）。但较大的质粒在某种情况也适合于克隆。2、质粒的大小范围在（1.0kb～250kb）之间。3、质粒分成两个组群：接合性的和非接合性的，接合性的质粒的特征是能够促进细菌细胞之间的（性接合）。4、为了能在同一细胞内共存，不同的质粒一定是相容的，如果两种质粒不相容，那么一种或另一种将迅速地从细胞内消失，因此不同的质粒依是否能共存而分成不同的不相容群。三、名词解释：1、质粒的拷贝数：一般是指单个细菌细胞中发现的单一质粒的分子数目，一般在细胞内用于克隆载体的质粒以多拷贝形式存在以获得大量的重组DNA分子。2、致育（fertility）质粒（又称F质粒）：仅携带转移基因，并且能够促进质粒间有性接合的转移外，不再具备其他的特征，如大肠杆菌中的F质粒。3、耐药性质粒（resistance）质粒或称“R”质粒：携带有能够赋予宿主细胞对某种或多种抗菌药的耐药基因，如抗氯霉素，抗氨卞青霉素，抗水银等的抗性基因。R质粒因其通过正常繁殖而传播，在临床微生物学上具有重要作用，能够对细菌感染的治疗产生深远的影响，如RP4通常在（假单胞菌）中发现，但也能在其他菌中出现。4、Col质粒：编码大肠杆菌素，一种能够杀死其他细菌的蛋白，比如大肠杆菌的ColE1质粒。5降解质粒：（degradativeplasmid）：使宿主菌能够代谢一些通常情况下无法利用的分子，如甲苯、水杨酸，例如假单胞菌中的TOL质粒。6、毒性质粒（virulenceplasmid）：赋予宿主菌致病性，比如根瘤农杆菌中的Ti质粒，能够在双子叶植物中诱导冠樱瘤。简答题:一、简述噬菌体的基本特征（Basicfeaturesofbacteriophages）?1、噬菌体一般是专一侵染细菌的病毒。像所有病毒一样，噬菌体的结构十分简单，仅仅由携带若干基因的DNA（偶尔也有RNA）组成，包括几个用于噬菌体复制的基因，同时被由蛋白质组成的衣壳包围着。2、裂解性侵染循环的特定特征是噬菌体的DNA复制紧随衣壳蛋白合成之后发生，并且噬菌体DNA决不会稳定地在宿主细胞内存在。与裂解性侵染循环相比，溶源性感染的特征是也许细胞经过上千次的分裂后，噬菌体DNA分子仍保留在宿主菌内。λ噬菌体是典4型的溶源性噬菌体，其侵染循环就是这种类型的。3、有限的几种溶源性噬菌体进行着一种相当不同的侵染循环，当M13噬菌体或相关噬菌体侵染大肠杆菌时，新的噬菌体颗粒不断的组装并且从细胞不断的释放。它不整合到细菌基因组中去也不会保持静止，这样细胞决不会发生裂解，被侵染的细胞继续生长分裂，只是比未被侵染的细胞更慢一些。4、尽管有很多种噬菌体，仅λ和M13被发现可以作为克隆载体。二、简述λDNA分子中基因组织方式？1、通过基因图谱和DNA测序技术的细致研究发现λDNA分子的大小是49kb。研究结果已经搞清了λDNA分子上的基因的位置和特征。2、λ噬菌体的遗传图谱的特点是，相关功能基因在其基因组上成簇聚集在一起。例如，所有编码衣壳组分的基因都成群聚集在分子的左手1/3处；控制前噬菌体整合到宿主基因组上的基因成簇聚集在分子的中部。基因成簇排列对控制λ基因组的表达具有十分重要的作用，因为它使基因以一个群体开闭，而不是单一进行。另外，基因成簇排列在基于λ噬菌体的克隆载体的构建也是十分重要的。3、现已证明在克隆载体的构建过程中，λ噬菌体的第二个重要特征是其DNA分子的构型。带有两个游离端的线型分子代表着在噬菌体头部中λDNA分子存在方式。这种线型分子由两链条互补链组成，分子的两端各含有一个由单链形式存在的短的12核苷酸的延伸区，这两条单链是互补的，因而能够相互配对形成环状的完整的双链分子。互补的单链常常称作粘性末端，因为它们之间的配对能把DNA的两段粘在一起。4、λ分子的粘性末端被称作柯斯位点（thecossites），在λ噬菌体侵染周期中起着两种截然不同的作用。首先，该位点允许注入到细胞中的线型DNA分子环化，而环化是插入基因组的先决的必要条件。柯斯位点（thecossites）的第二个作用是相当不同，它是在前噬菌体切离宿主基因组之后开始起作用。在这一阶段，新的λDNA分子通过滚环复制机制不断地从模板分子上滚落，结果产生了由带有柯斯位点（thecossites.）的一系列线型分子组成的连环体。此时，柯斯位点的作用是充当在柯斯位点处切割连环体的限制性内切酶的识别序列，从而产生单一的λ噬菌体基因组。该内切酶由λDNA基因组上的A基因产生，它不仅能够切割产生单链的粘性末端也和其他的蛋白质联合作用把各个λ噬菌体的基因组包装进噬菌体的头部结构中去。三、简述噬菌体M13的主要特征，回答为什么它是一种很有吸引力的适合构建克隆载体噬菌体？1、噬菌体M13是单连丝状DNA噬菌体，其分子小于λ基因组，长度仅为6407个核苷酸大小，分子是环型的通常是完整的单链DNA分子。2、它是一种很有吸引力的适合构建克隆载体噬菌体。基因组大小小于10kb，恰好处于有潜力的载体的理想范围内。另外，M13基因组的双链复制型（RF）的行为很像质粒，能够同样的处理以适应实验目的。它易于从感染的大肠杆菌中制备也可通过感染再次导入。53、特别是使用基于M13载体克隆的基因能够以单链形式获得。克隆基因的单链副本可以用于几个技术中，例如有名的DNA测序和体外突变。对于这种类型的工作，使用M13载体获得单链DNA是一种容易而可靠的方式。第三章从活细胞中纯化DNA一、填空题1、在不同时间，我们要进行基因克隆实验一般至少要制备三种不同种类的DNA,他们是：（细胞总DNA）、（纯化的质粒子DNA）、（噬菌体DNA）。2、从细菌细胞中制备总DNA的方法可以分成哪四个阶段？答案：（1）细胞培养物的生长和收获。（2）细胞被转移并破碎以获得细胞提取物。（3）DNA从细胞提取物中纯化。（4）DNA被浓缩。3、LB培养基的主要成分是（蛋白胨）、（酵母提取物）、（氯化钠）。二、简答题1、简述细菌培养物的生长和收获？（1）37℃下，LB培养基在摇床上以150～250rmp通气培养，大肠杆菌细胞每大约20分钟分裂一次，直到达到最大浓度，大约每毫升内含2～3×109个细胞为止。（2）培养物的生长可以通过读取600nm处的OD进行检测，此波长下，1OD相当于每毫升菌液中含有0.8×109个细菌。（3）为了制备细胞提取液，提取的细菌细胞尽可能处于较小的体积中，因此要在离心机上进行旋转离心以收获细菌。（4）相对较低的速度就可以将细菌离心到离心管管底，接下来要把培养基成分倒掉，在细菌的最大浓度下，1升培养物中的细菌可以再悬浮于在10ml的体积内。由此细菌培养物得以浓缩。2、请问如何制备细胞提取物（acellextract）？（1）破碎细胞的技术可分为物理和化学两种方法，当你的实验目地是DNA制备时，对大肠杆菌而言常常使用化学方法。（2）化学裂解一般使用一种药品攻击细胞壁用另一种药品破坏细胞膜。（3）使用什么化学药品要依细菌的种类而定，但对于大肠杆菌或相关的有机体来说，弱化细胞壁的韧性时，往往采用溶菌酶、乙二胺四乙酸(EDTA)或两者混合使用。（4）溶菌酶是存在于蛋清或眼泪和唾液中的一种酶，能消化多聚复合物使细胞壁产生脆性。（5）另