基因工程原理与技术思考题 

Chapter I Introduction

1) 什么是基因？基因有哪些主要特点？

基因是一段可以编码具有某种生物学功能物质的核苷酸序列。

①不同基因具有相同的物质基础.②基因是可以切割的。③基因是可以转移的。④多肽与基因之间存在对应关系。⑤遗传密码是通用的。⑥基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。

2) 翻译并解释下列名词

genetic engineering遗传工程

gene engineering基因工程：通过基因操作，将目的基因或DNA片段与合适的载体连接转入目标生物获得新的遗传性状的操作。

gene manipulation基因操作：对基因进行分离、分析、改造、检测、表达、重组和转移等操作的总称。

recombinant DNA technique重组DNA技术

gene cloning基因克隆：是指对基因进行分离和扩大繁殖等操作过程，其目的在于获得大量的基因拷贝，在技术上主要包括载体构建、大肠杆菌遗传转化、重组子筛选和扩大繁殖等环节。

molecular cloning分子克隆

3) 什么是基因工程？简述基因工程的基本过程？p2 p4 4) 简述基因工程研究的主要内容？p5

5) 简述基因工程诞生理论基础p2和技术准备有哪些p3？

6) 基因表达的产物中，氨基酸序列相同时，基因密码子是否一定相同？为什么？

否，密码子简并性

7) 举例说明基因工程技术在医学、农业、工业等领域的应用。

医学:人胰岛素和疫苗 农业:抗虫BT农药 工业:工程酿酒酵母

Chapter Ⅱ The tools of trade

1) 什么是限制性核酸内切酶？简述其主要类型和特点？

是一种核酸水解酶，主要从细菌中分离得到。类型特点p11

2) II型核酸内切酶的基本特点有哪些p12-14？简述影响核酸内切酶活性的因素有哪些

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p14？

3) 解释限制酶的信号活性？抑制星号活性的方法有哪些？ 4) 什么是DNA连接酶p15？有哪几类p16？有何不同p16？ 5) 什么叫同尾酶、同裂酶p12？在基因工程中有何应用价值？

同裂酶：识别位点、切割位点均相同，来源不同。在载体构建方面往往可以取得巧妙的应用。应用较多的同裂酶比如Sma1和Xma1，它们均识别CCCGGG，但前者切后产生钝末端，后者切后产生粘性末端 同尾酶：来源各异，识别序列各不相同，但切割后产生相同的粘性末端。由同尾酶(isocaudomer)产生的 DNA片段，是能够通过其粘性末端之间的互补作用彼此连接起来的。

6) 什么是DNA聚合酶？根据DNA聚合酶使用的模板不同，可将其分为哪两类？各有什么

活性？p17-18

聚合酶：在引物和模板的存在下，把脱氧核苷酸连续地加到双链DNA分子引物链的3‘-OH末端，催化核苷酸的聚合作用。 ① 依赖于DNA的DNA聚合酶 ② 依赖于RNA的DNA聚合酶

7) Taq DNA聚合酶：是一种从水生嗜热菌中分离得到的一种耐热的dna聚合酶，具有5-3聚

合酶活性和3-5外切酶活性，在分子中主要用于PCR。 逆转录酶：RNA指导的DNA聚合酶，

8) Klenow片段的特性和用途有哪些？举例说明。p17 9) 名词解释：S1核酸酶、核酸外切酶、磷酸化酶激酶、

甲基化酶:甲基化酶是作为限制与修饰系统中的一员，用于保护宿主 DNA 不被相应的限制酶所切割。 10) 什么是末端脱氧核苷酸转移酶？举例说明其应用之一。P19加p 11) 什么是碱性磷酸酶？其在基因工程领域中有哪些用途？p19减p

12) 质粒单酶切点的基因连接如何降低本底和防止自我环化和提高连接效率？

目的基因片段与载体由相同的单一限制性核酸内切酶消化酶切后，两者的两端均具有相同的黏性末端，成为单酶切位点的黏性末端。

① 为了防止载体的自我环化，通常用碱性磷酸酶去除载体的粘性末端的5‘p以抑制

DNA的自我环化。

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② 若构建表达载体选用双酶切切割目的基因和载体，可使目的基因与载体的连接发生

定向连接重组，以便定向克隆。

13) gap缺口和nick裂口的区别？

14) 用寡核苷酸和衔接物DNA的短片段连接时为使基因内部的切点保护，常用何种办法解

决？

15) 哪些酶可用于DNA片段的末端标记？

KlenowDNA聚合酶和T4或T7DNA聚合酶在对 DNA片段进行末端补平反应或末端的置换反应时可 引入标记的核苷酸。

Chapter Ⅲ Host and vectors

1) 根据来源和性质不同，可将基因工程载体分为哪些种类？

质粒载体、噬菌体载体、黏粒载体、噬菌粒载体、病毒载体、人工染色体 2) 什么是克隆质粒载体？什么是表达质粒载体？什么是穿梭质粒载体？

克隆载体是指专用于基因或DNA片段无性繁殖的质粒载体。

表达质粒载体是指专用于在宿主细胞中高水平表达外源蛋白质的质粒载体。

穿梭质粒载体是指一类由人工构建的具有两种不同复制起点和选择标记，因而可以在两种不同的宿主细胞中存活和复制的质粒载体。 3) 基因工程中对载体的基本要求?

① 具有复制子，能在宿主细胞内进行独立和稳定的自我复制。②具有合适的限制性内

切酶位点。③具有合适的选择标基因。④具有较多的拷贝数，易于宿主细胞的染色体DNA分开，便于分离提纯。⑤具有较小的相对分子质量，易于操作。

4) 什么是质粒？质粒分哪几种？有哪两种复制类型，质粒的分子生物学特性有哪些？

质粒是染色体外能自我复制的小型DNA分子。严紧型和松弛型。①不亲和性②转移性 5) 质粒存在的三种形式是什么？

① 共价闭合环状DNA②开环DNA③线性DNA 6) 解释质粒的不亲和性和转移性？

不亲和性：两种不同质粒不能够在同一宿主细胞系中稳定地共存。

转移性：质粒从一个细胞转移到另一个细胞的特性。接合型质粒和非接合型质粒。 7) 接合性质粒和非接合性质粒有何区别？

接合型质粒：相对分子量大，除了携带自我复制遗传信息外，还带有一套控制细菌和质粒接合转移的基因，严紧型质粒。

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非接合型质粒：相对分子量小，不能携带接合转移基因。 8) 理想的质粒载体应具备哪些条件？

① 具有较小的相对分子质量和较高的拷贝数。②具有多个单一限制性内切酶酶切位点。

③具有两种以上标记基因。④具有安全性。

9) 简述pBR322质粒载体的主要特征？P25

10) 构建λ噬菌体载体的主要内容有哪些？为什么野生型的?噬菌体DNA不宜作为基因工

程载体?该如何改造？p28 插入型和取代型基因组大而复杂 11) 何为α-互补，在载体构建中有何作用？

α-互补：指lacZ基因上缺失近操纵基因区 段的突变体与带有完整的近操纵基因区段的β-半 乳糖苷酶（β-galactosidase，由1024个氨基酸 组成）阴性的突变体之间实现互补。α-互补是基于 在两个不同的缺陷β-半乳糖苷酶阴性的突变体之 间可实现的功能互补而建立的。 将缺失编码第11-41位氨基酸的β-半乳糖苷酶基 因称为lacZ△M15基因而将半乳糖苷酶基因(lacZ) 的调控序列和编码β-半乳糖苷酶N端140个氨基酸 的序列称为lacZ’.这两个基因的产物单独存在时 都无酶学活性,但混合在一起时却有酶学活性.所以 在载体上加lacZ’/(MSC),并在受体菌中引入lacZ △M15即可实现α-互补.IPTG是lac操纵子的诱导 物,底物X-gal被β-半乳糖苷酶分解后可以产生蓝 色.如果质粒载体中插入了外源DNA, lacZ’的产 物则不能与lacZ△M15基因的产物实现α-互补，在 IPTG诱导下不能产生有活性的β-半乳糖苷酶，菌 落便不可能呈现蓝色。白色菌落便是含有插入了外 源DNA的重组质粒。因此可利用菌落颜色变化来筛 选插入外源DNA的重组质粒。 这种方法是根据组织化学的原理来筛选重组体。主 要是在λ载体的非必要区插入一个带有大肠杆菌β -半乳糖苷酶的基因片段，携带有lac基因片段的λ 载体转入lacˉ的宿主菌后，在含有5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷（X-gal）平板上形成白色的噬 菌斑，非重组的噬菌体则为蓝色噬菌斑。

12) 将外源性DNA克隆到?-半乳糖苷酶失活的插入型入噬菌体上后，如何筛选重组噬菌体？ 13) 简述单链DNA噬菌体M13在基因工程中的主要用途？ 14) 什么是Cos质粒？简述其基本特点。

15) 什么是酵母人工染色体、细菌人工染色体、哺乳动物人工染色体？

从哺乳动物中分离出复制起始区、端粒及着丝粒构建载体可以克隆大于1000Kb的DNA 16) 什么叫插入失活，举例说明之。

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名称 M13噬菌体载体 来源 M13mp1是构建的第一个M13噬菌体载体，随后构建的一系列M13载体都是在此基础上经改建派生出来的。 特点 可用来克隆具有不同限制末端的外源DNA片段，而且克隆片段插入方向是固定的。 用途 1.可以制备单链DNA进行DNA序列分析。2.可以制备只与外源DNA的任意一条链互补的DNA探针。3.可以在寡核苷酸介导的基因定点突变来制备含有目的基因的单链DNA模板。 可以克隆外源DNA分子比较大的。 黏粒载体（cosmid 先用特定的限制性核vector） 酸内切酶局部消化真核生物的DNA，产生出高相对分子质量的外源DNA片段，与经同样的限制性核酸内切酶切割过的黏粒载体线性DNA分子惊醒体外连接反应。 酵母人工染色体 由酵母的自主复制序列、着丝粒、四膜虫的端粒、以及酵母的选择性标记组成的能自我复制的酵母线性克隆载体。 1.具有λ噬菌体的体外包装、高效感染特性。2.具有质粒载体的易于克隆操作。3.具有高容量的克隆能力。4.具有与同源序列的智力进行重组的能力。 目前克隆最大DNA片段的载体。 目前克隆最大DNA片段的载体。 细菌人工染色体 以细菌F因子为基础除去了F因子的转移构建的细菌克隆载体。 去及整合区等非复制必须片段，并引入了多克隆位点及选择标记BAC克隆容量可以达到300kb. 可用于真核生物重要基因及全基因组物理作图、重要性状基因的图位克隆、基因结构及功能分析。

Chapter Ⅳ The technical principle of genetic manipulation 1) 简述提取基因组DNA的主要步骤和原理？

2) 分离纯化质粒的方法有哪几种？简述CsCl密度梯度分离法、碱变性法的原理，如何选择

合适的分离方法？

3) 简述提取RNA常用的两种方法和相关原理？ 4) 列举三种常用的核酸检测方法和基本原理？ 5) 简述琼脂糖-EB电泳法分离纯化DNA的基本原理？

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