基因工程复习题

1 一 选择题 1 科学家们经过多年的努力 创立了一种新兴的生物技术 基因工程 实施该工程的最终目的是 C 定向 改造生物的遗传性状 2 下列哪项不是基因工程中用来运载目的基因的载体 D 细菌核区的 DNA 3 基因工程中 常用的细菌 酵母菌等微生物作为受体细胞 原因是 B 繁殖速度快 4 质粒是基因工程中最常用的运载体 它的主要特点是 能自主复制 结构很小 环状 DNA 能 友好 地 借居 5 在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是 A 限制酶和连接酶 6 有关基因工程的叙述正确的是 D 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 7 不属于目的基因与运载体结合过程的是 D 将重组 DNA 导入受体细胞中进行扩增 8 科学家将含有人 的 抗胰蛋白酶基因的 DNA 片段注射到羊的受精卵中 该受精卵发育的羊能分泌含 抗胰蛋白酶的奶 这一过程涉及 DNA 按照碱基互补配对原则自我复制 DNA 以其一条链为模板合成 RNA 按照 RNA 密码子的排列顺 序合成蛋白质 9 实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来 这要利用限制性内切酶 从大肠杆 菌中提取的一种限制性内切酶 ECORI 能识别 DNA 分子中的 GAATTC 序列 切点在 G 与 A 之间 这是应用了酶的 B 专一性 10 基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的 在基因操作的基本步骤中 不进行碱基互补配对的步骤 是 C 将目的基因导入受体细胞 11 下列有关基因工程技术的叙述中正确的是 C 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 12 下列说法正确的是 D 利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为 克隆 13 下列关于限制酶的说法不正确的是 A 限制酶广泛存在于各种生物中 微生物中很少分布 二 非选择题 1 番茄在运输和贮藏过程中 由于过早成熟而易腐烂 应用基因工程技术 通过抑制某种促进果实成熟激素的 合成能力 可使番茄贮藏时间延长 培育成耐贮藏的番茄新品种 这种转基因番茄已于 1993 年在美国上市 请回答 1 促进果实成熟的重要激素是乙烯 2 在培育转基因番茄的基因操作中 所用的基因的 剪刀 是限制性内切酶 基因的 针线 是 DNA 连接 酶 基因的 运输工具 是运载体 3 与杂交育种 诱变育种相比 通过基因工程来培育新品种的主要优点是目的性强 育种周期短和克服远 缘杂交的障碍 2 科学家通过基因工程培育抗虫棉时 需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因 放入 棉的细胞中与棉的 DNA 结合起来并发挥作用 请回答下列有关问题 1 从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是限制性内切酶 此工具主要存在于微生物中 其特点是 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的位点切割 2 苏云金芽孢杆菌一个 DNA 分子上有许多基因 获得抗虫基因常采用的方法是 鸟枪法 具体做法是 用限制性内切酶将苏云金芽孢杆菌的 DNA 切成许多片段 然后将这些片段分别与运载体结合 再通过运载体转入不 同的受体细胞 让它们在各个受体细胞中大量复制 从中找出含有目的基因的细胞 再用一定的方法把带有目的基 因的 DNA 片断分离出来 3 进行基因操作一般要经过的四个步骤是 提取目的基因 目的基因与载体结合 将目的基因导入受体细 胞 目的基因的检测与表达 3 干扰素是治疗癌症的重要物质 人血液中每升只能提取 0 05mg 干扰素 因而其价格昂贵 平民百姓用不起 但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉 药性一样的干扰素 其具体做法是 1 从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的干扰素基因 并使之与一种叫质粒的 DNA 结合 然后移植到 酵母菌内 从而让酵母菌来合成干扰素 2 酵母菌能用出芽生殖方式繁殖 速度很快 所以能在较短的时间内大量生产干扰素 利用这种方法不仅 产量高 并且成本较低 3 科学家陈炬在这方面也做出突出贡献 他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的 DNA 分子上 其物质基 础和结构基础是都是脱氧核苷酸组成的 都具有双螺旋结构 4 烟草具有了抗病毒能力 这表明烟草体内产生了干扰素 由此可见 烟草和人体合成蛋白质的方式是相同 的 从进化的角度来考虑 证明了人和植物的起源是相同的 基因工程的成果与发展前景基因工程的成果与发展前景 一 选择题 1 1982 年 美国科学家将人的生长激素基因转移到了小鼠体内 得到了超级小鼠 此转基因技术的受体细胞是 C 受精卵细胞 2 下列实践与基因工程无关的是 C 人工诱导多倍体 3 工程菌 是指 C 用基因工程的方法 使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 4 不属于基因工程方法生产的药物是 C 青霉素 5 下列关于基因成果的概述 错误的是 A 在医药卫生方面 主要用于诊断治疗疾病 6 我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉 其抗虫基因来源于 A 普通棉的突变基因 7 用 DNA 探针检测饮用水中病毒的具体方法是 C 与被检测病毒的 DNA 碱基序列进行杂交 8 用 珠蛋白的 DNA 探针叶以检测出的遗传病是 A 镰刀状细胞贫血症 9 有关基因工程的成果及应用的说法正确的是 D 基因工程在农业上的应用主要是培育高产 稳产 品质优 良和具有抗逆性的农作物 10 1976 年人类首次获得转基因生物 即将人的生长素抑制因子的基因转入大肠杆菌 并获得表达 这里的表 达是指该基因在大肠杆菌内 C 能合成生长素抑制因子 二 非选择题 1 基因工程技术对人类产生的影响既有积极的一面 同时也存在着很多需要继续探讨和解决的问题 这些问题 主要表现为安全性问题 生态环境影响问题 公众接受性问题 社会伦理道德问题 等四个方面 2 干扰素是治疗癌症的重要物质 它必须从人血中提取 每升人血只能提取 故价格昂贵 现在美国加利福尼亚的基因公司采用如下图所示的方法生产干扰素 据此回答 1 把干扰素基因从人体的 DNA 中直接分离出来 此种方法称为鸟枪法 从人的细胞中取出干扰素基因 此基 因在基因工程中称为目的基因 2 将此基因插入细菌质拉切口处 用 DNA 连接酶使它和经过处理的细菌质粒基因结合 然后移植到酵母菌体 内 使酵母菌具有干扰素基因 3 酵母菌能以出芽方式繁殖 此繁殖方法速度快 既提高了产量 又降低了成本 3 利用基因工程生产蛋白质药物 经历了三个发展阶段 第一阶段 将人的基因转入细菌细胞 第二阶段 将 人的基因转入小鼠等动物的细胞 这两个阶段都是进行细胞培养 提取药物 第三阶段 将人的基因转入活的动物 体 饲养这些动物 从乳汁或尿液中提取药物 1 将人的基因转入异种生物的细胞或个体内 能够产生药物蛋白的原理是基因能控制蛋白质的合成 2 人的基因能和异种生物的基因拼接在一起 是因为它们的分子都具有双螺旋结构 都是由四种脱氧核苷酸 构成 基因中碱基配对的规律都是 A 与 T C 与 G 3 利用转基因牛 羊乳汁提取药物工艺简单 甚至可直接饮用治病 如果将药物蛋白基因移到动物如牛 羊 的膀胱上皮细胞中 利用转基因牛 羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于 处于不同发育时期的 雌 雄动物都可生产药物 4 据调查 随着化学农药的产量和品种逐年增加 害虫的抗药性也不断增强 造成的危害很严重 如近年来 棉铃虫害在我国大面积爆发 每年造成经济损失达 100 万元以上 针对这种情况 我国科学工作者研究发现一种生 活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死 而此毒蛋白对人畜无害 通过科技攻关 我国科技工作者已成功地将该毒蛋白基因导入棉花植株体内 并实现了表达 由于棉铃虫吃了新品种 转基因抗虫 棉 植株后就会死亡 所以 该棉花新品种在近年推广后 已收到了很好的经济效益 请据以上所给材料 回答下 列问题 1 害虫抗药性的增强是自然选择的结果 2 转基因 抗虫棉新品种的培育应用了基因工程新技术 3 控制毒蛋白合成的基因结构中的编码区的特点是连续的 4 转基因抗虫棉抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为 5 该科技成果在环保上的重要作用是减少农药对环境的污染 保护生态系统的稳定性 二 名词解释 1 转化 受体细胞被导入外源 DNA 并使其生物性状发生改变的过程 2 粘性末端 双链 DNA 被限制性内切酶切割后 形成的两条链错开几个碱基 而不是平齐的末端 3 同源重组 发生在同源序列间的 DNA 重组 又称基本重组 其发生依赖于两分子序列的相同或相似 4 细胞感受态 指受体细胞一种能够接受外源 DNA 的生理状态 5 Northern 印迹杂交 将 RNA 进行变性电泳后 再转移到固相支持物上与探针杂交的一种核酸分子杂交技 术 可用于检测目的基因的转录水平 6 目的基因 基因工程中 那些被感兴趣的 被选作研究对象的基因就叫作目的基因 7 转位 一个或一组基因片段从基因组的一个位置转移到另一个位置的现象 8 基因工程 在体外 用酶学方法将各种来源的 DNA 与载体 DNA 连接成为重组 DNA 继而通过转化和筛 选得到含有目的基因的宿主细胞 最后进行扩增得到大量相同重组 DNA 分子的过程称为基因工程 又称基 因克隆 DNA 克隆和重组 DNA 等 9 原位杂交 将细胞或组织的核酸固定保持在原来的位置上 然后用探针与之杂交的一种核酸分子杂交技术 该方法可较好地反映目的基因在细胞或组织中的分布和表达变化 10 PCR 即聚合酶链式反应 在模板 引物 4 种 dNTP 和耐热 DNA 聚合酶存在的条件下 特异性地扩增 位于两段已知序列之间的 DNA 区段地酶促合成反应 11 变性 于 PCR 反应体系中 通过加热使温度至 95 左右 使 DNA 双螺旋的氢键断裂 形成单链 DNA 作为反应模板 12 退火 PCR 反应中 经变性后将温度降至引物的 TM 值左右或以下 引物与 DNA 模板互补区域结合 形成杂交链的过程 13 延伸 当反应体系温度升至 70 左右时 TaqDNA 聚合酶催化以引物为起始点的 5 3 延伸反应 形成 新生 DNA 链 14 逆转录 PCR 以 mRNA 为原始模板进行的 PCR 反应 15 共享引物 PCR 利用 3 条引物扩增两种不同的 DNA 序列 其中一条引物与两种待扩增序列都互补 它 与另两条引物分别组成两对 PCR 引物 此种 PCR 常用于细菌学鉴定 确定同一种属细菌的不同种类 16 多重 PCR 在一次反应中加入多对引物 同时扩增一份 DNA 样品中不同序列的 PCR 过程 17 反向 PCR 利用连接酶将一段未知序列两端连接成环状 利用单一限制酶原点切开已知序列 据已知序 列的碱基顺序设计 3 端和 5 端引物扩增未知序列 18 原位 PCR 以组织固定处理细胞内的 DNA 或者 RNA 作为靶序列 进行 PCR 反应的过程 不必从组织 细胞中分离模板 DNA 或 RNA 19 LCR 连接酶链反应 又称连接酶扩增反应 是以 DNA 连接酶将某一 DNA 链的 5 磷酸与另一相邻链的 3 羟基连接为基础的循环反应 特点是能准确分析基因序列中的单个碱基突变 20 基因融合 即在两个 PCR 扩增体系中 两对引物中分别由其中之一在其 5 末端和 3 末端引物带上一 段互补的序列 混合两种 PCR 扩增产物 经变性和复性 两种 PCR 产物通过互补序列发生粘连 其中 1 条 重组杂合链能在 PCR 条件下发生延伸反应 产生 1 个包含两个不同基因的杂合基因 即融合基因 21 操纵子 是指数个功能上相关的结构基因串联在一起 构成信息区 连同其上游的调控区 包括启动子 和操纵基因 以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位 所转录的 RNA 为多顺反子 22 启动子 是 RNA 聚合酶特异性识别和结合的 DNA 序列 23 增强子 位于真核基因中远离转录起始点 能明显增强启动子转录效率的特殊 DNA 序列 它可位于被 增强的转录基因的上游或下游 也可相距靶基因较远 24 基因表达 是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录 翻译等一系列过程 合成特定的 蛋白质 进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程 25 Southern 杂交是指 DNA 和 DNA 的杂交 将电泳分离的待测 DNA 片段转印并结合到一定的固相支持物上 然后用标记的 DNA 探针检测待测 DNA 的一种方法 26 斑点印迹是指将 RNA 或 DNA 变性后直接点样于硝酸纤维素膜或尼龙膜上 用于基因组中特定基因及其 表达的定性和定量研究 27 原位杂交 将标记的核酸探针与固定在细胞或组织中的核酸进行杂交 称原位杂交 根据检测物分细 胞内原位杂交和组织切片内原位杂交 根据探针与待检核酸分 DNA DNA RNA DNA RNA RNA 杂交 三 简答三 简答 1 简述溶液 所包含成分及生化作用原理 溶液 含葡萄糖和 EDTA 葡萄糖能增加溶液的黏度 防止 DNA 受机械作用而降解 EDTA 可螯合 Mg2 Ca2 等金属离子 抑制脱氧核糖核酸酶对 DNA 的降解作用 Dnase 作用时需要一定的金属离子作辅 基 另外 EDTA 的存在 有利于溶菌酶的作用 因为溶菌酶的反应要求有较低的离子强度的环境 溶液 含 NaOH 和 SDS 核酸在 pH 大于 5 小于 9 的溶液中是稳定的 但当 pH 大于 12 或小于 3 时 就会引起双键之间氢键的解离而变性 在溶液 中的 NaOH 浓度为 0 2N 加入抽提液液时 该系统的 pH 就高达 12 6 因而促使染色体 DNA 与质粒的变性 SDS 是离子型表面活性剂 它主要功能有溶解细胞膜 上的脂肪与蛋白 因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜 解聚细胞中的核蛋白 SDS 能与蛋白质结合成为 R1 O SO3 R2 蛋白质的复合物 使蛋白质变性而沉淀下来 但是 SDS 能抑制核糖核酸酶的作用 所以在以后 的提取过程中 必须把它去除干净 防止在下一步操作中 用 Rnase 去除 RNA 时 受到干扰 溶液 是 NaAc Hac 的缓冲液 pH4 8 用 pH4 8 的 NaAc 溶液是为了把 pH12 6 的抽提液 pH 调回 中性 使变性的质粒 DNA 能够复性 并能稳定存在 而高盐的 3MnaAc 有利于变性的大分子染色体 DNA RNA 以及 SDS 蛋白质复合物凝聚而沉淀之 前者是因为中和核酸上的电荷 减少相斥力而互相聚 合 后者是因为钠盐与 SDS 蛋白质复合物作用后 能形成溶解度较小的钠盐形式复合物 使沉淀更完全 2 小量制备质粒 DNA 时发现质粒 DNA 不能被限制酶所切割 分析可能原因及解决办法 由于从细菌沉淀或从核酸沉淀中去除所有上清液时注意不够 没有去除干净导致 大多数情况下 用酚 氯仿对 溶液进行抽提可以去除小量备物中的杂质 如果总是依然存在 可用离心柱纯化 DNA 3 溶菌酶是破碎细菌的有效方法 但有些细菌的孢子对溶菌酶不敏感 应该如何处理 添加 DTT 巯基乙醇 或 8 0mol L 的尿素等增加敏感性 4 从核酸溶液中去除蛋白质的标准方法及原理 方法是先用酚 氯仿抽提 然后再用氯仿抽提 原理 使用两种不同的有机溶剂去除蛋白质比用单一有机溶剂 效果更佳 继而用氯仿抽提可除去核酸制品中残量酚 此外 酚虽能有效地使蛋白质变性 却不能完全抑制 RNA 酶的活性 它还能溶解带有长 poly A 段的 RNA 分子 使用酚 氯仿 异戊醇 25 24 1 混合液可以使这两个问 题迎刃而解 5 在用乙醇沉淀 DNA 时 为什么一定要加 NaAc 或 NaCl 至最终浓度达 0 1 0 25M 在 pH 为 8 左右的 DNA 溶液中 DNA 分子是带负电荷的 加一定浓度的 NaAc 或 NaCl 使 Na 中和 DNA 分子上的负电荷 减少 DNA 分子之间的同性电荷排斥力 易于互相聚合而形成 DNA 钠 盐沉淀 当加入的盐溶液浓度太低时 只有部分 DNA 形成 DNA 钠盐而聚合 这样就造成 DNA 沉 淀不完全 当加入的盐溶液浓度太高时 其效果也不好 在沉淀的 DNA 中 由于过多的盐杂质存 在 影响 DNA 的酶切等反应 必须要进行洗涤或重沉淀 6 LiCl 在质粒 DNA 提取中的作用是什么 沉淀大量蛋白质和高分子 RNA 7 分子量相同的超螺旋环状 带切口环状和线状 DNA 在凝胶中迁移率大小顺序是什么 超螺旋环状 DNA 迁移最快 其次为线状 DNA 最慢为带切口环状 DNA 8 影响 DNA 迁移率的因素有哪些 影响 DNA 迁移率的因素有 DNA 分子的大小 琼脂糖浓度 DNA 的构象 所加电压 温度 嵌入染料的存在 和电泳缓冲液的组成 9 如何将一平末端的 DNA 片段与 BamH I 形成的粘末端连接 答 使用加接头连接法 人工合成一段含 BamH I 酶切位点的 DNA 短片段 然后与该平末端片段两端连起来 用 BamH I 切割连接片段 即可形成 BamH I 的粘末端 10 什么是同聚尾连接法 具有哪些优缺点 答 同聚尾连接法是利用末端转移酶在载体和外源 DNA 的 3 端各加上一段互补的寡聚核苷酸 形成人工粘性末端 然后在 DNA 连接酶的作用下 连接成重组 DNA 其优点在于 1 由于同一 DNA 两端粘尾相同 不会自身环化 2 连接效率高 3 用任何一种方法制备的 DNA 都可用这种方法连接 其缺点在于 1 方法复杂 2 外源片段较难回收 3 由于添加了同聚尾 可能会影响外源基因表达 11 什么是接头连接法 答 人工合成或来源于某一质粒的小段含某限制酶位点的 DNA 与载体或外源 DNA 分子相连 这样便在载体或外源 DNA 上制造出新的酶切位点 即接头连接 12 为什么用同裂酶进行体外重组效率最高 答 同裂酶是指来源不同的限制酶切割 DNA 后 产生相同的末端 多数同裂酶产生的粘性末端并非完全一致而是有 四个碱基相同 这样用同裂酶切割载体和目的基因后的连接产物常会失去原有的限制酶位点 这样用同裂酶进行重 组时 限制酶切割反应后不用将该酶失活 即可直接进行重组连接 由于连接体系中原有限制酶存在 载体自连不 会发生 从而保证了载体只同外源 DNA 的连接 13 简述在 CaCl2法制备感受态细胞转化 DNA 时 影响转化效率的各种因素 答 影响因素有 Ca2 浓度 PH 值 感受态细胞活力 DNA 浓度 DNA 纯度和构象 温度 DMSO 处理 还原剂 处理 氯化六氨合高钴处理 14 CaCl2法制备感受态细胞转化 DNA 时 低温的主要目的是什么 热休克温度和目的是什么 答 低温目的 1 抑制细胞的旺盛生理代谢 2 有助于 DNA Ca2 吸附于细胞表面 3 防止 DNAase 降解 DNA 热休克温度是 42 目的是使细胞摄入吸附于其表面的 DNA 15 简述利用 Cosmid 将外源 DNA 导入 E coli 的特点是什么 答 1 Cosmid 大小为 4 6 kb 可用常规 CaCl2法直接导入 E coli 扩增 2 2 Cosmid 含 cos 位点 是 DNA 包装到 噬菌体蛋白颗粒中所需的 DNA 序列 cosmid DNA 重组体需与 噬 菌体头 尾部蛋白混合体外包装后 才能导入 E coli 3 其包装长度为野生型 噬菌体 DNA 的 75 105 可容纳较大片段 30 50kb DNA 可用于建立真核细胞 文库 4 只有重组体可包装 未重组 cosmid 不能包装 因而不能进入 E coli 有利于克隆的筛选 蓝 白筛选的原理 答 某些质粒带有大肠杆菌的半乳糖苷酶基因片段 在半乳糖苷酶基因的基因区外又另外引入了一段含多种单一限制 酶位点的 DNA 序列 这些位点上如果没有克隆外源性 DNA 片段 在质粒被导入 lac 的大肠杆菌后 质粒携带的半乳 糖苷酶基因将正常表达 与大肠杆菌的半乳糖苷酶基因互补 产生有活性的半乳糖苷酶 加入人工底物 X gal 和诱 导剂 IPTG 后 出现蓝色的菌落 如果在多克隆位点上插入外源 DNA 片段 将使 lac Z 基因灭活 不能生成半乳糖苷 酶 结果菌落出现白色 由于这种颜色标志 重组克隆和非重组克隆的区分一目了然 16 简述 互补的原理 许多载体 如 PUC 系列 带有一段大肠杆菌的 DNA 片段 为 半乳糖苷酶 Lac Z 的调控序列和 N 端 146 个 氨基酸的编码序列 编码 Lac Z 的 肽 某些特定的宿主菌可表达 Lac Z 的 C 端 即 肽 单独存在的 肽 和 肽都没有活性 但当它们同时在宿主细胞表达时 可互补产生 Lac Z 的活性 将底物 X gal 水解 形成蓝色化 合物 这种现象称为 互补 17 简述 CaCl2法制备细胞感受态转化重组 DNA 的原理 用低温的 CaCl2溶液冰浴处理大肠杆菌 大肠杆菌就具有了吸附摄入 DNA 的能力 形成感受态 将感受态细 胞与 DNA 重组体混合 在冰浴中静置一段时间 感受态细胞吸附 DNA 再经 42 热休克处理 即可将重组 DNA 摄入受体细胞 18 简述用杂交法从文库中筛选重组 DNA 的基本过程 一般要先得到文库的转化菌或噬菌体 涂板培养 形成单菌落或噬菌斑 将其影印到硝酸纤维素膜上 细菌影印 物需在膜上重新形成菌落 而噬菌斑影印无须进一步培养 经过裂解 DNA 变性 固定 制备探针 杂交 放射自 显影等过程 最后从原始平板上挑取阳性克隆 19 简述插入失活与插入表达筛选重组体的区别 插入失活是直接根据失活基因的表型变化来筛选重组体 而插入表达是根据被插入基因失活和插入基因表达所引起的 表型变化来筛选重组体 20 简述 Southern 印迹杂交的原理和方法 1975 年 E M Southern 首创的一种核酸分子杂交技术 它是基于毛细现象和两条单链核酸间互 补碱基能够专一配对的原理进行的 属于固相 液相杂交 首先用合适的限制酶切割 DNA 电泳分 离后 利用干燥的吸水纸产生的毛细作用使液流经过凝胶 从而将 DNA 片断由液流携带从凝胶转 移并结合在固体支持物表面 最后用相应的探针与之杂交 21 Northern 印迹杂交