基因工程期末复习总结
- 格式:docx
- 大小:342.16 KB
- 文档页数:13
思考题第二章分子克隆工具酶1简述基因工程研究用的工具酶的类型和作用特点。
常用的工具酶硝基序列内部进庁切割DrU逵接癖DT⅛A 1 i HaSe将两条以上的纯性HA方子咸序喪傕化昭成磷酸二酣键逢接战一6盘傢DNAJSt 合BBl DNA PDIytoeraSe 1通⅛u≡ιg'掰遥一蝎如械昔≡κ⅛<⅛■补双链小心子上的单俺毅口,WP5* *^,D∖AΛ⅛-βfc i⅛÷ΦfX⅛.Γ*5⅛5*-3*外切a⅞渚性¾κ⅛⅛⅛e一J t'碳6⅛z⅛w子初»1多棱甘IHU⅛的I)NA Polynlerase k i πc∣isc F-DH半螭上r,<3ve rs e t. ran sc ri IH rise咲R∖A或DMt¾Λ⅛樓核合总互⅜b⅛∣DNA f⅛I)MAJK 却fr 移B⅜DhlA terminal DeOXyrLUC ICatidy transferase 44^LM4⅛⅛ 巴加到了进性双K或*ι⅛DNΛ⅛ 子⅛⅛3'- Oll 卓娴减IΛA⅛⅛Y-来姗减性辑酸酶BΛP Or ClP 核酸外⅛^b⅛III CXOnUCICaSe TrTF⅜j⅛⅞ħ⅛Slnucl p^ιse S I核酸酶RHl 31IiuulcastJ Ikil.31Taq DNA M⅛i⅛Iaq DNA p∩IynlCrrLSC核摘核瞋隔Rλcise脱氧4⅛4⅛⅛⅛aifi⅛DvISe去除[Γ⅛ KK九dNTF j⅛⅛5,⅞⅛ι⅛^≡lF^MIΛA3,-0HX⅛⅛的孩昔酸⅛也移解单链加A或R∖A,产生带亍璘酸的单械甘酸或專聚才茫昔百罠,祠时电可切害J J空t⅛棱酸分子的单1⅛ 护琳双ι⅛l)∖A, RKΛ⅛⅛5f及3'末端.高专—性单健核昔酸能在高温(72C ) -F⅛⅛⅛MDλA>⅛⅛板.从3'方向令咸新生的互补谜专一懺降解RMA内切械肢晦.4⅛M4tl⅛或双1⅛DNA2•说明限制性内切核酸酶命名原则(举例)ECORl属毛种类 株系 编号3. 限制内切核酸酶的星活性是指什么?在极端非标准条件下,限制酶能切割与识别序列相似的序列, 这个改变的特殊性称星星活性。
第3章基因工程1、什么是基因工程:基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。
2、基因工程的诞生(三个理论和三个技术):基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科基础上发展起来的,正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程,具体有三大理论发现和三个技术突破。
1)理论基础:DNA是遗传物质;DNA分子的双螺旋结构和半保留复制;遗传密码的通用性和遗传信息传递的方式;2)技术基础:限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割;DNA连接酶的发现与DNA片段的连接;基因工程载体的构建与应用●理论上的三大发现⑴、发现了遗传物质——DNA1944年,艾弗里(O.T.Avery)的肺炎双球菌转化实验⑵、揭示了遗传物质的分子机制:DNA分子的双螺旋结构和半保留复制1953年,沃森(J.D.Watson)和克里克(F.Crick)的DNA双螺旋结构模型、半保留复制图,获1958年诺贝尔奖。
⑶、确立了遗传信息的传递方式:以密码形式传递1963年,美国尼伦伯格(M.W.Nirenberg)和马太(H.Matthaei)确立了遗传信息以密码形式传递,破译了编码氨基酸的遗传密码(3个核苷酸=1个密码子=1个aa)。
●技术上的三大突破⑴、世界上第一个重组DNA实验:实现不同来源DNA的体外重组1972年斯坦福大学化学家伯格(P.Berg)借助内切酶和连接酶将猴病毒SV40的DNA 和大肠杆菌λ噬菌体的DNA在试管中连接在了一起,第一次成功地实现了DNA的体外重组。
⑵、第一个基因克隆实验:重组DNA表达实验,是世界上第一个基因工程实验1973年美国斯坦福大学医学院遗传学家科恩(S.Cohen)将体外构建的含有四环素和卡那霉素抗性基因的重组质粒导入大肠杆菌,获得了具有双抗性的大肠杆菌转化子,成功完成了第一个基因克隆实验。
基因工程知识点总结基因工程是一门现代生物学领域的重要学科,它通过改造生物体的遗传物质,实现对生物体基因的精确操控和改良。
下面将对基因工程的相关知识点进行总结,以帮助读者更好地了解该领域的基本概念和技术应用。
一、基因工程的基本概念和原理基因工程是指通过人为手段修改生物体的基因组,以改变其性状和功能的技术。
其实现的基本原理包括基因定位、基因克隆和基因传递。
1. 基因定位:基因定位是指确定感兴趣的基因在基因组中的位置。
常用的方法有FISH(荧光原位杂交)和PCR(聚合酶链反应)等。
2. 基因克隆:基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中复制到另一个生物体中,使其在目标生物体中表达。
常用的方法有限制酶切、连接酶切和DNA合成等。
3. 基因传递:基因传递是指将经过克隆的基因导入到目标生物体中,并使其在目标生物体中稳定遗传。
常用的方法有基因枪、电穿孔和冷冻贮存等。
二、基因工程的应用领域基因工程技术在农业、医学和工业等领域有着广泛的应用,下面将分别介绍其主要应用领域。
1. 农业应用:基因工程技术在农业领域的应用主要包括转基因作物的培育和遗传改良。
通过导入特定基因,转基因作物可以获得抗病虫害、耐逆性或提高产量等特点,从而增加农作物的产量和质量。
2. 医学应用:基因工程技术在医学领域的应用主要包括基因诊断、基因治疗和生物药物的生产。
通过基因诊断,可以准确检测遗传病的基因突变,为疾病的早期预测和治疗提供依据。
基因治疗则通过修复或替代患者体内的异常基因,治疗遗传性疾病。
此外,基因工程技术还被用于生产重组蛋白和抗体等生物药物。
3. 工业应用:基因工程技术在工业领域的应用主要包括酶的生产和环境修复。
通过基因工程技术,可以大量生产具有特定功能的酶,用于工业生产和制药领域。
此外,基因工程技术还可以改造微生物,使其能够降解有机物污染物,用于环境修复和生物能源开发。
三、基因工程的伦理和安全问题尽管基因工程技术具有重要的应用前景,但也带来了一些伦理和安全问题。
动物基因工程名词解释:1、体细胞克隆:以体细胞(包括动物成体体细胞、胎儿成纤维细胞等) 为受体,将目的基因以DNA 转染的方式导入能进展传代培养的动物体细胞,再以这些体细胞为核供体,进展动物克隆。
2、显微注射::在显微操作仪下,将DNA用微吸管注射到处于原核时期受精卵的原核中,外源基因在受精卵繁殖过程过DNA复制而整合到基因组,然后将转化后的胚胎移植到受体子宫中继续发育,得到转基因动物。
3、ES细胞:4、基因打靶:是指外源DNA通过与受体细胞染色体DNA上的同源序列之间发生重组, 整合到预定位点, 从而改变细胞遗传特性的方法。
5、基因敲除:将一个结构但功能不祥的基因去除,从DNA水平上设计实验,彻底破坏该基因的功能或消除表达机制,从而推测该基因的生物学功能。
6、乳腺生物反响器:通过转基因技术将外源基因在动物乳腺中高效表达,在乳汁中生产目的产品。
问题:1、常用动物转基因的方法有哪些?比拟优缺点显微注射法、逆转录病毒法、胚胎干细胞法、基因打靶法、精子载体法体、细胞核移植法、磷酸钙共沉淀法。
其中,常用动物转基因的方法有显微注射法、逆转录病毒法、胚胎干细胞介导法。
〔1〕显微注射法的优点:操作技术性很强显微注射法的缺点:设备昂贵,胚胎死亡率高〔2〕逆转录病毒法的优点:操作简便,可大量感染细胞,形成单拷贝,转化率高逆转录病毒法的缺点:没有包装蛋白,不能形成完整的病毒颗粒2、谈谈如何获得转基因小鼠?显微注射法:书118页逆转录病毒法:书123页胚胎干细胞法:书123页3、转基因动物有哪些重要的应用?〔书138-143页〕〔1〕研究基因的结构与功能,了解动物生命现象的在本质〔2〕建立多种疾病的动物模型,研究发病机理与治疗方法〔3〕改善动物生产性能,提高动物育种效率〔4〕作为医用或食用蛋白的生物反响器,可以通过家畜乳腺分泌大量安全、高效、廉价的人体药用蛋白。
4、比拟在细菌、真核细胞和动物个体中表达外源基因的优缺点?动物:优点:目的基因在哺乳动物细胞中表达的蛋白与天然蛋白的结构、糖基化类型和方式几乎一样且能正确组装成多亚基蛋白,哺乳动物细胞能以悬浮培养或在无血清的培养基中达到高密度且培养体积能达到1000L 以上缺点:A、哺乳动物细胞的表达水平低B、高表达细胞株构建复杂C、细胞大规模培养工艺复杂D、哺乳动物细胞生产的蛋白质类药物的本钱较高第三章基因工程常规技术一、名词解释1.klenow fragment:DNA聚合酶被枯草杆菌蛋白酶水解后产生的大片段,具5’ → 3’聚合酶活性和3’ → 5’外切酶活性,是分子生物学中的重要工具。
一、名词解释1、基因工程,是指将一种生物体(供体)的基因与载体在体外进行拼接重组,然后转入另一种生物体(受体)内,使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序,也称为分子克隆技术。
2、载体:是指携带目的基因进入宿主细胞进行扩增和表达的工具。
即指运载外源DNA有效的进入受体细胞内的工具。
3、LacZ’基因:编码b-半乳糖酶的a-肽链,即氨基末端。
4、多克隆位点区域片段:DNA载体序列上人工合成的一段序列,含有多个限制内切酶识别位点。
可以定向克隆防止载体自我连接。
5、溶菌周期:噬菌体吸附到寄主细胞表面之后,注入DNA,噬菌体的DNA进行复制及蛋白质的合成,并组装成噬菌体颗粒,最后使寄主细胞裂解,释放出子代噬菌体颗粒的过程6、杂交技术:将存在于凝胶中的生物大分子转移(印迹)于固定化介质上并加以检测分析的技术。
目前主要应用于DNA,RNA,蛋白质的检测。
7、生物芯片:将细胞、蛋白质、DNA及其他生物组分,通过微加工技术及微电子技术集中点在一个小的固体芯片表面,以实现对它们的准确、快速、大信息量检测分析。
8、蛋白质融合表达:是指外源基因与载体已有的担体蛋白的编码基因拼接在一起,并作为一个新的开放阅读框进行表达。
9、植物生物反应器是指通过基因工程途径,以常见的农作物作为“化学工厂”,通过大规模种植生产具有高经济附加值的医用蛋白、农业用酶、特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂类及其它一些次生代谢产物等生物制剂的方法。
10、基因治疗:经典的基因治疗:指正常的基因整合入细胞基因组以校正或置换致病基因的一种治疗方法。
广义的基因治疗:将某种遗传物质转移到患者细胞内,使其在体内发挥作用,以达到治疗疾病目的的方法。
10、转基因动物(transgenic animals.................):通过基因转移技术获得的整合有外源基因的动物个体。
二、填空题1、质粒的存在形式有超螺旋、开环双螺旋和线状双螺旋三种。
一、基因工程的三大关键要素(元件)基因:目的基因(Vs用途,interesting/targetgene)、外源基因(Vs宿主,foreigngene)载体:能将外源基因带入受体细胞,并能维持的DNA分子。
受体:宿主,能摄取外源DNA、并能使其稳定维持的细胞(组织、器官或个体)二、基因工程的基本过程依据定义,基因工程的整个过程由工程菌(细胞)的设计构建和基因产物的生产两大部分组成,基本过程如下:(1)从供体细胞分离出基因组dna。
用限制性核酸内切酶分别将外源dNA(包括外源基因或目的基因)和载体分子切开(简称“切”):(2)用dna连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上,形成dna重组分子(简称“接”)。
(3)借助细胞转化手段将DNA重组分子导人受体细胞中(简称转”)。
(4)短时间培养转化细胞.以扩增dna重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中(简称增”)。
(5)筛选和鉴定经转化处理的细胞。
获得外源基因高效稳定表达的基因工程菌或细胞(简称检)由此此可见.基因工程的上游操作过程可简化为;切、接、转、增、检:三、质粒载体pBR322系列有哪些特征?BR322质粒载体优点主要表现在以下几个方面:第一,具有较小的分子量。
pBR322质粒DNA分子为4363bp。
第二,具有两种抗菌素抗性基因可供作转化子的选择记号。
pBR322DNA分子内具有多个限制酶识别位点,外源DNA的插入某些位点会导致抗菌素抗性基因失活,利用质粒DNA编码的抗菌素抗性基因的插入失活效应(图4-15),可以有效的检测重组体质粒。
第三,具较高的拷贝数,通常有大约15个左右的拷贝,在氯霉素存在下,每个细胞中可累积1000~3000个拷贝。
这就为重组DNA的制备提供了极大的方便四、M13系列载体具有哪些优缺点?答:M13克隆系统具有很多优点:(1)克隆的片段大:M13噬菌体的DNA在包装时不受体积的限制,所以容载能力大。
有报道,有些噬菌体颗粒可以包装比野生型丝状噬菌体DNA长6~7倍的DNA(插入片段可达40kb)。
1.1972年,美国Berg和Jackso等人将猿猴病毒SV40基因组DNA,λ噬菌体基因以及大肠杆菌半乳糖操纵子在体外重组获得成功。
1973年,美国斯坦福大学的Cohen和Boyer等人在体外构建出含有四环素和链霉素,两个抗性基因的重组质粒分子,将之导入大肠杆菌后,该重组质粒得以稳定复制,并赋予受体细胞相应的抗生素抗性,由此宣告了基因工程的成立。
2.基因工程的三大要素:供体、受体、载体。
3.基因工程操作的基本步骤:(1)切:从供体细胞中分离出基因组DNA,用限制性核酸内切酶分别将外源DNA(包括外源基因或目的基因)和载体分子切开。
(2)接:用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上,构成DNA重组分子。
(3)转:借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞(4)增:短时间培养转化细胞,以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中(5)检:筛选和鉴定经转化处理的细胞,获得外源基因高效稳定表达的基因工程菌或细胞4.基因工程的主体战略思想是外源基因的稳定高效表达5.绝大多数分子克隆实验所使用的载体是DNA双键分子,其功能是:(1)为外源基因提供进入受体细胞的转移能力(2)为外源基因提供在受体细胞中的复制能力或整合能力(3)为外源基因提供在受体细胞中的扩增和表达能力6.野生型质粒具有下列基本特征:自助复制性,可扩增性,可转移性,不相容性7.人工构建的载体质粒根据其功能和用途可分为下列几类:(1)克隆质粒:用于克隆和扩增外源基因(2)测序质粒:高拷贝复制,并含有多酶切口的接头片段,便于各种DNA片段的克隆与扩增(3)整合质粒:含有整合酶编码基因以及整合特异性的位点序列,克隆在这种质粒上的外源基因进入受体细胞后,能准确地重组整合在受体染色体DNA的特定位点上(4)穿梭质粒:能在两种不同种属的受体细胞中复制及检测(5)探针质粒:用来筛选克隆基因的表达调控元件(6)表达质粒:使得克隆在合适位点上的任何外源基因均能在受体细胞中高效表达8.野生型质粒改造的指导思想是:(1)删除不必要的DNA区域(2)灭活某些质粒的编码基因,同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因,以提高质粒的拷贝数(3)加入易于识别的选择标记基因,便于检测含有重组质粒的受体细胞(4)在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的DNA 序列,同时删除重复的酶切位点(5)根据外源基因克隆的不同要求,分别加装特殊的基因表达调控元件或用于表达产物亲和层析分离的标签编码序列9.λ噬菌体是大肠杆菌的温和型噬菌体,由外壳蛋白与一个48.5kb长的双链线状DNA分子组成。
生物基因工程知识点总结(精选4篇)生物基因工程学问点总结(精选4篇)生物基因工程学问点总结篇1一、基因工程及其应用基因工程概念:基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
通俗的说,就是根据人们意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。
原理:基因重组结果:定向地改造生物的遗传性状,获得人类所需要的品种。
二、基因工程的工具1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)特点:具有专一性和特异性,即识别特定核苷酸序列,切割特定切点。
(2)作用部位:磷酸二酯键(4)例子:EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列,并在G和A 之间将这段序列切开。
(黏性末端)(黏性末端)(5)切割结果:产生2个带有黏性末端的DN断。
(6)作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的DNA切断,对自己的DNA无损害。
注:黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。
基因的“针线”——DNA连接酶作用:将互补配对的两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整的DNA分子。
连接部位:磷酸二酯键基因的运载体(1)定义:能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。
(2)种类:质粒、噬菌体和动植物病毒。
三、基因工程的操作步骤1、提取目的基因2、目的基因与运载体结合3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测和鉴定四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种:转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等2、基因工程与药物研制:干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗3、基因工程与环境爱护:超级细菌五、转基因生物和转基因食品的平安性两种观点是:1、转基因生物和转基因食品担心全,要严格掌握2、转基因生物和转基因食品是平安的,应当大范围推广。
三个方法让你生物成果飙升对比记忆法在生物学学习中,有许多相近的名词易混淆、难记忆,对于这样的内容,可运用对比法记忆。
高中生物基因工程知识点总结一、基因工程的概念基因工程,又称为重组 DNA 技术,是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外 DNA 重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在 DNA 分子水平上进行的操作,它打破了物种之间的界限,实现了不同物种之间基因的重新组合。
二、基因工程的工具1、限制性核酸内切酶(简称限制酶)限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
2、 DNA 连接酶DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来,形成磷酸二酯键。
根据来源不同,DNA 连接酶可以分为两类:E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。
3、运载体常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
运载体需要具备的条件有:能够在宿主细胞中复制并稳定保存;具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;具有标记基因,便于进行筛选。
三、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因是指人们所需要的编码蛋白质的结构基因。
获取目的基因的方法主要有:从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增目的基因以及通过化学方法人工合成。
2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。
一个基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
启动子是一段有特殊结构的 DNA 片段,位于基因的首端,是 RNA 聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出 mRNA。
终止子位于基因的尾端,也是一段有特殊结构的 DNA 片段,能终止转录。
标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞是基因工程的关键步骤。
根据受体细胞的不同,导入的方法也有所不同。
基因工程复习要点1】★基因工程(gene engineering):就是对不同生物的遗传物质,在体外进行剪切、组合和拼接,使遗传物质重新组合,然后通过载体转入微生物、植物和动物细胞内,进行无性繁殖,并使所需要的基因在细胞中表达,产生出人类所需要的产物或组建成新的生物类型。
2】★广义的概念:基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用,包括上游技术和下游技术两大组成部分。
上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建, 即重组DNA技术。
下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。
3】★基因工程四大要素:供体基因、载体、工具酶、受体细胞4】★理论上的三大发现:证明了生物的遗传物质是DNA (基因工程的先导)、DNA的双螺旋结构和半保留复制机理、遗传信息的传递方式(中心法则)5】★技术上的三大发现:限制性内切酶的发现(标志着DNA重组时代的开始)、DNA连接酶的发现、载体的使用6】基因诊断:利用重组DNA技术作为工具,直接从DNA水平监测人类遗传性疾病的基因缺陷,因而比传统的诊断手段更加可靠。
7】基因探针技术:利用DNA碱基互补的原理,用已知的带有标记的DNA通过核酸杂交的方法检测未知的基因。
8】基因治疗(gene therapy):将外源正常基因导入靶细胞,取代突变基因,补充缺失基因或关闭异常基因,达到从根本上治疗疾病的目的。
9】基因克隆的工具酶(instrumental enzyme of gene cloning):应用于基因克隆中的各种酶的总称。
10】核酸酶:通过切割相邻的两个核苷酸残基之间的磷酸二酯键,从而导致核酸分子多核苷酸链发生水解断裂的蛋白酶叫做核酸酶。
专门水解断裂RNA分子的叫做核糖核酸酶(RNase),从核酸分子的末端开始,一个核苷酸一个核苷酸地消化降解多核苷酸链,叫做核酸外切酶(exonuclease),从核酸分子内部切割磷酸二酯键使之断裂形成小片段,叫做核酸内切酶(endonuclease)11】限制性核酸内切酶(restriction enzyme) :一类能从DNA分子中间水解磷酸二酯键,从而切断双链DNA的核酸水解酶。
基因工程期末考试重点知识整理基因工程第一章基因工程概述1、基因工程的概念(基因工程基本技术路线PPT)基因工程(Gene Engineering),是指在基因水平上的遗传工程,它是用人为方法将大分子(DNA)提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中,以让外源遗传物质在其中“安家落户”,进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术.2、基因工程的历史基因工程准备阶段:1972,第一个重组DNA分子的构建,构建人:Paul Berg及其同事PPT 基因工程诞生:1973,Cohen & Boyer首次完成重组质粒DNA对大肠杆菌的转化基因工程发展阶段的几个重要事件:一系列新的基因工程操作技术的出现;各种表达克隆载体的成功构建;一系列转基因菌株、转基因植物、转基因动物等的出现3、基因工程的内容(P9)4、基因克隆的通用策略(P12)(基因组文库(鸟枪法)+分子杂交筛选)第二章分子克隆工具酶5、限制性核酸内切酶的概念、特点、命名、分类(问答)概念:一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列,并使每条链的一个磷酸二酯键断开的内脱氧核糖核酸酶,主要存在于细菌体内特点(参加PPT)命名: 依次取宿主属名第一字母,种名头两个字母,菌株号,然后加上序号。
如:从Haemophilus influenze Rd中提取到的第三种限制型核酸内切酶被命名为Hind ?,Hin指来源于流感嗜血杆菌,d表示来菌株Rd,?表示序号。
分类:依据酶的亚单位组成、识别序列的种类以及是否需要辅助因子可分为:?型酶、?型(?s型)酶和?型酶。
真核细胞中有4中DNA聚合酶:α,β,γ,线粒体DNA聚合酶原核生物中3中DNA聚合酶:?,?,?6、几个基本概念粘性末端:两条多聚核苷酸链上磷酸二酯键断开的位置是交错的,对称地分布在识别序列中心位置两侧,这样形成的DNA片段末端称为~。
基因工程复习要点一1.载体的功能1.运送外源基因高效转入受体细胞2.为外源基因提供复制能力或整合能力3.为外源基因的扩增或表达提供必要的条件2.基因工程学科建立的理论和技术发明1.三大理论:DNA是遗传物质、1953年提出DNA的双螺旋结构、提出中心法则和遗传密码2.三大技术:工具酶的发现、载体的发现、逆转录酶的发现3.质粒的特点质粒是一类存在于细菌和真菌细胞中能独立于染色体DNA而自主复制的共价、闭合、环状DNA分子,也称cccDNA.通常在1~100范围内。
自主复制性、可扩增性、可转移性、不相容性4.描述PBR322质粒筛选过程PBR322质粒有两个标记基因,氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因。
若在康四环素抗性基因上插入外源DNA,则1.先将转化液涂布在含有氨苄青霉素的平板上,未长的菌落是未导入质粒的菌落2.再将上述平板上存活的菌落影印到含有四环素平板上,在四环素上不长但在氨苄青霉素上长的转化子即为重组子。
5.简述PUC系列质粒筛选重组子的过程PUC是在PBR322质粒上改造的若在lacZ’标记基因上插入外源DNA,则将转化液涂布在含有Amp的平板上,蓝色菌落为非重组子,白色菌落为重组子,没长的未导入质粒。
6.基因工程操作的基本流程1.离:从供体细胞中分离出基因组DNA2.切、连:用限制性核酸内切酶分别将外源DNA和载体分开,用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上,构成重组DNA分子3.转、增:将重组DNA导入受体细胞,段时间培养转化细胞,以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中4.筛:筛选经转化处理的细胞,获得外源基因高效稳定的基因工程菌或细胞5.表达:筛选好的菌或细胞导入到受体中使其高效稳定表达7.为什么说逆转录酶的发现对基因工程学科的建立至关重要1.对分子生物学的中心法则进行修正和补充2.使真核基因的制备成为可能可将mRNA反转录形成DNA用于获得目的基因3.在致癌病毒的研究中发现癌基因,为肿瘤发病机理的研究提供有价值线索8.蓝白斑筛选是一种基因工程常用的重组菌筛选方法。
基因工程:称基因操作、重组DNA。
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。
穿梭载体:含有细菌质粒和克隆的真核生物DNA片段的杂种质粒,有两个复制起点和既能在细菌又能在真核细胞中进行选择的选择标记,所以,很容易从一宿主转到另一个宿主乙。
穿梭质粒:指一类由人工构建的具有两种不同复制起点以及相应的选择标记基因,因而可在两种不同种属的受体细胞中复制和检测的质粒载体。
同裂酶:不同来源的限制性内切核酸酶具有相同的识别序列,产生完全相同的黏性末端。
重组率:在连接反应结束后,含有外源DNA片段的重组分子数与所投入的载体分子数之比。
cDNA文库:由cDNA法构建的基因文库,只含有某一生物体的所有蛋白质编码序列,一般不含有DNA调控序列。
基因组文库:由鸟枪法构建的基因文库,含有某一生物染色体的所有DNA片段,包括基因编码区和间隔区DNA。
感受态:受体细胞最易接收外源DNA片段而实现转化的一种特殊生理状态。
同尾酶:一些来源不同的限制性核酸内切酶识别的靶序列各不相同,但都产生相同的粘性末端,这类酶称为同尾酶。
接头:是一段含有某种限制性核酸内切酶识别序列的人工合成的寡聚核苷酸,通常是八聚体和十聚体。
转化:将质粒DNA 或以它为载体构建的重组质粒导入细菌中的过程称为转化。
星号活性:Ⅱ类限制性核酸内切酶虽然具有特异性的识别序列和切割的位点,但是当酶解条件发生变化时,酶切反应的专一性可能会降低,导致同种酶识别多种序列,这种现象称为限制性核酸内切酶的星号活性。
动物乳腺生物反应器:能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。
细菌的限制—修饰系统:细菌中有作用于同一DNA 的两种酶,即分解DNA 的限制酶和改变DNA 碱基结构使其免遭限制酶分解的修饰酶。
一、单选1、第一个实现DNA重组的实验:1972年,美国斯坦福大学医学中心的P.Berg在世界上第一次成功地实现了DNA的体外重组。
2、第一次实现重组体转化成功的实验:1973年,科恩(Coher)和博耶(Boyer)建立的基因工程基本模式。
3、基因工程研究的主要内容:切接转增检。
4、基因工程研究的基本要素:基因、工具酶、载体、受体细胞。
5、DNA在生物体内的存在状态:染色体DNA、病毒DNA(噬菌体DNA)、质粒DNA、线粒体DNA和叶绿体DNA,有的以线型存在,有的以环状存在。
6、天然DNA提取的步骤:生物材料的准备、裂解细胞、分离抽提DNA。
7、DNA的分离抽提法:酚-氯仿抽提法(常用、经典)。
8、DNA的保存:温度越低越好,同等条件下,温度越低越不容易降解。
9、为了消除在制备RNA过程中RNA酶的污染,应用0.1% DEPC处理过的水配制试剂。
10、人工合成DNA片段的方法有化学合成法和聚合酶链式反应扩增法。
11、紫外分光光度法检测核酸样品的纯度(常用),纯净的核酸溶液的0D260/OD280值应为 1.7~2.0,0D260/OD230值应大于 2.0,如果0D260/OD280小于1.7,可能有蛋白质污染,如果0D260/OD280大于2.0或0D260/OD230小于2.0时,核酸溶液中可能存在其他干扰物质。
12、工具酶就其用途而言可分为三大类:限制性内切酶、连接酶和修饰酶。
13、14、通常提到的限制性核酸内切酶主要指Ⅱ类酶而言,限制性核酸内切酶的命名:属名+种名。
例如:B acillus am ylolique faciens H、H aemophilus in fluenzae dⅠ→Bam H、Hind15、限制性内切核酸酶的本质:细菌细胞的限制—修饰系统。
17、常用的酶切方法:单酶切、双酶切和部分酶切。
18、承载外源DNA的大小排序:质粒(<20kb)<噬菌体(20-30kb)<cosmid载体(40-50kb)<人工染色体载体(100-1000kb)。
19、受体细胞的种类:1)原核生物细胞例:大肠杆菌;枯草芽孢杆菌;蓝细菌;2)真核生物细胞包含酵母细胞、植物细胞、动物细胞。
19、常用于分子杂交的探针标记物可分为放射性及非放射性两大类,非放射性探针包括生物素标记探针、地高辛标记探针、荧光素标记探针。
20、根据待测核酸的来源以及将其分子结合到固相支持物上的方法的不同,核酸分子杂交检测法可分为菌落印迹原位杂交、斑点印迹杂交、Southern印迹杂交(DNA)和Nothern印迹杂交(RNA)四类。
(PS:如果只要检测克隆菌株、动植物细胞株或转基因个体、器官、组织提取的总DNA或RNA样品中是否含有目的基因,则可采用斑点印迹杂交(dot blotting)或狭线印迹杂交(slot blotting)进行检测。
菌落(或噬菌斑)原位杂交是直接把菌落或噬菌斑印迹转移到用于杂交的膜上,经溶菌和变性处理后使DNA暴露出来并与滤膜原位结合,再用DNA探针与其杂交。
)21、重组子筛选的方法:1)遗传表型直接筛选2)依赖于重组子结构特征分析筛选3)核酸分子杂交分析4)免疫化学分析检测5)PCR 筛选法。
22、重组基因导入受体细胞的方法:Ca2+(诱导大肠杆菌)转化法、电激穿孔、基因枪法、显微注射法、病毒转染法二、名词解释1、多克隆位点(MCS):是包含多个(最多20个)限制性酶切位点的一段人工DNA序列。
2、衔接头:化学合成的寡核苷酸,含有一种以上的限制性核酸内切酶识别序列。
其一端或两端具有一种或两种内切酶切割产生的黏性末端。
3、限制性内切核酸酶:识别双链DNA中特定的核苷酸序列(识别序列),并在识别序列上使每条链的一个磷酸二酯键断开的一类酶,简称限制酶。
4、回文序列:DNA 片段上的一段所具有的反向互补序列,常是限制性酶切位点。
5、同裂酶:识别相同序列的限制性内切酶称为同裂酶。
它们的切割位点可能不同6、同尾酶:切割不同的DNA片段,但产生相同的粘性末端的一类限制性内切酶。
7、星性活性:在极端非标准条件下,限制酶能切割与识别序列相似的序列,又称Star活性。
8、克隆载体:一种能携带外源DNA片段进入受体细胞,并在受体细胞中得以维持或表达的DNA分子。
9、(质粒的)不亲和性:在没有选择压力的情况下,两种亲源关系密切的不同质粒,不能够在同一个寄主细胞系中稳定地共存的现象。
10、显性质粒(表达型质粒):指携带除与自身复制和转移相关的基因,还携带一些使宿主细胞呈现新性状基因的质粒。
11、隐蔽质粒:不能使宿主细胞呈现新性状的质粒。
12、基因组文库:指贮存了某种生物全部基因信息的一个受体菌群体。
13、cDNA 基因文库:某种生物材料的基因转录产物mRNA经反转录形成不同的cDNA片段,与克隆载体重组后贮存在受体菌群体中,这样的群体称为cDNA 基因文库。
14、受体细胞:又称为宿主细胞或寄主细胞等,从实验技术上讲,是能摄取外源DNA并使其稳定维持的细胞;从实验目的上讲,是有应用价值和理论研究价值的细胞。
15、感受态细胞:指处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态的细胞。
16、分子探针:指具有同特异性目标分子产生很强的相互作用并可对其相互作用的产物进行有效检测的DNA分子、RNA分子和蛋白质分子。
三、简答题1、简述聚合酶链式反应的基本原理、步骤和所需物质(反应物)。
原理:模仿细胞内发生的DNA半保留复制过程,在体外由酶催化合成特异性DNA片段。
步骤:1)变性:目的双链DNA片段在94℃下解链;2)退火:两种寡核苷酸引物在适当温度(50℃左右)下与模板上的目的序列通过氢键配对;3)延伸: DNA模板—引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。
物质:DNA Taq聚合酶、Buffer 、MgCl2 、dNTP 、上下游引物、模板DNA、ddH2O。
2、简述琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳的区别。
琼脂糖凝胶的凝胶孔径大,适合大分子DNA电泳和需要快速简单分析的DNA电泳,电泳方式一般采用水平潜水电泳.优点是快速简单,但分辨率不是很高,对于差异较小的DNA片段难以分辨.聚丙烯酰胺凝胶电泳适宜分离鉴定低分子量蛋白质、小于1Kb的DNA片段和DNA序列分析.其装载的样品量大,灵敏度高分离鉴定6bp~1kb个核苷酸的核酸片段用聚丙烯酰胺电泳,分离鉴定70bp~80kb的DNA片段可用琼脂糖凝胶电泳.3、怎样避免星性活性/引起星性活性的因素?星性活性:在极端非标准条件下,限制酶能切割与识别序列相似的序列,又称Star活性。
控制反应条件,避免引起星性活性因素引起星性活性因素:高浓度限制酶高浓度的甘油低离子强度高PH用Mn2+取代Mg2+4、简述常用的DNA连接酶及其比较和原理。
常用的DNA连接酶有E. coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。
E. coli DNA连接酶催化片段互补黏性末端之间的连接,以NAD+作为辅助因子;T4 DNA连接酶不仅能催化片段互补黏性末端之间的连接,也能催化双链DNA平末端之间的连接,但连接平末端的效率较低,以ATP 作为辅助因子。
原理:借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链5'-PO4与另一DNA链的3'-OH生成磷酸二酯键。
5、按构建克隆载体DNA的来源分类及按克隆载体的用途分类。
来源分类:①质粒载体②噬菌体载体③病毒载体④质粒与病毒或噬菌体DNA 组成的载体⑤质粒与染色体DNA片段组成的载体⑥其它克隆载体用途分类:①cDNA克隆载体②转录载体③表达载体④普通载体6、理想的克隆载体具备的基本条件(特性)。
①针对受体细胞的可转移性②自主复制功能③多种且单一的限制性内切酶切点④容易检测的筛选标记⑤载体的分子量适当⑥在细胞内稳定性高7、质粒克隆载体构建的基本策略。
1)能在受体细胞中进行有效的复制,并有较多的拷贝数。
含有能在受体细胞内有效复制的质粒复制起始位点。
2)含有外源DNA片段的克隆位点,且越多越好(可组装一个多克隆位点(MCS)连杆)。
3)含有选择标记基因——抗性基因,Lac Z’基因。
4)载体DNA分子尽可能小(转化率高),>15kb,转化率降低。
5)根据需要组装各种“元件”,如启动子、终止子等。
8、简述基因组文库构建的基本步骤及基因组文库的大小的计算公式。
基本步骤①制备基因组DNA并片段化②DNA片段与载体重组连接③重组DNA导入受体菌细胞并扩增④筛选鉴定基因组文库计算公式:N=ln(1-P)/ ln(1-f)N 为所需的重组子的数目;f 为单个重组体中插入片段平均大小与基因组DNA总量之比;P 为选出某一基因的概率(通常期望为99%)。
(PS:基因组DNA总量=3*109)9、简述cDNA基因文库的构建步骤。
1)分离总RNA,并从中分离纯化出mRNA2)以mRNA为模版,合成cDNA第一链3)合成双链cDNA(将mRNA-DNA杂交分子转变为双链cDN分子)4)将双链cDNA与载体重组,导入大肠杆菌宿主细胞增殖10、基因组文库与cDNA文库的特点比较。
11、简述目的基因的基本分离制备方法。
1)直接分离法(包括限制性核酸内切酶酶切分离法、基因分离的物理化学法、“鸟枪法”)2)构建基因组文库分离法3)构建cDNA基因文库分离法4)聚合酶链式反应技术扩增目的基因5)基因的化学合成12、简述作为基因工程的宿主细胞必须具备的特性。
1)便于重组DNA分子的导入;2)能使重组DNA分子稳定存在于细胞中;3)便于重组体的筛选;4)遗传性稳定高,易于扩大培养或发酵生长;5)安全性高,无致病性,不会对外界环境造成生物污染;6)有利于外源基因蛋白表达产物在细胞内的积累,或促进外源基因的高效分泌表达。
7)在遗传密码的应用上无明显偏倚性;8)具有较好的翻译后加工机制,便于真核目的基因的高效表达;9)在理论研究和生产实践上有较高的应用价值。
13、基因工程的应用及安全伦理性。
医学,农业,国防,能源环境。
可正可反。
四、设计题转基因植物和动物的制备。
A.转基因小鼠的制备(显微注射法):⑴准备假孕母鼠A:将可育雌鼠与输精管结扎后绝育的雄鼠交配,剌激雌鼠发生一系列妊娠变化,而得到假孕母鼠,作为受精卵转基因后的养母;⑵受精卵的准备:可育雌鼠注射促性腺激素(hcg)促使超排卵。
处理后与可育雄鼠交配。
次日从输卵管内收集受精卵备用;⑶基因导入:用显微注射装置将目的基因溶液导入受精卵雄性原核内;⑷胚胎移植:将已转入基因的受精卵植入假孕母鼠的输卵管内,使胚胎在养母体内发育成熟;⑸对幼鼠的鉴定:提取幼鼠DNA,与目的基因探针作分子杂交,鉴定外源基因是否整合B.转基因植物的制备(农杆菌转化法):1.农杆菌制备:(1)用限制酶切下目的基因。