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 SV40 DNA”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．McClintock 2．第一个作为重组 DNA 载体的质粒是( C ) (a) pBR322 (b)ColEl (c)pSCl01 (d)pUCl8

3．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)EcoRⅡ

4．P Berg 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)pSC 102 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．N Cohen 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 R 6-5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 pSC 101、pSC 102,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 pSC 105。说明用质粒作为载体，体外连接可得到有功能的重组体。 pSCl09：pSC 101与 RSF 1010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(protein engmeenng)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(fermentation engineering)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(movable gene)又叫转座元件(订 ansposable element)。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(overlapping gene)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(restriction endonuclease)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α2 β2 γ，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 Acy I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．Sal I和Not I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，其本身的基因组中没有被该核酸酶识别的序列。 错误 5．限制性图谱与限制性片段长度多态性(RFLP)图谱的最显著的区别在于前者是一个物理图谱而后者是一个连锁图。 正确

6．用限制性内切核酸酶 HaeⅢ分别切割载体 DNA 和供体 DNA 后，可用 E．coli DNA连接酶进行连接。 错误

7．已知某一内切核酸酶在一环状 DNA上有 3 个切点，因此，用此酶切割该环状 DNA,可得到 3 个片段。 正确 8．迄今所发现的限制性内切核酸酶既能作用于双链 DNA，又能作用于单链 DNA。 错误

9．基因工程中使用的Ⅱ类限制性内切核酸酶不仅有内切核酸酶的活性，而且有甲基化酶的活性。 错误 10．DNA多态性就是限制性片段长度多态性。 错误

11．用限制性内切核酸酶 PstI切割质粒 pBR322后，再用外切核酸酶 ExoⅢ进行系列缺失，可得到一系列大小不同的缺失突变体。 错误

12．甘油会使许多限制性内切核酸酶的特异性发生改变，是导致一些酶的星活性的主要原因之一，防止的办法是在酶切反应体系中，将甘油的浓度控制在 5％以下。 正确

13．具有 EcoRⅡ末端的外源片段只能以一个方向插入到 EcoRⅡ末端的载体中。 正确 14．从 Esherichiacoli K中分离的限制性内切核酸酶命名为 EcoK。 错误

15．同一种限制性内切核酸酶切割靶 DNA，得到的片段的两个末端都是相同的。 错误

16．在限制与修饰系统中，修饰主要是甲基化作用，一旦位点被甲基化了，其他的限制性酶就不能切割了。 错误 17．稀有酶是指那些识别序列很长又不常用的限制性内切核酸酶。错误

三、选择题(单选或多选)

1．关于宿主控制的限制修饰现象的本质，下列描述中只有( B )不太恰当。 (a)由作用于同一 DNA 序列的两种酶构成

(b)这一系统中的核酸酶都是Ⅱ类限制性内切核酸酶

(c)这一系统中的修饰酶主要是通过甲基化作用对 DNA进行修饰 (d)不同的宿主系统具有不同的限制—修饰系统 2．RFLP产生自( C )

(a)使用不同的限制性内切核酸酶 (b)每种类型的染色体有两条(二倍体) (c)染色体中碱基的随机变化 (d)Southern 印迹 (e)不同探针的使用 3．Ⅱ型限制性内切核酸酶： ( B )

(a)有内切核酸酶和甲基化酶活性且经常识别回文序列

(b)仅有内切核酸酶活性，甲基化酶活性由另外一种酶提供 (c)限制性识别非甲基化的核苷酸序列 (d)有外切核酸酶和甲基化酶活性

(e)仅有外切核酸酶活性，甲基化酶活性由另外一种酶提供 4．Ⅲ型限制性内切核酸酶： ( C )

(a)由两个亚基组成，仅识别半甲基化位点。甲基化位点相对于限制位点的位置(上游或下游)决定了 DNA是被甲基化还是被限制

(b)不同亚基的识别位点甲基化和限制活性相互排斥：MS亚基促使甲基化，R 亚基促使限制 (c)由两个亚基组成，在识别位点附近识别并进行甲基化或限制

(d)在错配修复中起关键作用，因为酶结合到 DNA上是以结构扭曲为基础而不是序列错误识别

(e)是光依赖型酶，是嘧啶二聚体进行“光反应”的关键酶，它们能使胸腺嘧啶二聚体间的共价键断裂 5．分析限制性内切核酸酶切割双链 DNA所得到的 DNA片段的长度有助于物理作图，这是因为：( C ) (a)即使只用一种限制酶，因为 DNA是线性的，所以也可以迅速确定限制性片段序列 (b)内切酶在等距离位点切割 DNA，同时对于每个生物体的长度是特异的 (c)DNA 的线性意味着单限制性酶切片段的长度之和等于 DNA 的总长，

而双酶切产生的重叠片段则产生模糊的图谱 (d)这些内切酶的消化活性是物种特异的

(e)这一技术同时为核苷酸序列提供了广泛信息

6．通过限制性片段分析，可以对等位基因进行精确的分析比较，其原因是：( BD ) (a)限制性内切核酸酶只切割两个变异等位基因中的一个 (b)它利用限制性位点作为遗传标记

(c)一个特定细胞中等位基因的核苷酸序列不会是相同的 (d)它不依赖于变异等位基因产物的功能。

(e)限制性内切核酸酶的切点被限制在 DNA的编码区域内 7．限制性片段长度多态性(RFLP)是：( C )

(a)用于遗传的“指纹结构”模式分析的技术

(b)二倍体细胞中的两个等位基因限制性图谱的差别 (c)物种中的两个个体限制性图谱间的差别 (d)两种物种个体间的限制性图谱差别

(e)两种酶在单个染色体上限制性图谱的差别

8．为了正确地构建一个真核基因组的物理图谱：( AE )。 (a)必须有可能清晰地分离各个染色体(通过脉冲场凝胶电泳)

(b)必须从单倍体细胞(配子)中分离 DNA，这样避免了由二倍体细胞中同源染色体的存在而产生的干扰信息 (c)必须进行单个染色体分析，这只能在细胞分裂后期进行 (d)必须找到对于每个染色体只切割一次的限制酶

(e)必须首先分离核 DNA和细胞器 DNA，然后对它们分别作图 9．下面有关限制酶的叙述哪些是正确的?( BCDE ) (a)限制酶是外切酶而不是内切酶

(b)限制酶在特异序列(识别位点)对 DNA进行切割

(c)同一种限制酶切割 DNA时留下的末端序列总是相同的

(d)一些限制酶在识别位点内稍有不同的点切割双链 DNA，产生黏末端 (e)一些限制酶在识别位点内相同的位置切割双链 DNA，产生平末端

10．因研究λ噬菌体的限制与修饰现象的本质而获得诺贝尔奖的科学家是：( B ) (a) J．Lederberg (b) WArber (c) H．Smith (d) FSanger 11．第一个被分离的Ⅱ类酶是： ( C )

(a)EcoK (b)HindⅢ (c)HindⅡ (d)EcoB

12．双链 DNA中一段自我互补的序列被称为回文序列，这种序列一般具有下列特征： ( ABC ) (a)有对称轴 (b)两条链的 5’→ 3’方向的序列相同 (c)是Ⅱ类酶的识别序列 (d)可增强基因的表达

13．在下列进行 DNA部分酶切的条件中，控制那一项最好?( B ) (a)反应时间 (b)酶量 (c)反应体积 (d)酶反应的温度

＋

14．在下列试剂中，那一种可以螯合 Ca 2离子?( D )

(a)EDTA (b)柠檬酸钠 (c)SDS (d)EGTA ， 15．在下列工具酶中，那一种可以被 EGTA抑制活性?( D )

(a)S1 单链核酸酶 (b)末端转移酶 (c)碱性磷酸酶 (d)Bal 31 核酸酶 16．限制性内切核酸酶可以特异性地识别： ( B )

(a)双链DNA的特定碱基对 (b)双链 DNA 的特定碱基序列 (c)特定的三联密码 (d)以上都正确 17．在下列酶中，催化反应不需要 ATP的是( D ) (a)EcoK (b)EcoB (c)T4DNA 连接酶 (d)BamHl

18．下列关于限制性内切核酸酶的表示方法中，正确一项的是( D )。 (a)Sau3AI (b)E．coRI (c)hindIII (d)Sau 3A1 19．限制性内切核酸酶的星号活性是指：( A )

(a)在非常规条件下，识别和切割序列发生变化的活性。 (b)活性大大提高 (c)切割速度大大加快 (d)识别序列与原来的完全不同

20．下面哪一种不是产生星号活性的主要原因?( D )

(a)甘油含量过高 (b)反应体系中含有有机溶剂

＋

(c)含有非 Mg2的二价阳离子 (d)酶切反应时酶浓度过低

21．DNA被某种酶切割后，电泳得到的电泳带有些扩散，下列原因中，那一项不太可能?( A ) (a)酶失活 (b)蛋白质(如 BSA)同 DNA结合 (c)酶切条件不合适 (d)有外切核酸酶污染

22．关于回文序列，下列各项中，( D )是不正确的

(a)是限制性内切核酸酶的识别序列 (b)是某些蛋白的识别序列 (c)是基因的旁侧序列 (d)是高度重复序列

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