基因工程复习资料(精简版).doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date基因工程复习资料(精简版)基因工程复习资料(精简版)名词解释1、基因工程:按照人的意愿,由将一种生物的 DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型,这种的生物科学技术,就称为“基因工程”,或者说是“遗传工程”。2、基因:是遗传的物质基础,基因是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列,是
2、遗传物质的最小功能单位。3、基因治疗:是将目的基因放进特定载体中导入靶细胞或组织,通过替换或补偿引起疾病的基因,或者关闭或抑制异常表达的基因来克服疾病的治疗方法。4、操纵子: 原核生物的几个功能相关的结构基因往往排列在一起,转录生成一个mRNA,然后分别翻译成几种不同的蛋白质。这些蛋白可能是催化某一代谢过程的酶,或共同完成某种功能。这些结构基因与其上游的启动子,操纵基因共同构成转录单位,称操纵子。5、启动子: 是DNA上的能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。 启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件,包括至少一个转录起始点。在真核基因中增强子和启动子常交错覆盖或连续。有时
3、,将结构密切联系而无法区分的启动子、增强子样结构统称启动子。6、基因表达:是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子。7、管家基因:某个基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达,通常被称为管家基因。8、质粒(plasmid):是独立于染色体以外的能自主复制的双链闭合环状DNA分子。存在于细胞质中,质粒编码非细菌生命所必须的某些生物学性状,如性菌毛、细菌素、毒素和耐药性等。质粒具有可自主复制、传给子代、也可丢失及在细菌之间转移等特性,与细菌的遗传变异有关。质粒有严紧型和松弛型两种类型,在克隆基因中常用的是松弛型,在表达研究中常用的是严紧型。9、
4、穿梭质粒:既能在大肠杆菌中复制,又能在酵母菌中复制和表达的质粒。10、质粒的不亲和性(质粒的不相容性):在没有选择压力的情况下,两种亲源关系密切的不同质粒,不能在同一宿主细胞中稳定的共存。11、DNA克隆:应用酶学的方法,在体外将各种来源的遗传物质同源或异源、原核或真核、天然或人工的DNA与载体DNA相结合成一具有自我复制能力的DNA分子复制子,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子细胞,再进行扩增、提取获得大量同一DNA分子,即DNA克隆。 12、基因文库: 将某种生物细胞的整个基因组DNA切割成大小合适的片断,并将所有这些片断都与适当的载体连接,引入相应的宿主细胞中保存和扩
5、增。 理论上讲,这些重组载体上带有了该生物体的全部基因,称为基因文库。13、cDNA文库:从组织细胞中分离得到纯化的mRNA,然后以mRNA为模板,利用逆转录酶合成其互补DNA,再复制成双链cDNA片段,与适当载体连接后导入受体菌内进行保存和扩增,称cDNA文库。14、电泳迁移率:带电荷的分子在电场中会以一定的速率向与其电荷性质相反的电极移动,速度称为电泳迁移率。15、半保留复制:DNA在复制过程中首先碱基间氢键破裂并使双链解螺旋分开,然后两条链各作为摸板在其上合成新的互补链,结果由一条链可以形成互补的两条链。这样所形成的两个DNA分子的碱基顺序完全一样,在此过程中,每个子代分子的一条链来自亲
6、代DNA,另一条链则是新合成的,这种复制方式为半保留复制。16、SD序列:mRNA中起始密码子上游8-13个核苷酸处有一段富含嘌呤核苷酸的顺序,它可以与30S亚基中的16S rRNA 3端富含嘧啶的尾部互补,形成氢键结合,有助于mRNA的翻译从起始密码子处开始。17、RFLP:RFLP标记是发展最早的DNA标记技术。RFLP是指基因型之间限制性片段长度的差异,这种差异是由限制性酶切位点上碱基的插入、缺失、重排或点突变所引起的。18、分子杂交 :有一定同源性的两条核酸单链,在适宜的温度和离子浓度等条件下,通过碱基互补退火形成稳定的双链分子的过程 。19、碱抽提法:提取质粒DNA的一种方法,染色体
7、线性DNA和或有缺口的质粒DNA变性后双链分离,难以复性而形成缠绕的结构,与蛋白质SDS复合物结合在一起,还有大肠杆菌基因组DNA在离心的时候沉淀下去,而质粒DNA在变性后,很快复性,因此可以提取质粒DNA。20、基因扩增(gene amplification):生物体内或体外人工方式使基因拷贝数大规模增加。有5种方式,环境诱发扩增,基因的程序性扩增 基因组进化扩增,基因工程扩增,PCR扩增。21、限制性核酸内切酶:是由细菌产生的一类能特异识别双链DNA中的特定碱基序列(48bp),并在识别位点切割磷酸二酯键的核酸内切酶(简称限制酶)。识别位点的序列相同的限制性内切酶称为同裂酶;识别的序列不同
8、,但能切出相同的粘性末端的限制性内切酶称为同尾酶。22、DNA 多态性 (DNA polymorphism):在正常人群中,各个体DNA 分子的某些位点可以发生中性改变,这些改变虽然会使DNA 一级结构产生一定变化,但不影响基因的表达,如果这种中性突变在人群中的频率不低于1,这一现象被称为多态性。DNA 多态性本质上是染色体DNA 中核苷酸数目或排列顺序的个体差异,这些差异多数为中性突变,不引起表型改变。23、不完全酶切:限制性核酸内切酶对DNA的消化不十分完全,只有有限数量的酶切位点被切开,可以通过缩短保温时间、降低反应温度或减少酶的用量可达到局部消化的目的。24、DNA连接酶(ligase
9、):把两条DNA双链连接到一起的酶,主要有两种DNA,一种只能连接粘性末端,一种不但能连接粘性末端还能连接齐平末端。25、RNA干扰(RNAi):是指对应与某种mRNA的正义RNA和反义RNA组成的双链RNA(dsRNA)分子使mRNA发生特异性降解,导致其不能表达的转录后基因沉默现象。26、密码的简并性:由于4种核苷酸可以代表64种氨基酸,因此大多数氨基酸都可以具有好几组密码子。27、基因敲除:利用同源重组的原理,通过载体将外源的失活的基因替换掉内源的正常的基因,从而使基因沉默而不表现突变性状的方法。简答题1、基因工程的基本步骤第一步:获取目的基因:直接分离或人工合成。即获取含有所需要的完整
10、的遗传信息的DNA片段。第二步:目的基因与载体结合:用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口,将目的基因插入切口处,让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后,在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。第三步:目的基因的导入和表达:通过载体把目的基因带入某生物体内,并使目的基因在受体细胞内能准确地转录和翻译。第四步:目的基因的检测和表达:将每个受体细胞单独培养形成菌落,检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落,保留有表达产物的进一步培养、研究。2、简述获得目的基因常用的几种方法。(1)直接从染色体DNA中分离:仅适用于原核生物、叶绿体和线粒体基因的分离,较少采用
11、。 (2)人工合成:根据已知多肽链的氨基酸顺序,利用遗传密码表推定其核苷酸顺序再进行人工合成。适应于编码小分子多肽的基因。 (3)从mRNA合成cDNA:采用一定的方法钓取特定基因的mRNA,再通过逆转录酶催化合成其互补DNA(cDNA),除去RNA链后,再用DNA聚合酶合成其互补DNA链,从而得到双链DNA。这一方法通常可得到可表达的完整基因。 (4)利用PCR合成:如已知目的基因两端的序列,则可采用聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)技术,在体外合成目的基因。 (5)从基因文库中筛选:首先建立基因组或cDNA文库,利用探针从文库中筛选目的克隆。3、PC
12、R的特点1)特异性强 PCR使用专门合成的DNA引物。 延伸过程是在高温下进行。2)敏感性高:需要的模版量极低。3)快速:整个过程约4小时即可完成。4)简便:对模版的纯度要求低。5)可以扩增mRNA。RT-PCR:先用逆转录酶将mRNA合成cDNA,再以cDNA为模板扩增。4、说明限制性内切核酸酶的命名原则要点限制性内切核酸酶采用三字母的命名原则,即属名+种名+株名的各一个首字母,再加上序号。基本原则: 3-4个字母组成,方式是:属名+种名+株名+序号; 首字母: 取属名的第一个字母,且斜体大写;第二字母: 取种名的第一个字母,斜体小写;第三字母: (1)取种名的第二个字母,斜体小写;(2)若
13、种名有词头,且已命名过限制酶,则取词头后的第一字母代替。第四字母: 若有株名,株名则作为第四字母,是否大小写,根据原来的情况而定,但用正体. 顺序号: 若在同一菌株中分离了几种限制酶,则按先后顺序冠以I, 等,用正体。5、什么是限制性内切核酸酶的星号活性?受哪些因素影响?答:类限制酶虽然识别和切割的序列都具有特异性,但是这种特异性受特定条件的限制,即在一定环境条件下表现出来的特异性。条件的改变,限制酶的特异性就会松动,识别的序列和切割都有一些改变,改变后的活性通常称第二活性,而将这种因条件的改变会出现第二活性的酶的右上角加一个星号表示,因此第二活性又称为星号活性。 概括起来,诱发星活性的因素有
14、如下几种: (1)高甘油含量(5,vv); (2)限制性内切核酸酶用量过高(100UugDNA); (3)低离子强度(25mmolL); (4)高pH(8.0以上);(5)含有有机溶剂,如DMSO,乙醇等;6、DNA体外连接应注意的事项1)插入片断与载体的酶切位点互补 :相同的粘性末端才能有效地连接。尽量避免平端连接。决不能进行非粘性末端连接。 2)DNA插入的方向正确3) 插入基因的开放阅读框(ORF)正确 (1)DNA定向插入 (2)起始密码 4)防止载体自身环化连接 (1)提高插入片断的用量 (2)用碱性磷酸酶处理载体 7、影响DNA连接酶催化连接反应的因素有哪些?(1)DNA的纯度 (
15、2)DNA甲基化的程度 (3)酶切消化反应的温度 (4)DNA的分子结构 (5)核酸内切限制酶的缓冲液8、列举质粒载体必须具备的基本特性。(基因工程对载体的要求) (1) 具有复制起点(ORI),独立复制;(2)有选择标记:具有抗菌素抗性,抗生素抗性是筛选的标志。理想的载体应该有两种抗菌素抗性基因。(3)有独特的酶切位点:具有若干限制性内切酶的单一位点,用来插入外源DNA片断。且插入后不影响复制功能。(4)具有较小的分子量和较高的拷贝数。 9、质粒载体的不稳定性。1)质粒稳定遗传必须的两个条件(1)每个世代、每个质粒至少要复制一次(2)在细胞分裂时,复制过的质粒必须分配到两个子细胞中。 2)质
16、粒分配方式 (1)主动分配 天然质粒。有一个控制质粒拷贝分配的功能区(Par),能以主动分配的方式确保质粒能正确分配到两个子细胞中。(2)随机分配 人工质粒 。人工构建的质粒载体缺失了par区,只能以随机分配方式分到子细胞中。 3)分离的不稳定性 在寄主菌细胞分裂过程中,有一个细胞没有获得质粒拷贝,并最终繁殖成无质粒的优势群体。 4) 结构的不稳定性 寄主基因组的IS序列插入质粒、质粒间的同源重组等都会使质粒发生插入或缺失。10、PCR的基本原理是什么?用PCR扩增某一基因,必须预先得到什么样的信息?(1)原理:DNA半保留复制的原理,在体外进行DNA的变性,复性和延伸。首先是在dsDNA在高
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