基因工程考试试题

2021年2月28日发(作者：脚趾甲灰指甲)
基因工程

一

名词解释

1
、限制与修 饰系统
：限制酶的生物学功能一般被认为是用来保护宿主细胞不受外源
DNA
的感染， 可讲解外来
DNA
，
从而阻止其复制和整合到细胞中。一般来说，与限制酶相伴而生的 修饰酶是甲基转移酶，或者说是甲基化酶，能保护
自身的
DNA
不被讲解。限制酶和甲 基转移酶组成限制与修饰系统。

2
、各种限制与修饰系统的比较


识别位点

切割位点

Ⅱ型

4~6bp
，大多为回文序列

Ⅰ型

二分非对称

Ⅲ型

5~7bp
非对称

识别位点下游
24~26bp
在识别位点中或靠近识别位点

无特异性，至少在识别位点外
100bp
简答

1.
何谓
Star activity
？简述
Star activity
的影响因素及克服方法？


答：

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，这个改变的特征称为星星活性。

引起星星活性的的因素：
①高甘油浓度
（
>5%
）
；
②酶过量
（
>100U/
?
l
）
；
③低离子强度
（
<25mmol/L
）
；
④高
pH
(>8.0)
；⑤有机溶剂如
DMSO
（二甲基亚砜）
、乙醇、 乙二醇、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺等；⑥用其它二价阳
离子
Mn2+
、
Cu2+
、
Co2+
或
Zn2+
代替
Mg2+
。

星星活性的抑制措施：①减少酶的用量，避免 过量酶切，减少甘油浓度；②保证反应体系中无有机溶剂或乙
醇；③提高离子强度到
100
～
150mM
（在不抑制酶活性的前提下）
；④降低反应
pH
至
7.0
；⑤使用
Mg2+
作为
二价阳离子。

2.
试回答影响限制性内切核酸酶切割效率的因素？

（影响酶活性的因素？）

答：

外因：反应条件、底物纯度（是否有杂质、是否有盐离子和苯酚的污染）
、何时加酶、操作是否恰当，反应体系
的选择、反应时间的长短

内因：星星活性、底物甲基化、底物的构象

3
、
DNA
末端长度对酶切割的影响

答：限制酶切割
DNA
时，对识别序列两端的非识别序列有长度要求，也就是说在 识别序列两端必须要有一定数量的
核苷酸，否则限制酶将难以发挥切割活性。在设计
PCR引物时，如果要在末端引入一个酶切位点，为保证能够顺利切
割扩增的
PCR
产物 ，应在设计的引物末端加上能够满足要求的碱基数目。一般需加
3
～
4
个碱基对。

4
、何为载体？一个理想的载体应具备那些特点？

答
：

将外源
DNA
或目的基因携带入宿主细胞的工具 称为载体。载体应具备：①在宿主细胞内必须能够自主复制（具
备复制原点）
；②必须具备合适 的酶切位点，供外源
DNA
片段插入，同时不影响其复制；③有一定的选择标记，用于筛选；④其它：有一定的拷贝数，便于制备。


5
抗性基因
（
Resistant
gene
）
是 目前使用的最广泛的选择标记，
常用的抗生素抗性有哪几种？并举两例说明其原理？

答
：
氨苄青霉素抗性基因
（
ampr
）
、
四环素 抗性基因
（
tetr
）
、
氯霉素抗性基因
（
Cmr
）
、
卡那霉素和新霉素抗性基因
（
kanr
,
neor
）以及琥珀突变抑制基因
supF
。

⑴青霉 素抑制细胞壁肽聚糖的合成
，与有关的酶结合，抑制转肽反应并抑制其活性。氨苄青霉素抗性
A mpr
编码一个
酶，可分泌进入细胞的周质区，并催化

β
-
内酰胺环水解，从而解除氨苄青霉素的毒性。

⑵四环素与核糖体
30S
亚基的一种蛋白质结合
，
从而抑制核糖体的转位。
Tetr
编码一个由
399
个氨基酸组成的膜
结合蛋白，可阻止四环素进入细胞。


6.
何为

α
-
互补
？如何利用

α
-
互补
来筛选插入了外源
DNA
的重组质粒？

答
：
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
－半乳糖苷酶之间可实现功能互补而建立的。实现

α
-
互
补主要有两部分组成：
LacZ
△
M15
，放在
F
质粒或染色体上，随宿主传代；
LacZ'
，放在载体上，作为筛选标记，
当在
LacZ'
中插入一个片断后，将不可避免地导致产生无

α
-
互补能力的

β
－半乳糖苷酶片断。在诱导物
IPTG
和
底物
X-gal
（同时可作为生色剂）
的作用下，< br>含重组质粒的菌落不能产生有活性的

β
－半乳糖苷酶，
不能分解
X-gal
，
呈现白色，而含非重组质粒的菌落则呈现兰色。以此达到筛选的目的。


7
、试简述
λ
噬菌体的裂解生长状态
Lytic growth
和溶原状态
Lysogenic state
两种循环的分化及其调节过程？


1
答
：
裂 解生长状态
是
λ
噬菌体在宿主中大量复制并组装成子代
λ
噬菌体颗粒 ，导致宿主细胞裂解。
溶原状态
为
λ
噬菌
体基因组
DNA
通过位点专一性重组整合到宿主染色体
DNA
中随宿主的繁殖传到子代细胞。调节过程：

由感染复数
和细胞的营养状态决 定的，感染复数越高，营养状态越差，则溶源化的频率就越高。溶源现象的生化媒介可能是
3'--5' cAMP
，它在细胞内的浓度会随营养条件的变化而改变，当细胞在富营养培养基中生长时，
c AMP
的浓度较低，
有利于裂解生长；
在缺乏
cAMP
的突变细胞 中，
更有利于裂解生长另外一个重要的调节因素是噬菌体的
C
Ⅱ蛋白，
它是< br>噬菌体基因转录的激活子，
抑制裂解功能基因的表达，
催化噬菌体
DNA < br>整合到细菌的染色体中去。
高浓度的
C
Ⅱ蛋白
促进溶源化，而低浓度的
C
Ⅱ蛋白促进裂解生长。当
C
Ⅱ蛋白浓度足够时，激活
C
Ⅰ 蛋白和基因
int
的表达，导致噬
菌体
DNA
与染色体整合，朝着溶源态生长。


9
、
cDNA
文库的构建：将来自真核生物的
mRNA< br>体外反转录成
cDNA
，与载体连接并转化大肠杆菌的过程。


⑴细胞总
RNA
的提取和
mRNA
的分离

⑵第一 链合成：由
mRNA
到
cDNA
的过程为反转录，由反转录酶催化。

⑶第二链合成：①自身引物合成法

②置换合成法

③引导合成法

④引物—衔接头合成法

⑷双链
cDNA
里连接到质粒或噬菌体载体并导入大肠杆菌中繁殖

10
、文库质量检测

答：
文库质量是由文库所含克隆的数目、平均 插入片段的长度、插入效率、基因组覆盖度和覆盖倍数等因素决定。克
隆数越多、平均插入片段的长度越 长、插入效率和基因组覆盖度越高，文库质量越好。克隆数目可以通过多次转化累
加，但并非越多越好， 只要达到一定数目的基因组覆盖倍数和覆盖度就行，一般要求达到
4
—
6
倍覆 盖率。

11
、基因覆盖倍数的估算方法

答：有两种，一：用公式计算

基因组覆盖倍数
=
平均插入片段的 长度ⅹ克隆数
/
基因组
DNA
长度


二：结合
基因覆盖度检测来估算。

基因组覆盖度是指问苦衷克隆覆盖基因组 的范围。即选择一定数目
的单拷贝基因作探针来筛选文库。每个探针筛选的克隆数目，即为该基因位点的 覆盖倍数。

12
、解释并计算
N=ln(1-P)/ln(1-f)

式中
N
：代表一个基因组文库所包含重组克隆个数
P
：代表所期望的目的基因在文库中出现的概率

f
：表示重组克隆平均插入片段的长度和基因组
DNA
长度的比值


计算：大肠杆菌基因组大小约
4.6 mb
，若
P=99%
，平均插 入片段大小为
20kb
，
f=20kb/4600kb,
则
N=1057.
即当期望从一个平均插入片段为
20kb
的大肠杆菌基 因组文库中筛选到任意一个感兴趣的基因的概
率达
99%
，
该基因文库至少应 包含
1057
个重组克隆。
选择合适的载体系统和挑去一定的阳性克隆是构建基因组文 库时
首先考虑的问题。

论述题

1
、
cDNA
文库的均一化处理

两条途径：基因组
DNA
饱和杂交法和基因组
DNA
饱和杂交法

⑴基因组
DNA
饱和杂交法

原理：
利用不同表达水平的基 因对应的基因组拷贝数相对一致的特点，可以对
cDNA
文库进行均一化处理

步骤
①将基因组
DNA
用限制性内切酶消化固定，
消化后的基因组
DNA
扁形为相对较短的单链且最大可能的覆盖基因组。

②分离纯化独立
cDNA
文库的混合质粒

③文库
cDN A
与固定的基因组
DNA
充分饱和杂交，固定住相应的
cDNA
，并 将它洗脱重新转化受体菌。

优点：
应用简单、没有一仪器上的限制

缺点
：由于基因组
DNA
相对很复杂，很难获得覆盖基因组的单链
DNA< br>片段，导致基因丢失；


在基因组
DNA
与文库
DNA
杂交的过程中，文库
DNA
自身杂交的速度会很快，导致基因丢失。< br>

⑵基因组
DNA
饱和杂交法

原理：
双 链
DNA
在加热变后再复性形成双链
DNA
的速度遵循二次复性动力学原理。 即与组分中的单链
DNA
浓度有关，
浓度越小，复性所需时间越长。
cDNA
文库中高丰度的
cDNA
复性所需要的时间短，低丰度的
cDNA
复 性所需的时
间长。通过对复性时间的控制，可以使高丰度的
cDNA
复性成双链状态， 低丰度的
cDNA
保持单链状态。利用羟
基磷灰石柱很容易将单链和双链
cD NA
分开，再用得到的单链
cDNA
转化宿主细菌，即可得到均一化
cDNA
文库。

优点：
几乎不会导致文库中
cDNA
的丢失；均一化效果明显
缺点：
基因组
DNA
饱和杂交法成功率高，而基因组
DNA
饱和 杂交法在参数控制上存在着比较多的因素。


2