第二章 基因工程 一、填空 1.在1857年一1864年，孟德尔(G.Mendel)通过豌豆杂 交试验，提出生物体的性状是由遗传因子控制的。基因一词则 是由丹麦遗传学家约翰逊(W.Johannsen)于1909年首先提出来代 替孟德尔的“遗传因子”。在1910年至1915年，美国遗传学家摩尔 根(T.H.Morgan)通过果蝇试验首次将代表某一性状的基因同 某一特定的染色体联系起来，从此基因学说得以确立。 2.1961年，法国遗传学家雅克(F.Jacob)和莫诺(J.Monod) 根据对大肠杆菌的试验，提出了原核生物基因调控的操纵子模型 (operon model)，认为典型的操纵子模型包括若千结构基因、 操纵基因、 启动基因和调节基因。 二、名词解释 l.跳跃基因(leap gene) 跳跃基因(leap gene)是指能够改变自身位置的一段DNA序列， 也叫“转座元”，可在染色体内或不同染色体间移动，其本身可编码 转座酶(transposase),，也含有非蛋白编码序列。 2.基因工程(genetic engineering) 基因工程(genetic engineering)是指将一种或多种生物体（共体） 的基因或基因组提取出来，或者人工合成的基因，按照人们的愿望， 进行严密的设计，经过体外加工重组，通过一定的方法，转移到另一
第二章 基因工程 一、填空 1. 在 1857 年－1864 年，孟德尔（G. Mendel）通过 豌豆杂 交 试验，提出生物体的性状是由 遗传因子 控制的。基因一词则 是由丹麦遗传学家约翰逊（W. Johannsen）于 1909 年首先提出来代 替孟德尔的“遗传因子”。在 1910 年至 1915 年，美国遗传学家摩尔 根（T.H. Morgan）通过 果蝇 试验首次将代表某一性状的基因同 某一特定的染色体联系起来，从此基因学说得以确立。 2. 1961 年，法国遗传学家雅克（F. Jacob）和莫诺（J. Monod） 根据对大肠杆菌的试验，提出了原核生物基因调控的操纵子模型 （operon model），认为典型的操纵子模型包括若干 结构 基因、 操纵基因、 启动 基因和 调节 基因。 二、名词解释 1. 跳跃基因（leap gene） 跳跃基因（leap gene）是指能够改变自身位置的一段 DNA 序列， 也叫“转座元”，可在染色体内或不同染色体间移动，其本身可编码 转座酶（transposase），也含有非蛋白编码序列。 2. 基因工程（genetic engineering） 基因工程（genetic engineering）是指将一种或多种生物体（共体） 的基因或基因组提取出来，或者人工合成的基因，按照人们的愿望， 进行严密的设计，经过体外加工重组，通过一定的方法，转移到另一
种生物体（受体）的细胞内，使之能在受体细胞遗传并获得新的遗传 性状的技术。 3.限制性内切酶(restriction endonuclease) 限制性内切酶人们将生物体内可以识别并切割特异的双链 DNA序列的一种内切核酸酶，称为限制性内切酶，简称限制酶 (restriction enzymes)。它可以将外来的DNA切断，即能够限制异 源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用， 这样可以保护细胞原有的遗传信息。 4.载体(vector) 在基因工程技术中，把能与目的基因结合，且有完整的复制和 转录功能的DNA大分子称之为载体(vector)。 三、简答 1. 简述基因工程特征。 答：基因工程一般具有以下几个重要特征：首先，外源核酸 分子在不同的寄主生物中进行繁殖，能够跨越天然物种屏障，把来自 任何一种生物的基因放置到新的生物中，而这种生物可以与原来生物 毫无亲缘关系，这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征 是，一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增，这样实现 很少量DNA样品“拷贝”出大量的DNA,而且是大量没有污染任何 其它DNA序列的、绝对纯净的DNA分子群体。 2.简述基因工程三个基本的步骤。 答：通常基因工程技术的基本策略可以总结为三个基本的步骤：
种生物体（受体）的细胞内，使之能在受体细胞遗传并获得新的遗传 性状的技术。 3. 限制性内切酶（restriction endonuclease） 限制性内切酶人们将生物体内可以识别并切割特异的双链 DNA 序列的一种内切核酸酶，称为限制性内切酶，简称限制酶 （restriction enzymes）。它可以将外来的 DNA 切断，即能够限制异 源 DNA 的侵入并使之失去活力，但对自己的 DNA 却无损害作用， 这样可以保护细胞原有的遗传信息。 4. 载体（vector） 在基因工程技术中，把能与目的基因结合，且有完整的复制和 转录功能的 DNA 大分子称之为载体（vector）。 三、简答 1. 简述基因工程特征。 答：基因工程一般具有以下几个重要特征：首先，外源核酸 分子在不同的寄主生物中进行繁殖，能够跨越天然物种屏障，把来自 任何一种生物的基因放置到新的生物中，而这种生物可以与原来生物 毫无亲缘关系，这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征 是，一种确定的 DNA 小片段在新的寄主细胞中进行扩增，这样实现 很少量 DNA 样品“拷贝”出大量的 DNA，而且是大量没有污染任何 其它 DNA 序列的、绝对纯净的 DNA 分子群体。 2. 简述基因工程三个基本的步骤。 答：通常基因工程技术的基本策略可以总结为三个基本的步骤：
1)从材料中分离或制备目的基因或DNA片段。 2)目的基因或DNA片段与载体连接成重组DNA分子。 3)重组DNA分子引入宿主细胞，在其中扩增和表达。 3.简单介绍如何获得目的DNA? 答：(1)从生物基因组中直接分离目的DNA。直接分离基因 的最常用的方法是“鸟枪法”即用限制性内切酶将供体细胞中的DNA 切成许多片段，将这些片段分别与载体相连，然后通过载体分别转入 不同的受体细胞，让供体细胞提供的所有DNA片段分别在各个细胞 中大量复制，并通过一定的方法把目的DNA片段从细胞中分离出来。 在一般情况下，利用探针原位杂交法筛选和检测重组质粒，可以较为 简便地获得目的基因DNA片段，但若没有合适的探针可用，则如同 盲人打鸟，工作量很大。 (2)人工合成日的DNA片段，人工合成基因的方法主要有两 条途径：一是以目的基因转录成的RNA为模板，逆转录成互补的 单链DNA,然后在酶的作用下合成双链DNA,从而获得所需要的基 因：二是根据已知的蛋白质的氨基酸序列推测出相应的RNA序列， 然后按碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通 过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如果目的基因的全 序列是已知的，则可以利用化学合成法直接合成。 (3)PCR反应合成目的DNAPCR扩增技术也称为聚合酶链式 反应(polymerase chain reaction),是以DNA变性、复制的某些特性 为原理设计的，可从痕量的DNA样品中特异快速扩增某一区域的
1）从材料中分离或制备目的基因或 DNA 片段。 2）目的基因或 DNA 片段与载体连接成重组 DNA 分子。 3）重组 DNA 分子引入宿主细胞，在其中扩增和表达。 3. 简单介绍如何获得目的 DNA？ 答：（1）从生物基因组中直接分离目的 DNA。直接分离基因 的最常用的方法是“鸟枪法”即用限制性内切酶将供体细胞中的 DNA 切成许多片段，将这些片段分别与载体相连，然后通过载体分别转入 不同的受体细胞，让供体细胞提供的所有 DNA 片段分别在各个细胞 中大量复制，并通过一定的方法把目的 DNA 片段从细胞中分离出来。 在一般情况下，利用探针原位杂交法筛选和检测重组质粒，可以较为 简便地获得目的基因 DNA 片段，但若没有合适的探针可用，则如同 盲人打鸟，工作量很大。 （2）人工合成目的 DNA 片段，人工合成基因的方法主要有两 条途径：一是以目的基因转录成的 mRNA 为模板，逆转录成互补的 单链 DNA，然后在酶的作用下合成双链 DNA，从而获得所需要的基 因；二是根据已知的蛋白质的氨基酸序列推测出相应的 mRNA 序列， 然后按碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通 过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如果目的基因的全 序列是已知的，则可以利用化学合成法直接合成。 （3）PCR 反应合成目的 DNAPCR 扩增技术也称为聚合酶链式 反应（polymerase chain reaction），是以 DNA 变性、复制的某些特性 为原理设计的，可从痕量的 DNA 样品中特异快速扩增某一区域的
DNA片段。通过PCR技术获取所需要的特异DNA片段在实际应用 中用得非常多，但是前提条件是必须对目的基因有一定的了解，需要 设计引物。 (4)mRNA差异显示法获得目的基因。mRNA差异显示 (mRNA differential display)是l992年由哈佛医学院P.Liang等人建 立的。原理是先用PCR技术扩增所有的mRNA、生成cDNA群体， 再用测序凝胶电泳获取所需要的目的基因，然后再用PCR扩增。简 单讲，就是从基因的转录产物mRNA来反转录成cDNA作为目的基 因。 4.基因工程的发展趋势。 答：基因工程的发展趋势，表现为以下几个方面： ①各国对基因的争夺呈现白热化： ②单基因生物性抗逆向持久性抗逆的转变； ③生物性抗逆向非生物性抗逆的转变： ④目标性状的研究重点将从目前的“抗性”向“品质”转变； ⑤利用转基因植物生产稀有蛋白等产品： 基因工程技术是当今生物高新技术的前沿，它将为医学、农业、 工业等带来一场革命性的变化，并为解决人类面临的环境污染、能源 短缺、资源枯竭等日益迫切的问题带来全新的思考
DNA 片段。通过 PCR 技术获取所需要的特异 DNA 片段在实际应用 中用得非常多，但是前提条件是必须对目的基因有一定的了解，需要 设计引物。 （4）mRNA 差异显示法获得目的基因。mRNA 差异显示 （mRNA differential display）是 1992 年由哈佛医学院 P. Liang 等人建 立的。原理是先用 PCR 技术扩增所有的 mRNA、生成 cDNA 群体， 再用测序凝胶电泳获取所需要的目的基因，然后再用 PCR 扩增。简 单讲，就是从基因的转录产物 mRNA 来反转录成 cDNA 作为目的基 因。 4. 基因工程的发展趋势。 答：基因工程的发展趋势，表现为以下几个方面： ①各国对基因的争夺呈现白热化； ②单基因生物性抗逆向持久性抗逆的转变； ③生物性抗逆向非生物性抗逆的转变； ④目标性状的研究重点将从目前的“抗性”向“品质”转变； ⑤利用转基因植物生产稀有蛋白等产品； 基因工程技术是当今生物高新技术的前沿，它将为医学、农业、 工业等带来一场革命性的变化，并为解决人类面临的环境污染、能源 短缺、资源枯竭等日益迫切的问题带来全新的思考