基因工程主要知识点整理
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高中生物选修三基因工程知识点总结
高中生物选修三(基因工程)知识点总结如下:
1. 基因工程的基本步骤:
- 分离基因:从目标DNA序列中分离特定的基因。
- 转录:将分离得到的基因转录成RNA。
- 修饰:对转录后的基因进行修饰,使其更具表达效果。
- 克隆:用适当的载体将修饰过的基因导入目标细胞中。
- 表达:使目标细胞中导入的基因表达。
2. 基因工程的主要方法:
- 重组DNA技术:包括文库制备、扩增和筛选。
- 外源DNA片段导入技术:包括限制性内切酶消化、连接、转化、融合等。
- 自组织培养技术:包括离心、培养基选择、细胞培养等。
- 基因编辑技术:包括CRISPR/Cas9、CRISPR-Cas13a等。
3. 基因工程的应用:
- 细胞治疗:通过基因工程手段治疗一些遗传性疾病。
- 农业育种:通过基因工程技术改良作物品质和产量。
- 生物恐怖袭击防御:通过基因工程技术检测和防御生物恐怖袭击。
- 环境污染治理:通过基因工程技术处理污染物。
4. 基因工程的限制:
- 伦理和道德问题:基因工程技术可能会带来未知的伦理和道德
问题。
- 技术成本:基因工程技术相对其他技术更为复杂,成本较高。
- 技术安全:基因工程技术的安全性需要持续进行研究和维护。
5. 基因工程的安全性问题:
- 基因突变:基因工程过程中可能会引发基因突变,导致不良后果。
- 质量控制:基因工程技术的产品需要进行质量控制,以确保其质量和稳定性。
高考生物《基因工程知识点》总汇1、基因工程的先导是?艾弗里等人的工作证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体2、不同生物的基因为什么可以连接在一起?因为所有生物的DNA基本结构是相同的3、真核生物的基因为什么可以在原核生物体内表达?(或者原核生物的基因为什么可以在真核生物体内表达?)所有生物共用一套密码子4、基因工程育种的原理是什么?具有什么优点?原理:基因重组优点:打破了生殖隔离,定向改造生物的性状5、与DNA有关的酶的比较6、特定的核苷酸序列,并在特定的位点上进行切割7、限制酶不切割自身DNA的原因是什么?原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
8、DNA连接酶可以连接什么样的末端?①同一种限制酶切割形成的相同的黏性末端②两种不同限制酶切割后形成的相同黏性末端③任意的两个平末端9、如何防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”?可用不同的限制酶分别处理含目的基因的DNA和载体,使目的基因两侧及载体上各自具有两个不同的黏性末端。
10、载体需具备的条件及其作用11、基因工程的基本操作步骤是哪四步?目的基因的获取;基因表达载体的构建;将目的基因导入受体细胞;目的基因的检测与鉴定12、目的基因的获取方法有哪些?三种方法都需要模板吗?①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③通过化学方法人工合成前两种需要模板,从基因文库中寻找目的基因时需要用DNA探针利用DNA分子杂交的方法找到目的基因;化学方法人工合成不需要模板,只要知道核苷酸序列就行,这是一个纯粹的化学反应13、CDNA文库和基因组文库的区别?cDNA是指以mRNA为模板,在逆转录酶的作用下形成的互补DNA。
以细胞的全部mRNA 逆转录合成的cDNA组成的重组克隆群体成为cDNA文库。
cDNA文库只包含表达的基因,并且逆转录得来的基因缺乏内含子和启动子、终止子等调控序列基因组文库指的是将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段,并与合适的载体重组后导入宿主细胞,进行克隆得到的所有重组体内的基因组DNA片段的集合,它包含了该生物的所有基因。
基因工程各章知识点第一章绪论1.基因工程的首例操作实验三大理论基础:DNA是遗传物质、DNA的双螺旋结构和半保留复制、遗传密码的破译和遗传物质传递方式的确定三大技术基础: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、基因工程载体的研究与应用基因工程的诞生:72年,P.Berg首次实现体外DNA重组:体外用EcoRI分别切割SV40和λDNA,并用T4 DNA连接酶连接成为重组的杂种DNA分子73年,S.Cohen 体外重组DNA并转化:具Kanr的E.Coli质粒R6-5和具Tetr的E.Coli质粒pSC101切割并连接转化的大肠杆菌具有双重抗性S.Cohen 和H.Boyer首次实现真核基因在原核中表达:将非洲爪蟾的DNA与E.Coli质粒(pSC101)体外切割并连接,转化大肠杆菌2.基因工程的基本概念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,然后转入另一种新物体(受体)内,使之稳定遗传并表达出新产物或具有新性状的DNA体外操作技术,也称为分子克隆或重组DNA 技术。
供体、载体、受体是基因工程的三大基本元件。
3.基因工程的基本操作过程a分离目的DNA片段:酶切、PCR扩增、化学合成等。
b重组:体外连接的DNA和载体DNA,形成重组DNA分子。
c转化:将重组DNA分子导入受体细胞并与之一起增殖。
d筛选:鉴定出获得了重组DNA分子的受体细胞。
e对获得外源基因的细胞或生物体通过培养,获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。
第二章载体1.理解用PBR322和PUC18作载体的克隆外源基因的原理。
答案不确定PBR322作载体的克隆外源基因的原理:PBR322质粒具有12 种限制性内切酶的单一识别位点:Tet r 基因内有7个酶切位点:Bam HⅠ,SalⅠ:Amp r基因内有3 个酶切位点:PstⅠ。
Eco RⅠ和HindⅢ不在抗生素基因内,不导致插入失活。
基因工程一、基因工程的概念基因工程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;由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的额,因此又叫做DNA重组技术;二、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀”2、DNA连接酶-----“分子缝合针”3、基因进入受体细胞的载体-----“分子运输车”5识别序列的特点:2.“分子缝合针”——DNA连接酶1作用:将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子;2类型相同点:都连接磷酸二酯键3.“分子运输车”——载体1载体具备的条件:①能在受体细胞中复制并稳定保存;②具有一个至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入;③具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择;2最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子;3其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒;4载体的作用:①作为运载工具,将目的基因送入受体细胞;②在受体细胞内对目的基因进行大量复制;解题技巧1限制酶是一类酶,而不是一种酶;2限制酶的成分为蛋白质,其作用的发挥需要适宜的理化条件,高温、强酸或强碱均易使之变性失活;3在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端;4获取一个目的基因需限制酶剪切两次,共产生4个黏性末端或平末端;5不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶切割,产生的黏性末端一般不相同;6限制酶切割位点应位于标记基因之外,不能破坏标记基因,以便于进行检测;7基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同;基因工程中的载体是DNA分子,能将目的基因导入受体细胞内;膜载体是蛋白质,与细胞膜的通透性有关;8基因工程中有3种工具,但工具酶只有2种;例1.限制酶MunⅠ和限制酶Eco RⅠ的识别序列及切割位点分别是-C↓AATTG-和-G↓AATTC-;如图表示四种质粒和目的基因,其中,箭头所指部位为限制酶的识别位点,质粒的阴影部分表示标记基因;适于作为图示目的基因载体的质粒是A限制酶的应用特点1在获取目的基因和切割载体时通常用同种限制酶,以获得相同的黏性末端;但是如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时,在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来;2为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接,可用不同的限制酶分别处理目的基因和载体,使目的基因两侧及载体上具有两个不同的黏性末端五种酶的比较三、基因工程的操作步骤1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定1、目的基因的获取获取目的基因的方法:1直接分离法从基因文库中获取目的基因将含有某种生物不同基因的许多DNA短片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库;包括基因组文库和cDNA文库;直接从基因组中获取目的基因最常用的方法是:“鸟枪法”;2人工合成法化学合成法:片段较小,核苷酸序列已知的目的基因,直接利用DNA合成仪用化学方法合成,不需要模板;反转录法:以RNA为模板,在逆转录酶作用下合成目的基因DNAcDNA;4利用PCR技术扩增目的基因PCR技术:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术;由于PCR 过程在高温下进行,因此需要使用热稳定的DNA聚合酶;目的:通过指数式扩增获取大量的目的基因前提:要有一段已知目的基因的脱氧核苷酸序列,以便合成引物;2.基因表达载体的构建——基因工程的核心1目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用;3基因表达载体的构建过程:3.将目的基因导入受体细胞目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化;转化的关键是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中;金榜 P1854.目的基因的检测与鉴定误区警示1标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基因表达产物为带颜色的物质等;2受体细胞常用植物受精卵或体细胞经组织培养、动物受精卵一般不用体细胞、微生物大肠杆菌、酵母菌等;要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌需内质网、高尔基体的加工、分泌;一般不用支原体,原因是它营寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟的红细胞,原因是它无细胞核,不能合成蛋白质;3基因表达载体中,启动子DNA片段≠起始密码子RNA;终止子DNA片段≠终止密码子RNA;基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步,在体外进行; 4目的基因与载体的连接方式有多种,如目的基因-目的基因、目的基因-载体、载体-载体等;例3.下列有关基因工程操作的叙述中,正确的是 AA.用同种限制酶切割载体与目的基因可获得相同的黏性末端B.以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C.检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功D.用含抗生素抗性基因的质粒作为载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接例4 金榜P187 T2四、基因工程的应用与蛋白质工程1.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较1含义:①乳腺生物反应器是指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达,利用动物的乳腺组织生产药物蛋白;②工程菌是指用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系;2两者区别:2.蛋白质工程与基因工程的比较金榜P189蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求;3、基因工程的应用:金榜P1894、基因治疗:1概念:指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法;2方法:基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等;如:腺苷酸脱氨酶ADA基因缺陷症的基因治疗;3基因治疗的途径体外基因治疗:先从病人的体内获得某种细胞进行培养,然后在体外完成基因转移,再筛选成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者体内;如腺苷酸脱氨酶基因的转移;体内基因治疗:用基因工程的方法,直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法;5、基因诊断1概念:又称DNA诊断,是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体;2方法:DNA分子杂交技术;它的基因原理是:互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链,即能够杂交,这种结合是特异的,即严格按照碱基互补配对的原则进行;当用一段已知基因的单链作探针常用同位素、荧光分子等进行标记,与变性后的单链基因组DNA接触时,如果两者的碱基完成配对,互补地结合成双链,表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列;误区警示1基因治疗后,缺陷基因没有改变;基因治疗是把正常基因导入受体细胞中,以表达正常产物从而治疗疾病,对原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变;2对蛋白质分子进行改造,其本质是改变其基因组成;如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造的蛋白质分子还是无法遗传;3DNA分子作探针进行检测时应检测单链,即将待测双链DNA分子打开;4青霉素是青霉菌产生的,不是通过基因工程产生的;例5.下列关于蛋白质工程和基因工程的比较,不合理的是A.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造,从而制造一种新的蛋白质B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成C.当得到可以在-70℃条件下保存半年的干扰素后,在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下,干扰素可以大量自我合成D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的。
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。
基因工程知识点总结基因工程,这个在现代生物学中熠熠生辉的领域,正以惊人的速度改变着我们的生活和对生命的认知。
它就像是一把神奇的钥匙,开启了无数未知的大门,为解决人类面临的诸多问题带来了前所未有的希望和可能。
一、基因工程的定义与基本原理基因工程,简单来说,就是按照人们的意愿,将一种生物的基因在体外进行切割、拼接和重组,然后导入另一种生物的细胞内,使之稳定遗传并表达出相应产物的技术。
其基本原理基于三个重要的步骤:首先是获取目的基因,这就像是在茫茫基因海洋中找到我们想要的那一颗珍珠;其次是构建基因表达载体,相当于给这颗珍珠打造一个合适的盒子,使其能够安全、有效地传递;最后是将重组 DNA 分子导入受体细胞,并使其在受体细胞中稳定存在和表达。
二、获取目的基因的方法1、从基因文库中获取基因文库就像是一个巨大的基因仓库,里面存储着各种各样的基因。
我们可以根据已知的信息,从这个文库中筛选出我们需要的目的基因。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术就像是一个基因的复印机,能够以极少量的基因片段为模板,快速大量地复制出我们想要的基因。
3、人工合成法如果已知目的基因的核苷酸序列,或者其氨基酸序列,我们可以通过化学方法直接人工合成目的基因。
三、基因表达载体的构建基因表达载体是基因工程的核心部分,它就像是一辆专门运输基因的列车,需要具备多个关键组件。
1、启动子启动子是基因表达的“开关”,它能够控制基因在何时何地开始表达。
2、终止子终止子则是基因表达的“刹车”,告诉基因在何处停止表达。
3、标记基因标记基因就像是一个个小标签,帮助我们筛选出成功导入目的基因的受体细胞。
4、目的基因这是我们最终想要表达的基因片段。
四、将目的基因导入受体细胞1、导入植物细胞(1)农杆菌转化法农杆菌就像是一个天然的基因运输工具,能够将其携带的基因转移到植物细胞中。
(2)基因枪法通过高速的微粒将目的基因直接打入植物细胞。
(3)花粉管通道法利用花粉管通道将目的基因导入植物的受精卵中。
基因工程重点考点归纳1. 简述基因工程中的四大要素。
答:基因工程的四大要素是基因、工具酶、载体、宿主细胞。
2. 简述基因工程诞生的基础。
答:基因工程诞生的基础是理论上的三大发现和技术上的三大发明。
1971年,史密斯(Smith H. O.)等人从细菌中分离出的一种限制性酶,酶切病毒DNA分子,标志着DNA重组时代的开始。
1972年伯格(Berg P.)等用限制性酶分别酶切猿猴病毒和噬菌体DNA,将两种DNA 分子用连接酶连接起来,得到新的DNA分子。
1973年,科恩(Cohen S.)等进一步将酶切DNA分子与质DNA 连接起来,并将重组质粒转入E.coli细胞中。
理论上的三大发现:(1)DNA是遗传物质(2)DNA双螺旋模型(Watson/Crick 1953)(3)确定了遗传信息传递的方式(60年代)技术上的三大发明:(1)工具酶的使用【Smith 和Wilcox(1970) 流感嗜血杆菌分离纯化了Hind II其它工具酶(如连接酶)等的发现分子剪刀和DNA缝合工具】(2)基因运载工具—DNA载体的使用(对质粒的认识)【细菌的致育因子—F因子Lederberg 1946抗药性因子(R) 大肠杆菌素因(Col)】(3)逆转录酶的使用【Baltimomore 和Temin (1970) 各自发现了逆转录酶】意义:丰富了“中心法则”、真核基因的制备成为可能、构建cDNA 文库成为可能。
第二章1.简述细菌的限制与修饰系统答:细胞中存在位点特异性限制酶和特异性甲基化酶,即细胞中有限制—修饰系统(R-M Restriction-modification system)。
R-M系统是细菌安内御外的积极措施。
根据酶的亚单位组成、识别序列的种类和是否需要辅助因子,限制与修饰系统至少可分为四类。
2.II型限制性内切酶的特点答:II型限制性内切酶是同源二聚体,由两个彼此按相反方向结合在一起的相同亚单位组成。
识别回文对称序列,在回文序列内部或附近切割DNA,产生带3‘- 羟基和5’-磷酸基团的DNA 产物,需Mg2+,相应的修饰酶只需SAM 。
基因工程知识点总结一、基因工程的概念基因工程,又称基因拼接技术或 DNA 重组技术,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。
简单来说,基因工程就是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。
二、基因工程的工具(一)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)1、来源:主要从原核生物中分离纯化出来。
2、特点: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。
3、作用结果:产生黏性末端或平末端。
(二)“分子缝合针”——DNA 连接酶1、分类:E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。
2、作用:将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来。
(三)“分子运输车”——载体1、作用:将目的基因送入受体细胞。
2、具备条件:能在受体细胞中复制并稳定保存。
具有一至多个限制酶切点,供外源 DNA 片段插入。
具有标记基因,便于筛选。
3、种类:质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
其中质粒是基因工程中最常用的载体。
三、基因工程的基本操作程序(一)目的基因的获取1、从基因文库中获取基因文库包括基因组文库和部分基因文库(如 cDNA 文库)。
基因组文库包含了一种生物的全部基因;cDNA 文库只包含了一种生物的部分基因,是由 mRNA 反转录得到的 DNA 组成。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。
原理:DNA 双链复制。
条件:模板 DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定 DNA 聚合酶(Taq 酶)等。
3、人工合成如果基因比较小,核苷酸序列又已知,可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
(二)基因表达载体的构建(核心步骤)1、目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。
专题1 基因工程(一)基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
原理是基因重组,操作水平是分子水平。
优点:打破物种界限;定向地改造生物的遗传性状。
(二)基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)(1)主要从原核生物中分离纯化出来。
(2)功能: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(3)特点具有专一(特异)性。
(4)结果:经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较:①相同点:都缝合磷酸二酯键。
②区别:E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端;而T4-DNA连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件:①能够稳定保存并复制;②有一至多个限制酶酶切位点③含有标记基因,便于筛选。
④对受体细胞无害。
(2)最常用的载体是质粒,化学本质是小型环状DNA分子。
(3)其它载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒(三)基因工程的基本操作程序第一步:目的基因的获取1.目的基因主要是指编码蛋白质的基因,也可以指具有调控作用的因子。
2. 基因文库包括基因组文库和cDNA文库。
二者的区别:3.人工合成目的基因的两个条件:基因比较小;核苷酸序列已知。
4.PCR技术扩增目的基因(1)PCR是多聚酶链式反应的缩写,原理DNA双链复制。
(2)过程:第一步变性:加热至90~95℃,DNA解链,不需要解旋酶;第二步复性:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链。
变性和复性利用了DNA的热变性原理;第三步延伸:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
第一章基因工程概述1.什么是基因工程,基因工程的基本流程基因工程Genetic engineering原称遗传工程;从狭义上讲,基因工程是指将一种或多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遗传并表达出新的性状;因此,供体、受体和载体称为基因工程的三大要素;1.分离目的基因2.限制酶切目的基因与载体3.目的基因和载体DNA在体外连接4.将重组DNA分子转入合适的宿主细胞,进行扩增培养5.选择、筛选含目的基因的克隆6.培养、观察目的基因的表达第二章基因工程的载体和工具酶1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件➢具有对受体细胞的可转移性或亲和性;➢具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点;➢具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点;➢具有合适的筛选标记;➢分子量小,拷贝数多;➢具有安全性;2. 质粒载体有什么特征,有哪些主要类型1、自主复制性2、可扩增性3、可转移性4、不相容性主要类型有1.克隆质粒2.测序质粒3.整合质粒4.穿梭质粒5.探针质粒6.表达质粒3. 质粒的构建1删除不必要的 DNA 区域,尽量缩小质粒的分子量,以提高外源 DNA 片段的装载量;一般来说,大于20Kb 的质粒很难导入受体细胞,而且极不稳定;2灭活某些质粒的编码基因,如促进质粒在细菌种间转移的 mob 基因,杜绝重组质粒扩散污染环境,保证 DNA 重组实验的安全,同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因,提高质粒的拷贝数3加入易于识别的选择标记基因,最好是双重或多重标记,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,即多克隆接头Polylinker,便于多种外源基因的重组,同时删除重复的酶切位点,使其单一化,以便环状质粒分子经酶处理后,只在一处断裂,保证外源基因的准确插入;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;4. 什么是人工染色体载体将细菌接合因子、酵母或人类染色体上的复制区、分配区、稳定区与质粒组装在一起,即可构成染色体载体5. 什么是穿梭载体人工构建的、具有两种不同复制起点和选择标记、可以在两种不同的寄主细胞中存活和复制的载体;6.入-噬菌体载体及构建-DNA为线状双链DNA分子,长度为,在分子两端各有12个碱基的单链互补粘性末端;➢1缩短长度提高外源 DNA 片段的有效装载量删除重复的酶切位点➢引入单一的多酶切位点接头序列,增加外源DNA片段克隆的可操作性➢灭活某些与裂解周期有关基因;➢使λ-DNA载体只能在特殊的实验条件下感染裂解宿主细菌,以避免可能出现的污染现象的发生;➢加装选择标记,便于重组体的检测单链噬菌体DNA载体➢过定点诱变技术封闭重复的重要限制性酶切口;➢引入合适的选择性标记基因,如含有启动子、操作子和半乳糖苷酶氨基端编码序列lacZ’的乳糖操纵子片段lac、组氨酸操纵子片段his以及抗生素抗性基因等;➢将人工合成的多克隆位点接头片段插在 lacZ’标记基因内部,使得含有重组子的噬菌斑呈白色,而只含有载体 DNA 的混浊噬菌斑呈蓝色;➢4在多克隆位点接头片段的两侧区域改为统一的 DNA 测序引物序列,使得重组 DNA 分子的单链形式经分离纯化后,可直接进行测序反应;8. II类限制性内切核酸酶的特点限制性核酸内切酶 Restriction endonucleases是一类能在特异位点上催化双链DNA 分子的断裂,产生相应的限制性片段的核酸水解酶;➢识别位点的特异性:每种酶都有其特定的DNA识别位点,通常是由4、5或6核苷酸组成的特定序列靶序列;➢识别序列的对称性:靶序列通常具有双重旋转对称的结构,即双链的核苷酸顺序呈回文结构;➢切割位点的规范性:双链DNA被酶切后,分布在两条链上的切割位点旋转对称可形成粘性末端或平末端的DNA分子;同位酶:一部分酶识别相同的序列,但切点不同,这些酶称为同位酶;同裂酶:识别位点与切割位点均相同的不同来源的酶称为同裂酶同尾酶Isocandamers:识别位点不同,但切出的 DNA 片段具有相同的末端序列,这些酶称为同尾酶;9.甲基化酶Ⅱ类限制性内切酶有相应甲基化酶伙伴,甲基化酶的识别位点与限制性内切酶相同,并在识别序列内使某位碱基甲基化,从而封闭该酶切口;甲基化酶在封闭一个限制性内切酶切口的同时,却产生出另一种酶的切口➢甲基化酶可修饰限制性核酸内切酶识别序列,从而使DNA免受相应的限制性核酸内切酶的切割;➢甲基化酶的用途就是在必要时可以封闭某一限制性核酸内切酶的酶切位点;连接酶连接作用的特点:①DNA连接酶需要一条DNA链的3’末端有一个游离的羟基-OH,另一条DNA链的5’末端有一个磷酸基-P的情况下,只有在这种情况下,才能发挥连接DNA分子的作用;②只有当3’-OH和5’-P彼此相邻,并且各自位于与互补链上的互补碱基配对的两个脱氧核苷酸末端时,DNA连接酶才能将它们连接成磷酸二酯键;③DNA连接酶不能连接两条单链的DNA分子或环化的单链DNA分子,被连接的DNA链必须是双螺旋DNA分子的一部分;④DNA连接酶只能封闭双螺旋DNA上失去一个磷酸二酯键所出现的单链缺口nick,而不能封闭双链DNA的某一条链上失去一个或数个核苷酸所形成的单链裂口gap;⑤由于在羟基和磷酸基团之间形成磷酸二酯键是一种吸能反应,因此,DNA连接酶在进行连接反应时,还需要提供一种能源分子NAD+或ATP11.大肠杆菌 DNA聚合酶和Klenow大片段各有什么作用DNA聚合酶作用的特点:➢要有底物4种dNTP为前体催化合成DNA;➢接受模板指导;➢需要有引物3’羟基的存在;➢不能起始合成新的DNA链;➢催化dNTP加到生长中的DNA链3’-OH末端;➢催化DNA的合成方向是5’→3’;Klenow酶的基本性质:➢大肠杆菌DNA聚合酶I经胰蛋白酶或枯草杆菌蛋白酶部分水解生成的C末端604个氨基酸残基片段,即Klenow酶;分子量为76kDa;➢Klenow酶仍拥有5’→3’的DNA聚合酶活性和5’→3’的核酸外切酶活性,但失去了5’→3’的核酸外切酶活性;Klenow酶的基本用途:➢修复由限制性核酸内切酶造成的 3’凹端,使之成为平头末端;➢以含有同位素的脱氧核苷酸为底物,对DNA片段进行标记;➢用于催化 cDNA 第二链的合成;➢用于双脱氧末端终止法测定 DNA 的序列;聚合酶T4-DNA聚合酶酶的基本特性:➢有3’→5’的核酸外切酶活性和5’→3’的DNA聚合酶活性;➢在无dNTP时,可以从任何3’-OH端外切;➢在只有一种dNTP时,外切至互补核苷酸;➢在四种dNTP均存在时,聚合活性占主导地位;T4-DNA聚合酶的基本用途:切平由核酸内切酶产生的3’粘性末端13. 影响连接效率的因素有:➢温度最主要的因素离子浓度➢ATP的浓度 10μM - 1μM➢连接酶浓度平末端较粘性末端要求高➢反应时间通常连接过夜➢插入片段和载体片段的摩尔比➢DNA末端性质➢DNA片段的大小14.如何将不同DNA分子末端进行连接1.相同粘性末端的连接如果外源DNA与载体DNA均用相同的限制性内切酶切割,则不管是单酶酶解还是双酶联合酶解,两种DNA分子均含有相同的粘性末端,因此混合后能顺利的连接成一个重组DNA分子 2.平头末端的连接T4-DNA连接酶在ATP和高浓度酶的条件下,能连接具有完全碱基配对的平末端DNA分子,但平末端连接效率不高,基因操作不经常采用;3.不用粘性末端的连接3’端的粘性末端用T4-DNA聚合酶切平5’端的粘性末端用klenow酶补平,或者用S1核酸酶切平最后用T4-DNA连接酶进行平末端连接15. 碱性磷酸酶有什么作用1.该酶用于载体 DNA的5’末端除磷操作,以提高重组效率;2.用于外源DNA片段的5’端除磷,则可有效防止外源 DNA 片段之间的连接;16. 末端脱氧核苷酸转移酶有哪些作用➢给载体或目的DNA加上互补的同聚物尾;➢DNA片段3’末端的同位素标记;17. 2、细菌转化的步骤:∙感受态的形成;感受态时细胞表面出现各种蛋白质和酶类,负责转化因子的结合、切割及加工;感受态细胞能分泌一种小分子量的激活蛋白或感受因子,其功能是与细胞表面受体结合,诱导某些与感受态有关的特征性蛋白质如细菌溶素的合成,使细菌胞壁部分溶解,局部暴露出细胞膜上的 DNA 结合蛋白和核酸酶等;∙转化因子的结合;受体菌细胞膜上的DNA结合蛋白可与转化因子的双链DNA结构特异性结合,单链DNA或RNA双链RNA以及DNA/RNA杂合双链都不能结合在膜上;∙转化因子的吸收;双链 DNA 分子与结合蛋白作用后,激活邻近的核酸酶,一条链被降解,而另一条链则被吸收到受体菌中;∙整合复合物前体的形成;进入受体细胞的单链 DNA 与另一种游离的蛋白因子结合,形成整合复合物前体结构,它能有效地保护单链DNA免受各种胞内核酸酶的降解,并将其引导至受体菌染色体DNA处;∙转化因子单链DNA的整合;供体单链DNA片段通过同源重组,置换受体染色体DNA的同源区域,形成异源杂合双链 DNA结构;+诱导转化原理:①在0℃的Cacl2低渗溶液中,细菌细胞发生膨胀,同时Cacl2使细胞膜磷脂层形成液晶结构促使细胞外膜与内膜间隙中的部分核酸酶解离开来,诱导大肠杆菌形成感受态;②Ca2+能与加入的DNA分子结合,形成抗DNA酶DNase的羟基-磷酸钙复合物,并黏附在细菌细胞膜的外表面上;当42℃热刺激短暂处理细菌细胞时,细胞膜的液晶结构发生剧烈扰动,并随之出现许多间隙,为DNA分子提供了进入细胞的通道;③Mg2+对DNA分子有很大的稳定性作用,因此利用Mgcl2与Cacl2共同处理大肠杆菌细胞,可以提高DNA的转化效率;∙但该法要求条件高,对外界污染物极为敏感,通常很少采用;介导细菌的原生质体转化∙PEG是乙二醇的多聚物, 存在不同分子量的多聚体,它可改变各类细胞的膜结构, 使两细胞相互接触部位的膜脂双层中脂类分子发生疏散和重组,此时相互接触的两细胞的胞质沟通成为可能,从而造成细胞之间发生融合;20.电穿孔法是指在细胞上施加短暂、高压的电流脉冲,在质膜上形成纳米大小的微孔,DNA直接通过这些微孔或者作为微孔闭合时所伴随发生的膜组分重新分布通过质膜进入细胞质中,这种方法称为电穿孔法;P52 接合转化,入噬菌体感染未归纳21.转化率的影响因素.载体及重组DNA方面载体本身的性质:不同的载体转化同一株受体细胞,其转化率不同;载体的空间构象:与受体细胞亲和性较强的质粒载体转化率要高于亲和性较弱的质粒载体; 插入片段大小:对质粒载体而言,插入片段越大,转化效率越低;重组DNA分子的浓度和纯度受体细胞方面:受体细胞必须与载体相匹配转化操作的影响22.转化细胞的扩增转化细胞的扩增操作:指转化完成之后细胞的短时间培养;在实验时,扩增操作往往与转化操作偶联在一起,如:∙Ca2+诱导转化后的37℃培养一个小时∙原生质体转化后的再生过程∙λ噬菌体转染后的30℃培养等,均属扩增操作扩增操作的目的∙增殖转化细胞,使得有足够数量的转化细胞用于筛选程序;∙扩增和表达载体分子上的标记基因,便于筛选;∙表达外源基因,便于筛选和鉴定;23.抗药性筛选法这是利用载体DNA分子上的抗药性选择标记进行的筛选方法;抗药性筛选法的基本原理:抗药性筛选法可区分转化子与非转化子、重组子与非重组子将外源DNA片段插在EcoRI位点:∙非重组子呈 Apr、Tcr∙重组子呈 Apr、Tcr将外源DNA片段插在BamHI位点:∙非重组子呈 Apr、Tcr∙重组子呈 Apr、Tcs抗药性筛选法的基本操作:先将转化液涂布含有Ap的平板再将Ap平板上的转化子影印至含有Tc的平板上在Ap平板上生长,但在Tc平板上不长的转化子即为重组子 P56抗药性标记插入失活选择法∙经过上述抗药性筛选获得的大量转化子中既包括需要的重组子,也含有不需要的非重组子;为了进一步筛选出重组子,可利用质粒载体的双抗药性进行再次筛选;如果外源基因插入在载体的抗药性基因中间使得该抗药性基因失活,这种抗药性标记就会消失,从而筛选出阳性重组子;24. 什么是蓝白斑筛选法这种方法是根据组织化学的原理来筛选重组体;主要是在λ载体的非必要区插入一个带有大肠杆菌β—半乳糖苷酶的基因片段,携带有lac基因片段的λ载体转入lac的宿主菌后,在含有5—溴—4—氯—3—引哚—β—D—半乳糖苷X-gal平板上形成浅蓝色的噬菌斑;外源基因插人lac或lac基因部分被取代后,重组的噬菌体将丧失分解X-gal的能力,转入lac-宿主菌后,在含有5—溴—4—氯—3—引哚—β—D—半乳糖苷 X-gal平板上形成白色的噬菌斑,非重组的噬菌体则为蓝色噬菌斑;筛选法利用合适的引物,以从初选出来的阳性克隆中提出的质粒为模板进行PCR,通过对PCR产物的电泳分析,确定目的基因是否插入到载体中;由于在载体DNA分子中,外源DNA插入位点的两侧序列多数是已知的,可以设计合成相应的PCR引物,以待鉴定的转化子或重组子的DNA为模板进行PCR反应,反应产物经琼脂糖凝胶电泳,若出现特异性扩增DNA带,并且其分子量同预期的一致,则可确定含此重组DNA分子的重组子是期待的重组子;第三章基因工程的常规技术1. 探针有哪些类型探针标记有哪些方法类型:同源或部分同源探针cDNA探针人工合成的寡核苷酸探针标记方法:①5’端标记法②反转录标记法③缺刻前移标记法④ABC标记法4.什么是ABC荧光显色酶标记法ABC 标记法;∙A为Avidin生物素抗性蛋白,每个Avidin分子可结合3 - 4个生物素分子;∙B为Biotin生物素,每个Biotin分子可结合2个Avidin分子;∙C为Complex,首先将Biotin共价结合在探针分子上,荧光胺标记在Avidin上,两者形成复合物,即可将荧光胺标记在探针上,发出的荧光也能使普通胶片感光;如果将某一生色酶接在Avidin上,并辅以合适底物,则杂交反应还可直接以颜色反应检测,这一技术称为酶标技术5.亚克隆法∙亚克隆:是将克隆片段进一步片段化后再次进行的克隆;∙一般是将重组DNA分别用几种限制性核酸内切酶切割后,将所得各片段分别重组到载体上再转化宿主细胞,然后通过转化细胞的表型鉴定或鉴定,获得含有目的基因的重组子;此时,该重组分子中的无关DNA区域以被大量删除;6. 菌落嗜菌斑原位杂交的基本原理、流程∙该项技术是直接把菌落印迹转移到硝酸纤维素滤膜上,经溶菌和变性处理后使DNA 暴露出来并与滤膜原位结合再与特异性DNA探针杂交,筛选出含有插入序列菌落;∙操作步骤:∙①菌落生长∙②转移到NC膜上∙③DNA释放和变性∙变成单链DNA:∙ 10%SDS NaOH∙④中和 Tris-HCl pH∙⑤固定 80 ℃ 120’∙⑥杂交包括预杂交,加探针DNA杂交∙⑦放射自显影∙⑧对照比较,选出重组克隆7.鸟枪法∙鸟枪法:将某种生物体的全基因组或单一染色体切成大小适宜的 DNA 片段,分别连接到载体 DNA上,转化受体细胞,形成一套重组克隆,从中筛选出含有目的基因的期望重组子;鸟枪法制备目的基因的主要步骤∙①目的基因组DNA片段的制备超声波处理:片段长度均一,大小可控,平头末端;原核生物的基因长度大都在2Kb以内,真核生物的基因长度变化很大,最大的基因可达100Kb以上;全酶切:片段长度不均一,粘性末端便于连接,但有可能使目的基因断开,大小不可控;部分酶切:片段长度可控,含有粘性末端,目的基因完整;∙②DNA片段与载体连接如果转化子采用菌落原位杂交法或限制性酶切图谱法筛选,则选择多拷贝克隆载体;如果转化子采用基因产物功能检测法筛选,则选择表达型载体;∙③重组DNA分子导入受体细胞如果转化子采用菌落原位杂交法或限制性酶切图谱法筛选,则选择大肠杆菌作为受体细胞;如果转化子采用基因产物功能检测法筛选,则选择能使目的基因表达的受体细胞;∙④筛选含有目的基因的目的重组子菌落原位杂交法、基因产物功能检测法筛选模型的建立;∙⑤目的基因的定位利用鸟枪法获得的期望重组子只是含有目的基因的 DNA 片段,必须通过次级克隆或插入灭活,在已克隆的 DNA 片段上准确定位目的基因,然后对目的基因进行序列分析,搜寻其编码序列以及可能存在的表达调控序列;法酶促逆转录主要用于合成分子质量较大,转录产物mRNA易分离的目的基因;这种方法以目的基因的mRNA为模板,在逆转录酶的作用下合成互补的DNA,即cDNA,然后在DNA聚合酶的催化下合成双链cDNA片段,与适当的载体重组后转入受体菌扩增,获得目的基因的cDNA克隆; 的分离纯化绝大多数的真核生物mRNA在其3’端都存在一个多聚腺苷酸的尾巴,利用它可以迅速的将mRNA从细胞总的混合物中分离出来,将寡聚脱氧胸腺嘧啶共价交联在纤维素分子上,制成亲和层析柱,然后将细胞总的RNA混合物上层析柱分离,mRNA会挂在层析住上,后洗脱即可分离10. 简述PCR技术的基本原理,PCR反应体系的主要成分与主要程序是怎样的PCR技术的基本原理:类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物;过程:PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR 扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火复性:模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸: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;每完成一个循环需2~4分钟, 2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍;11. 什么是基因组文库其构建方法是怎样的是指将某种生物的全部基因组的遗传信息贮存在可以长期保存的稳定的重组体中,以备需要时能够随时应用它分离所需要的目的基因,这种保存基因遗传信息的材料,就称为基因文库又称DNA文库;基因组文库构建的一般步骤①载体的选择和制备;②高纯度、大分子量基因组 DNA 的提取;③基因组 DNA 的部分酶切与分级分离;④载体与DNA片段的连接;⑤转化或侵染宿主细胞;⑥筛选鉴定基因组及保存;12. 基因组DNA文库的质量标准除了尽可能高的完备性外,一个理想的基因组DNA文库应具备下列条件:∙重组克隆的总数不宜过大,以减轻筛选工作的压力∙载体的装载量最好大于基因的长度,避免基因被分隔克隆;∙克隆与克隆之间必须存在足够长度的重叠区域,以利于克隆排序;∙克隆片段易于从载体分子上完整卸下;∙重组克隆能稳定保存、扩增、筛选;基因文库的构建通常采用鸟枪法和cDNA法13.外源DNA片段的切割原则片段之间要有一定的重叠序列片段大小要均一文库构建的步骤∙细胞总RNA的提取和mRNA的分离∙第一链cDNA合成∙第二链cDNA合成∙双链cDNA的分级分离∙双链cDNA克隆进质粒或噬菌体载体并导入宿主中繁殖∙重组体的筛选与鉴定第四章基因在大肠杆菌、酵母的高效表达1. 启动子∙启动子:是DNA链上一段能与RNA聚合酶结合并能起始转录的序列,其大小在20~300个碱基,是控制基因转录的重要调控元件;在一定条件下mRNA的合成速率与启动子的强弱密切相关,而转录又在很大程度上影响基因的表达;∙启动子的特征:①序列特异性②方向性③位置特性④种属特异性2.启动子类型∙组成型启动子:是指在该类启动子控制下,结构基因的表达大体恒定在一定水平上,在不同组织、部位表达水平没有明显差异;∙组织特异启动子:又称器官特异性启动子;在这类启动子调控下,基因往往只在某些特定的器官或组织部位表达,并表现出发育调节的特性;∙诱导型启动子:是指在某些特定的物理或化学信号的刺激下,该种类型的启动子可以大幅度地提高基因的转录水平;目前已经分离了光诱导表达基因启动子、热诱导表达基因启动子、创伤诱导表达基因启动子、真菌诱导表达基因启动子和共生细菌诱导表达基因启动子等;3.终止子终止子:是位于结构基因下游的一段DNA序列,基因转录时,该序列被转录为mRNA的一部分,并形成特殊的二级结构,由此终止基因的转录;序列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5.密码子不同生物对密码子的偏爱性1.生物体基因组中的碱基含量2.密码子与反密码子的相互作用的自由能3.细胞内tRNA的含量6. 密码子偏爱性对外源基因表达的影响∙由于原核生物和真核生物基因组中密码子的使用频率具有较大程大的差异性,因此外源基因尤其是高等哺乳动物基因在大肠杆菌中高效翻译的一个重要因素是密码子的正确选择;一般而言,有两种策略可以使外源基因上的密码子在大肠杆菌细胞中获得最佳表达:∙外源基因全合成∙同步表达相关tRNA编码基因7. 包涵体及其性质在某些生长条件下,大肠杆菌能积累某种特殊的生物大分子,它们致密地集聚在细胞内,或被膜包裹或形成无膜裸露结构,这种水不溶性的结构称为包涵体8. 包涵体的形成机理∙①折叠状态的蛋白质集聚作用;∙②非折叠状态的蛋白质集聚作用∙③蛋白折叠中间体的集聚作用;9. 包涵体的分离检测∙包涵体的分离主要包括菌体破碎、离心收集以及清洗三大操作步骤;10. 分泌型目的蛋白表达系统的构建∙包括大肠杆菌在内的绝大多数革兰氏阴性菌不能将蛋白质直接分泌到胞外,但有些革兰氏阴性菌能将细菌的抗菌蛋白细菌素分泌到培养基中,这一过程严格依赖于细菌素释放蛋白,它激活定位于内膜上的磷酸酯酶A,导致细菌内外膜的通透性增大∙因此,只要将细菌素释放蛋白编码基因克隆在一个合适的质粒上即可构建完全分泌型的受体细胞;此时,用另一种携带大肠杆菌信号肽编码序列和目的基因的表达质粒转化上述完全分泌型受体细胞,并使用相同性质的启动子介导目的基因的转录,则可实现目的蛋白从重组大肠杆菌中的完全分泌;11融合蛋白表达质粒的构建原则:∙受体细胞的结构基因能高效表达,且其表达产物可以通过亲和层析进行特异性简单纯化;。
第一章基因克隆基因工程的基本技术有哪些?答:对核算分子的分离、纯化、回收、分析和检测、切割、连接和修饰,以及序列测定、诱变、扩增和转移等基因操作技术。
构建基因文库一般使用什么作为载体?答:一般使用大肠杆菌作为载体克隆与亚克隆?答:克隆在一等程度上等同于基因的分离。
亚克隆是将目的基因所对应的小段的DNA片段找出来。
PCR对基因克隆有什么作用?答:现在基因克隆可以不用通过构建基因文库来实现,可以通过理性设计和PCR扩增获得大多数所需要的基因。
但是尽管如此,在不知道基因序列的情况下,如相互作用的基因,表达调控因子,新基因等,还需要构建基因文库来进行基因克隆。
第二章分子克隆工具酶限制与修饰系统?答:限制系统可以排除外来DNA。
限制的作用实际就是降解外源DNA,维护宿主稳定的保护机制。
甲基化是常见的修饰作用,宿主通过甲基化来达到识别自身遗传物质和外来遗传物质的作用。
并且能够保证自身的DNA不被降解。
使用最广泛的限制酶?答:EcoR I是应用最广泛的限制性内切酶限制性内切酶的命名?答:宿主属名第一字母、种名头两个字母、菌株号+序列号。
如:HindIII限制与修饰系统分类?答:至少可分为3类。
II类所占比例最大,其酶分子为内切酶与甲基化分子不在一起,识别位点为4-6bp的回文序列,切割位点为识别位点中或者靠近识别位点。
其限制反应与甲基化反应是分开的反应。
不需要ATP的参与。
限制酶识别的序列长度?结构?答:一般为4-6个bp,即每256和每4096个碱基中存在一个识别位点。
回文序列,不对称序列,多种不同序列,间断对称序列限制酶产生的末端?答:1、黏末端2、平末端3、非对称突出末端什么是同裂酶?分类?答:识别相同序列的限制酶称为同裂酶。
但他们的切割位点有可能不同。
分为:1、同位同切酶2、同位异切酶3、同工多位酶4、其他限制性内切酶的作用是什么?它的反酶是什么?答:什么是同尾酶?答:许多不同的限制酶切割DNA产生的末端是相通的,切实对称的,即他们可产生相同的黏性突出末端。
酶切的缓冲液中一般含有什么?作用是?答:调控pH的缓冲剂:稳定溶液的pHM g2+:稳定酶的作用,提高酶的活性,提高酶的特异性DDT(二硫苏糖醇):防止DNA二聚化,影响酶切结果BSA(小牛血清蛋白):防止了酶的贴壁效应(可使酶变形),同时减少非特异性吸附,对酶有稳定和促进的作用。
酶切的反应温度?反应时间?中止酶切的方法?答:反应温度大多为37℃,时间一般为2-3h。
中止的方法是在65℃下反应20min。
什么星星活性?抑制其发生的办法?答:在极端非标准条件下,限制酶能够切割与识别序列相似的序列,这个改变的特性称为星星活性。
抑制星星活性的措施有很多,如减少酶的用量(可避免过分酶切)、减少甘油浓度、保证反应体系中唔有机溶剂或乙醇、提高离子强度到100-150mmol/L(如果不会抑制酶活性的话)和降低反应pH至pH7.0以及保证使用M g2+作为2价阳离子。
影响酶活性的因素有?答:可分为内因和外因外因是可预见的,可控的:反应条件、底物的纯度(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、反应提及的选择以及反应时间的长短等。
内因有:星星活性、底物甲基化和底物构象(线性还是超螺旋)原核细胞有几种DNA聚合酶?其特点是什么?答:DNA聚合酶I是单链多肽,可催化单链或者双链DNA的延长;DNA聚合酶II则与低分子脱氧核苷酸链的延长有关;DNA聚合酶III在细胞中存在的数目不多,是促进DNA链延长的主要酶。
DNA聚合酶I的三种活性? 答:4、置换反应,若体系中只含有一种dNTP,那么会一直重复3过程,直至漏出与该dNTP互补的碱基。
总之在没有dNTP的情况下,外切酶活性占主导地位,而当存在足够的dNTP时,外切活性和合成活性将处在平衡状态中,结果使得双链DNA称为平末端。
切口平移法是什么?答:切口平移法是作为DNA聚合酶I 的一个应用,Klenow DNA 聚合酶是什么?有什么特征?有什么应用?答:Klenow DNA聚合酶是DNA聚合酶I去掉了5’-3’外切酶活性的一种聚合酶。
但其3’-5’端的外切酶活性保留。
因此应用更为广泛:T4噬菌体DNA聚合酶是怎么得到的?有什么活性?应用?答:来源于T4噬菌体感染的大肠杆菌。
其活性与KlenowDNA聚合酶相似,但是其3’-5’端外切核酸酶活性要强200倍。
且不从单链模板上置换引物,应用:耐热DNA聚合酶有那些?特征是?作用?答:耐热DNA聚合酶是指在高温下具有活性的DNA聚合酶,来自噬高温的细菌,主要用于PCR反应。
有TaqDNA聚合酶、Pfu DNA聚合酶等等。
DNA连接酶和DNA聚合酶作用方法相同吗?应用相同吗?答:作用方法都是催化磷酸二酯键的形成,但DNA连接酶是连接两个DNA片段,可以是环状DNA可以是单链DNA,而DNA聚合酶是作用一个一个的核苷酸,在复制中发挥作用。
反转录酶的来源和活性?答:来源于AMV(禽成髓细胞瘤病毒),含有两条多肽链,具有5’-3’DNA聚合酶活性和很强的RNase H活性。
后者的活性可以用于反转录后降解掉原RNA。
末端转移酶来源?活性?答:来源于小牛胸腺,是一种不寻常的DNA聚合酶,是一种不依赖于模板的DNA聚合酶。
在2价阳离子存在下,末端转移酶催化dNTP加于DNA分子的3’羟基端,改变DNA分子的末端序列。
连接酶有哪些?T4连接酶的作用过程?答:有T4 DNA连接酶、大肠杆菌连接酶、Taq连接酶、T4 RNA连接酶T4连接酶的作用过程:催化DNA 5’磷酸基与3’羟基之间形成磷酸二酯键。
反应物为黏末端、切口、平末端的RNA(效率低)或DNA。
低浓度的PEG和单价阳离子可以提高平末端连接速度。
T4多核苷酸激酶是什么?有什么活性?T4多核苷酸激酶是一种磷酸化酶,可将ATP上的磷酸基团转移到DNA分子5’上。
具有两种活性:1、正反应:使本来没有磷酸基团的DNA5’磷酸化。
2、交换反应:使DNA分子5’的磷酸基团转移到ADP上,再让ATP上的磷酸基团转移到该DNA分子的5’上,发生交换反应。
将ATP上的磷酸基团标记,应用广泛。
此酶在高ATP浓度是发挥最佳,N H4+是其强烈抑制剂。
碱性磷酸酶的用途?答:他们均能催化除去DNA或RNA5’的磷酸的反应,通过去除5’磷酸基团,可以防止DNA 片段发生自连,或标记(5’)前除去DNA或RNA5’磷酸。
核糖核酸酶A的作用?作用方式?答:广泛用来除去DNA样品中的RNA。
除去DNA:RNA中未杂交的RNA区,可用来确定DNA或RNA中单碱基突变的位置。
核糖核酸酶H 的作用?答:特异性水解与DNA杂交的RNA上的磷酸二酯键,产生带有3’羟基和5’磷酸末端的产物。
主要用于cDNA克隆合成第二链之前,除去RNA。
脱氧核糖核苷酸酶I的作用?应用?答:DNase I 来源于牛胰,是内切核苷酸酶,优先从嘧啶核苷酸的位置水解双链或者单链DNA。
在M g2+作用下,独立作用于每条DNA链,其切割位点随机。
有M g2+切割ds DNA同一位置,产生平末端或者1~2个核苷酸突出的DNA片段。
其用途广泛:切口平移标记时在ds DNA上随机产生切口;在闭环DNA上引入单切口,将分子截短;除去RNA样品中的DNA。
第三章分子克隆载体什么是载体?应具备有什么特征?答:将外源DNA或基因片段携带入宿主细胞的工具称为载体。
应具备以下特征: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、有一定的标记基因,用于筛选4、最好有较高的拷贝数,便于载体的制备。
基因克隆指什么?基因文库是怎样得到的?答:利用重组DNA技术分离目的基因的过程,称为基因克隆。
由大量的含有基因组DNA(即某一生物的全部DNA序列)的不同DNA片段的所克隆构成的特殊群体,称之为基因文库。
大肠杆菌载体的复制与什么有关?答:其载体上一般带有Pmb1质粒与ColE1质粒的复制起始位点。
其RNAII的和成,与RNase H的作用有利于RNAII形成三叶草二级结构,从而引导质粒的复制。
而RNAI的合成能够阻断RNAII的二级结构的形成,ROP能够增强RNAI的作用。
因此削弱RNAI 与RNAII之间的作用有利于增加复制子的拷贝数严谨性质粒和松弛型质粒表示什么?答:严谨性质粒在每个细胞中的拷贝数有限,大约1~几个,而松弛型的拷贝数较多,可达几百。
氯霉素可以提高质粒拷贝数的原理?答:氯霉素或者壮观霉素能够抑制蛋白质合成并阻断细菌染色体复制,而质粒能够继续复制,最终每个细胞中可以积聚2000-3000个质粒。
从而提高质粒的拷贝数质粒的不相容性和不相容群的定义?答:质粒的不相容性指的是,两个质粒不能够同时在同一个宿主中共存的现象。
它是指在第二个质粒导入后,在不涉及DNA限制系统时出现的现象。
不相容质粒一般都利用同一复制机制,从而导致不能共存于同一宿主中。
不相容群指那些由不相容质粒组成的一个群体,一般有相同的复制子。
那么质粒的拷贝数和质粒的不相容性相互矛盾吗?答:复制机制一样可理解为复制量受到的调控是一样的,但由于质粒长短和结构不一样,复制速率是不同的,所以在达到质粒复制量饱和时,复制快的必定占有更多比例,细胞分裂分配后,复制快的质粒就多一点。
细胞繁殖几代后,复制速率慢的质粒就接近于消失,这就是不相容原理。
1. 如果两种复制机制(复制起点附近区域序列)一样的质粒,复制速率也完全一样,那么它们是能一直共存的(但是要平分拷贝数,比如拷贝数是60,那么各自只有30)2. 复制机制不一样,也就是他们的质粒复制饱和量受不同因子调控,那么各自达到饱和量后再分配,互不影响,可以共存(不平分拷贝数,比如一个是60一个是20,那么总共有80)什么是质粒的转移性?答:质粒具有转移性。
在自然条件下,很多质粒可以通过称为细菌接合的作用转移到新宿主细胞内。
标记基因分为哪几类?答:按用途可分为1、选择标记基因2、筛选标记基因选择标记基因用于鉴别目的DNA(载体)的存在,将成功转化了载体的宿主挑选出来:抗生素抗性基因是目前使用最广泛的标记基因,有:1、氨苄青霉素抗性基因2、四环素抗性基因3、氯霉素抗性基因筛选标记基因可以用于携带了外源DNA片段的的重组子挑选出来。
有:1、α互补(蓝白板筛选)2、插入失活蓝白板筛选(α互补)的原理是?答:质粒载体的种类有?作用?答:1、克隆载体:扩增DNA片段,保存DNA片段。
PUC18和PUC19是最常用的质粒载体,只有2686bp,结构组成紧凑,几乎不含多余的DNA片段。
PBR322.目前是使用广泛的许多质粒载体几乎都是由此发展而来的2、表达载体:在克隆载体的基础上衍生而来,主要添加了强启动子,以及有利于表达产物分泌、分离或纯化的原件。