基因工程思考题答案--删减后

第二章1. 名词解释（1）顺反子(cistron)：基因所对应的一段核苷酸序列被称为顺反子（cistron），一个顺反子编码一种完整的多肽链。

它是遗传的功能单位。

（3）转位因子（transposable elements）：是指可以从染色体基因组上的位置转移到另一个位置，甚至在不同的染色体之间跃迁的基因成分。

（4）基因组（genome）：细胞中，一套完整单倍体的遗传物质的总合。

（5）启动子（promoter）：是DNA链上一段能与RNA聚合酶结合并能起始转录的序列，其大小不等，具有转录目标基因的mRNA的功能。

启动子是基因表达不可缺少的重要元件。

（6）基因（gene），基因是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。

（7）顺反子(cistron)：基因所对应的一段核苷酸序列被称为顺反子（cistron），一个顺反子编码一种完整的多肽链。

它是遗传的功能单位。

（8）终止子（terminator），在基因3 端下游外侧与终止密码子相邻的一段非编码的核苷酸短序列，具有终止转录的功能，叫做终止子（terminator）。

（9）断裂基因（split gene），真核生物的结构基因是不连续的，编码氨基酸的序列被非编码序列所打断，因而被称为断裂基因（split gene）。

在编码序列之间的序列称为内含子（intron），被分隔开的编码序列称为外显子（exon）。

（10）顺式作用元件（cis-acting elements），指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列。

包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。

（11）反式作用因子（trans-acting elements），可结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子称为反式作用因子（trans-acting elements）。

（13）反应元件（response elements），是一类能介导基因对细胞外的某种信号产生反应的DNA序列，被称为反应元件（response elements）。

（14）增强子（enhancer），是一段DNA序列，其中含有多个能被反式作用因子识别与结合的顺式作用元件，反应作用因子与这些元件结合后能够调控（通常为增强）邻近基因的转录。

（15）转位因子（transposable elements）：是指可以从染色体基因组上的位置转移到另一个位置，甚至在不同的染色体之间跃迁的基因成分。

（16）转座子（transposon，Tn），是一类较大的可移动成分，它是由几个基因组成的特定的DNA片段，除有关转座的基因外，至少带有一个与转座作用无关并决定宿主性状的基因（如抗药性基因）。

（17）假基因（pseudogene），假基因是多基因家族中的成员，因其碱基顺序发生某些突变而失去功能，不能表达或表达异常，生成无生物活性的多肽。

（18）重叠基因（overlapping genes），或嵌套基因（nested genes），是指基因的核苷酸序列（或阅读框）是彼此重叠的基因，称为重叠基因或嵌套基因。

（19）基因家族（gene family），就是指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。

（20）反向重复序列，是指两个顺序相同的拷贝在DNA链上呈反向排列。

有两种形式，一种形式是两个反向排列的拷贝之间隔着一段间隔序列；另一种形式是两个拷贝反向串联在一起，中间没有间隔序列，这种结构亦称回文结构（palindrome）。

（21）看家基因（housekeeping gene），在几乎所有细胞中或发育过程中持续表达的基因，被称为看家基因。

（22）锌指（zinc fingers）结构，由约30个氨基酸残基组成的一段多肽序列，其中4个氨基酸残基（两个是半脱氨酸两个是组氨酸，或4个都是半脱氨酸）以配位键与Zn2+相互结合，形成指状结构，常存在于真核转录因子的DNA结合结构域中。

（23）亮氨酸拉链（leucine zippers），是指在一段肽链中每隔7个氨基酸残基就有一个亮氨酸残基，这段肽链所形成的α-螺旋就会出现一个由亮氨酸残基组成的疏水面，而另一面则是由亲水性氨基酸残基所构成的亲水面。

由亮氨酸残基组成的疏水面即为亮氨酸拉链条，两个具有亮氨酸拉链条的反式作用因子，能借疏水作用形成二聚体。

（24）基因重排（gene rearangement)，是指某些基因片段改变原来存在顺序，通过调整有关基因片段的衔接顺序，重新组成为一个完整的转录单位。

（25）RNA编辑（RNA editing），是一种较为独特的遗传信息加工的方式，即转录后的mRNA 在编码区发生核苷酸改变的现象，是在RNA分子上出现的一种修饰现象。

（26）分子伴侣（molecular chaperone），是指能帮助新生肽链折叠，使之成为成熟蛋白质，但本身并不参与共价反应的物质，大部分为蛋白质。

DNaseⅠ超敏位点（hypersensitive site）：染色体DNA中转录较为活跃的区域，组蛋白相对缺乏，并对核酸酶（DNaseⅠ）高度敏感，故名。

2. 简述乳糖操纵子中CAP的正性调节作用机制。

降解物基因活化蛋白（catabolite gene activation protein，CAP）是一种同二聚体，其分子内有DNA结合区和cAMP结合位点。

CAP与cAMP结合形成复合物才能刺激操纵子结构基因的转录。

当葡萄糖浓度低时，会使cAMP浓度升高，形成cAMP-CAP复合物，并与启动子上游的CAP位点结合，刺激RNA聚合酶的转录作用，使转录效率提高50倍，然而这种作用的前提条件是无阻遏效应存在。

当葡萄糖浓度较高时，cAMP浓度降低，cAMP与CAP结合受阻，转录效率下降，由此可见，乳糖操纵子结构基因的高表达既需要有诱导剂的存在（消除阻遏效应），又要求无葡萄糖或低浓度葡萄糖的条件（促进cAMP-CAP复合物的形成，刺激转录）。

3. 比较原核基因组与真核基因组的结构与功能特点1原核生物基因组仅由一条环状双链DNA分子组成，含有1个复制起点，无染色体结构，基因的转录和翻译在同一区域进行。

1．多条染色体，两份同源的基因组，而原核生物的基因组则是单拷贝的。

基因组庞大、复杂，具有许多复制起点，每个复制子大小不一。

2．具有操纵子结构这是原核基因组的一个突出的结构特点。

2. 无明显操纵子结构，存在大量反式作用因子与顺式作用元件的相互作用调节3．编码序列在基因组中约占50%编码顺序不重叠，其转录产物多为多顺反子结构。

3．非编码的顺序占绝大部分，约占90%以上。

基因组中非编码的顺序所占比例是真核生物与细菌、病毒的重要区别。

4．多顺反子结构，无内含子，是连续的，因此转录后不需要剪切。

4．单顺反子结构，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。

存在断裂基因。

5．基因组中重复序列很少5．含有大量重复顺序，这是真核生物基因组的重要特点。

6．存在移动基因，包括插入序列和转座子6有基因家族，功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远。

4. 简述真核表达调控的主要环节和调控方式。

（一）DNA水平的调控：（1）染色质结构对基因表达的调控作用，（2）基因修饰，（3）基因重排，（4）基因扩增。

（二）转录水平的调控（转录起始的调控）（1）反式作用因子的活性调节；（2）反式作用因子与顺式元件的结合；（3）反式作用因子的组合式调控作用（三）转录后水平调控（1）“加帽”和“加尾”的调控；（2）mRNA选择性剪接对表达的调控；（3）RNA 编辑的调控；（4）mRNA转运调节（四）翻译水平的调控（1）翻译起始调控；（2）mRNA稳定性对翻译的影响（五）翻译后水平的调控（1）信号肽的切除；（2）新生肽链的修饰；(3) 肽链的剪接与正确折叠第三章1. 核酸分离纯化应注意哪些事项？一般的分离纯化分为哪些步骤？各步的要点是什么？分离纯化核酸应注意：①应保证核酸一级结构的完整性，防止降解；②排除其它分子的污染。

为了保证核酸结构与功能的研究，完整的一级结构是最基本的要求，因为遗传信息全部贮存在一级结构之内。

保持核酸的完整性，即保持其天然状态。

细胞内的核酸酶活力很高，在制取过程中必须防止核酸酶对核酸的降解。

③防止化学因素(酸碱等)和物理因素(高温或机械剪切等)引起核酸变性或破坏。

制备RNA要特别注意防止核酸酶的作用，因为RNase分布很广，活力很高；而对DNA更重要的是防止张力剪切作用，因为DNA分子特别长，容易断裂。

核酸的纯化：①首先是去除蛋白质。

要点：从细胞裂解液等复杂的分子混合物中纯化核酸，要先用某些蛋白水解酶消化大部分蛋白质后，再用有机溶剂抽提。

从核酸溶液中去除蛋白质常用酚/氯仿抽提法，在氯仿中加入少许异戊醇的目的在于减少蛋白质变性操作过程中产生的气泡。

②用氯仿抽提处理，去除核酸溶液中的痕量酚。

要点：如果下一步骤中酶反应的条件要求严格，最可靠的方法是再用水饱和的乙醚抽提一次，以彻底去除核酸样品中的痕量酚与氯仿，然后在68℃水浴中放置10分钟使痕量乙醚蒸发掉。

6.PCR反应的基本原理是什么？每个循环包括哪些步骤？有何应用价值？PCR反应的基本原理：首先是双链DNA分子在临近沸点的温度下加热时便会分离成两条单链的DNA分子，然后DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸（dNTPs）合成新生的DNA互补链。

此外，DNA聚合酶同样需要有一小段单链DNA来启动（“引导”）新链的合成。

每一个温度循环周期均是由高温变性、低温退火及适温延伸等三个步骤组成。

应用价值：PCR技术不仅可以用来扩增与分离目的基因，而且在临床医疗诊断、胎儿性别鉴定、癌症治疗的监控、基因突变与检测、分子进化研究，以及法医学等诸多领域都有着重要的应用。

9.PCR的引物设计应遵守哪些原则？如何对体系反应条件按优化？原则：①PCR引物合成的DNA片段通常长15~25碱基，其中G＋C约占50%。

②在设计时必须特别注意引物之间不能互配形成双链结构，引物内部也不能形成发夹结构。

③引物的3’末端必须与目的片段完全相配。

④引物的5’末端可以不与目的片段互补，可以包含内切酶位点或启动子序列，但在下一轮反应中，这些序列会被同样合成。

有时在扩增仅知其表达产物的目的片段时，可以在引物中设计成简并密码子。

体系反应条件按优化：①首先是使模板DNA解离成为单链，这个过程可以通过加热完成，在90~95℃条件下，根据模板DNA复杂程度，调整变性温度和时间。

一般情况下选择94℃，30秒可使各种复杂的DNA分子完全变性。

过高温度或高温持续时间过长，会对TaqDNA聚合酶活性和dNTP分子造成损害。

②变性后的DNA迅速冷却至40~60℃，可使引物和模板DNA发生结合。