基因工程试题与答案

基因工程试题与答案1、转基因动物的安全性问题正面观点：（1）转基因工程是不可阻挡的. 基因工程将影响当代重大的环境问题:人口过剩/污染/生物多样性急剧减退等等. 保护土壤/水/能源成为发展可持续农业的目标。

（2) 转基因食品的功效: 改良植物的食用品质；增加果蔬贮藏、保鲜性能；生产特殊食品——食品疫苗。

（3）迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。

如果转基因生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀。

反面观点：转基因的潜在危害：转基因动植物安全性评价主要集中在环境安全性，食品安全性以及对人动物健康的影响三方面。

环境安全性分析包括：（1）生存竞争性：转基因植物在生存竞争方面具有的优势可能导致生物多样性的减少，影响了生物多样性；（2）生殖隔离距离:基因不可控制的水平转移的可能性；与近缘野生种的可交配性：外源基因是否会漂流扩散至亲缘野生种中，从而破坏自然生态平衡；（3）对非靶生物的影响：转基因植物花粉通过风，雨，鸟，昆虫，真菌，细菌以至整个生物链传播使外源基因逃逸，从而造成基因污染。

（4）病毒发生异缘重组或异缘包装的可能性：自然界中存在着植物病毒之间的异缘重组。

（5）对农业和生态环境的影响，生态平衡. 如产生超级杂草的可能性；种植抗虫转基因作物后可能使害虫产生免疫并遗传、从而产生更加难以消灭的“超级害虫”；食品安全性：（1）转基因毒性. 如英国发现转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能，美国发现转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境；（2）人的毒理反应或过敏反应. 大肠杆菌细胞膜间隙中含有大量的内毒素，痕量的内毒素即可导致人体热原反应。

（3）实质等同性的原则，即某一种生物技术产品或其成分能够与市场上现有的对应产品进行比较。

如果一种转基因产品能够与现存的一种产品进行比较，并且发现具有实质同等性，便能用现产品安全性同种方法对待它。

转基因植物所引入的蛋白对人体可能是异性蛋白质，在部分人中可能发生食物过敏，特别是幼儿和某些过敏体质的人。

对人动物健康的影响：转入传统食品或作物中的基因可能来自各种物种，有些是人们不能或者极少食用的，是否会对人体造成危害；转基因植物食品中的新基因会不会传递给人畜的肠道微生物，插入表达，然后危害健康。

动物：1. 外源基因在动物基因组中的随机整合，可能会引起宿主细胞基因的插入突变、缺失突变及宿主基因的扩增重排和移位，也可能激活正常状态下处于关闭状态的基因，从而导致动物表型的改变甚至造成动物不育或死亡；2. 插入的外源基因是否会影响宿主动物自身的基因表达及表达水平；3. 转基因动物是否可能会把外源基因传递给生活在其周围的其它种群及环境，造成基因污染；4. 在病毒等致病基因的转基因研究中，不可避免地会产生一些有害的转基因动物，是否可能因为使用转基因动物制品而将一些动物性疾病传递给人类。

5. 未知的.总的来说：就目前而言，还没有发现转基因食品对人类有害，但同时也缺乏证据证明它的无害性，因此产生了一些争论。

2、植物转基因方法的原理和比较外源基因导入植物细胞的方法可分为DNA 直接转化（naked DNA transfer ）和以载体为媒介的基因转化（vector mediated gene transfer）。

A. DNA直接转移法DNA 的直接转移是通过物理化学法将外源基因转入受体植物细胞的技术。

1. 化学刺激法它的主要原理是植物细胞的原生质体经过某些化学药品（PEG 、PNA 、磷酸钙、氯化钙）处理后，能够捕获外源DNA 。

2. 电击法电击法是一种直接转移外源基因进入受体植物细胞的方法，这种方法可适用于单子叶植物及双子叶植物细胞原生质体的转化。

3. 显微注射法微针注射是一种经典的物理转基因技术，它是借助显微注射仪，将外源DNA 或mRNA 通过机械方法直接注射到受体细胞。

4. 脂质体介导法当脂质体与植物原生质共温育时，脂质体与原生质体膜结构之间发生相互作用，脂质体内的外源DNA 通过融合或吞噬作用高效率地转运到原生质体细胞质和细胞核内。

6. 微激光束法这种方法的原理是利用激光微束脉冲引起细胞膜可逆性穿孔，从而将外源DNA 导入受体细胞。

7. 花粉通道法（Pollen-tube pathway）该法是将外源DNA 片段在自花授粉后的特定时期注入柱头或花柱，外源DNA 沿花粉管通道或传递组织通过珠心进入胚囊，转化不具备正常细胞壁的受精卵、合子及早期的胚体细胞。

B. 载体介导法所谓以载体为媒介的基因转化即是通过农杆菌或植物病毒介导感染受体植物将外源基因转入植物细胞的技术。

目前，载体法主要包括土壤农杆菌Ti 质粒、Ri 质粒及植物DNA 病毒等介导的遗传转化法。

农杆菌介导法土壤农杆菌介导的基因转移是目前最常用的获得转基因植物的方法，它主要用于双子叶植物系统。

利用土壤农杆菌介导的基因转移的再生效率很高，且外源基因在转入并整合到植物基因组中后未发生任何重大的修饰改变。

一般来说，使用土壤农杆菌介导的基因转移方法所转入的外源基因一般拷贝数较低，大多是单拷贝转移。

（一）农杆菌介导法：一种载体介导法，是通过农杆菌介导感染受体植物将外源基因转入植物细胞的技术。

农杆菌介导法的优点:1. 转化效率高2. 能够插入非重排的外缘DNA 长片断3. 外缘转化DNA 主要以单拷贝或是低拷贝形式插入4. 不需要特殊的专用设备缺点:1. 转化的寄主范围有限, 特别是对许多单子叶植物不适用，主要适用于双子叶系统2. 外源的转基因只能以T-DNA 插入的方式被导入寄主细胞（二）基因枪法：也称微粒轰击法，是一种快速有效的植物DNA 转移系统之一。

其基本原理是利用带有外源DNA 的金粉或钨粉微粒经过放电或机械加速后对细胞射击。

生物弹击法的优点:1. 基因转移不受物种界限的约束2. 可适用于不同的转化样品, 如根, 镜, 叶培养细胞愈伤组织, 甚至种子等3. 很有可能用于培育转基因的禾谷类作物缺点:1. 需要复杂的专用设备2. 外源转化DNA 重排频率高, 并经常以多拷贝形式插入3、包装细胞（逆转录病毒法）：编码病毒外壳蛋白的序列整合到包装细胞染色体中，能稳定表达产生病毒外壳蛋白逆转录病毒法是将外源目的基因和逆转录病毒载体重组，再使之包装成为高滴度病毒颗粒，人为感染着床前或着床后的胚胎，也可直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的。

携带外源基因的反转录病毒DNA 依靠逆转录病毒的整合酶及其末端特异性核苷酸序列可以整合到宿主染色体上，经过杂交筛选即可获得含有目的基因的动物。

优点：操作简便、可大量感染细胞、形成单拷贝和高转化率（可达100％）缺点：病毒载体可能从整合位点上脱落，恢复病毒特性，对宿主细胞的功能造成影响，甚至使动物死亡。

4、酵母、大肠杆菌表达外源真核基因的过程的比较大肠杆菌表达系统优缺点优越性: (1) 结构简单，生理生化和遗传背景知识，尤其是其基因表达调控机制有了清楚的了解；(2)易于大规模培养，成本低廉；（3）经过了遗传改造，已发展为一种安全的基因工程实验系统，拥有各种不同的菌株和载体系列。

不足之处（表达真核基因的障碍）:（1) 真核基因具有内含子，所以只能用其cDNA ；（2）许多真核生物基因仅在大肠杆菌中合成无特异性空间结构的多肽链；（3）许多真核基因的蛋白质产物，都要经受翻译后的加工修饰，而大肠杆菌缺乏蛋白质加工系统；（4）大肠杆菌内源性蛋白酶易降解外来的真核生物基因所表达的蛋白质分子；（5）大肠杆菌细胞膜间隙中含有大量的内毒素，痕量的内毒素即可导致人体热原反应。

酿酒酵母表达系统表达外源基因优点：1. 安全性高2. 繁殖速度快3. 能高密度发酵4. 可以进行蛋白翻译后的修饰和加工等。

局限性：缺乏强有力的启动子，分泌效率差，表达菌株不够稳定，表达质粒易于丢失等。

毕赤酵母的重组特点:表达载体均不含酵母复制原点。

导入酵母体内的重组表达载体只有和酵母染色体上的同源区发生重组，从而整合到染色体上，目的基因才能够稳定存在并表达，这种整合的转化子一旦形成就非常稳定。

5、质粒载体vs 噬菌体载体：单纯以噬菌体为基础构建的载体:装载量大, 能获得单链DNA, 转染效率高; 操作较难,DNA 不稳定单纯以质粒为基础构建的载体:有天然的抗性选择标记, 操作容易(宜于分离和纯化), 较稳定; 装载量小, 转化效率较低相同点：1、复制子：一段具有特殊结构的DNA 序列，载体有多个复制起点才能使与它结合的外源基因在宿主细胞中独立复制繁殖。

2、选择性标记：一般情况下，所要扩增的基因不便于选择，所以作为载体要求具有选择标记。

易于识别和筛选，如抗药性、显色表型反应等；3、限制性酶切位点：具有一个或者几个限制性内切核酸酶的单一识别位点，便于外源基因的插入；4、载体的大小适当，可以插入一段较大的外源DNA, 又不影响本身的复制；5、均有适当的拷贝数，既有利于载体的制备，还要使外源基因大量表达；6、载体的安全性：要求载体不能随便转移不同点：1、质粒载体多为双链共价闭合的环状DNA 分子，而噬菌体的核酸一般为双链线性DNA分子，也有双链环形DNA 、单链线性DNA 、单链环形DNA 及单链REN 等多种形式。

2、质粒多能独立于染色体之外自主复制，而噬菌体的DNA 整合到寄主细胞染色体DNA上，成为一个组成部分。

3、质粒常含有一些编码对细菌生存有利的基因，包含抗生素抗性基因等，而噬菌体基因一般不具有抗性基因。

4、噬菌体载体的结构要比质粒复杂，噬菌体作为基因克隆载体在克隆实验时具有天然的优势，他们感染细胞比质粒转化细胞更为有效，所以噬菌体的克隆产量通常要高一些。

6、DNA 酶、RNA 酶举例说明应用、原理限制性核酸内切酶(Restriction Endonuclease, RE)在研究寄主细胞对噬菌体的限制-修饰系统中发现，它能在DNA 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。

基本特征① 识别序列为4、5或6个碱基对且具有180︒旋转对称的回文结构4bp Hpa Ⅰ C ↓ CGGHae Ⅲ GG ↓ CC5bp Ava Ⅱ G ↓ GWCCEc oR Ⅱ ↓ CCWGG6bp BamH Ⅰ G ↓GATTCSma Ⅰ CCC ↓ GGG11bp Bg1Ⅰ GCCNNNN ↓NGGC12bp BstX Ⅰ CCANNNNN ↓NTGC② 同位酶：识别相同的序列但切点不同。

如 XmaI/SmaI同尾酶：识别位点不同但切出的DNA 片段具有相同的末端序列。

如 MboI/BglII/BamHI,它们切割DNA 之后都形成由GA TC 4个核苷酸组成的粘性末端Bam HI G GATCCBgl II A GATCTMbo I N GATCN同裂酶：识别位点和切割位点均相同的酶。