2020 基因工程(西南科技大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-02-21到2020-06-30
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1. 绪论 第1章单元测验

1、 问题:基因工程的三大要素是（      ）。
选项：
A:供体
B:受体
C:载体
D:质体
答案: 【供体;
受体;
载体】

2、 问题:基因工程的研究内容包括（      ）。
选项：
A:目的基因的克隆
B:目的基因与载体的连接重组
C:连接产物转化进入受体细胞，获得重组子
D:目的基因的检测、鉴定和表达
答案: 【目的基因的克隆;
目的基因与载体的连接重组;
连接产物转化进入受体细胞，获得重组子;
目的基因的检测、鉴定和表达】

3、 问题:基因工程诞生的3大理论基础是（     ）。
选项：
A:遗传物质在染色体上——基因论
B:生物的遗传物质是DNA
C:遗传信息的储存——DNA的双螺旋结构模型
D:遗传信息的传递——中心法则
答案: 【生物的遗传物质是DNA;
遗传信息的储存——DNA的双螺旋结构模型;
遗传信息的传递——中心法则】

4、 问题:基因工程诞生的3大技术基础是（     ）。
选项：
A:工具酶的分离和纯化
B:基因的体外扩增技术
C:基因转化技术的确立
D:基因工程载体的构建
答案: 【工具酶的分离和纯化;
基因转化技术的确立;
基因工程载体的构建】

5、 问题:1973年，Stanley Cohen和Herbert Boyer完成了基因工程发展史上第一个成功的克隆转化。他们将pSC101和R6-5在体外进行连接，转化大肠杆菌，获得的重组子具有哪些抗生素抗性？
选项：
A:氨苄青霉素
B:四环素
C:卡那霉素
D:氯霉素
答案: 【四环素;
卡那霉素】

6、 问题:基因工程是指在体外将（     ）插入病毒、质粒或其他分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的内，且能稳定地遗传。
答案: 【(以下答案任选其一都对)目的基因;
DNA分子】

7、 问题:基因工程是指在体外将插入病毒、质粒或其他（     ）分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的内，且能稳定地遗传。
答案: 【载体】

8、 问题:基因工程是指在体外将插入病毒、质粒或其他分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的（     ）内，且能稳定地遗传。
答案: 【(以下答案任选其一都对)寄主细胞;
受体细胞】

9、 问题:1972年，Berg领导的研究小组完成了首例DNA体外重组实验，将（     ）的DNA与λ噬菌体的DNA进行重组。
答案: 【(以下答案任选其一都对)猿猴病毒40;
猴空泡病毒40;
SV40;
Simian vacuolating virus 40;
Simian virus 40】

10、 问题:1973年，Stanley Cohen和Herbert Boyer首次实现真核生物基因在原核生物中的表达。他们将非洲爪蟾的（     ）基因与pSC101质粒重组，导入大肠杆菌细胞，并在转化子细胞中检测到了真核生物的RNA。
答案: 【(以下答案任选其一都对)核糖体;
rDNA】

【作业】1. 绪论 第1章思考题

1、 问题:请结合基因工程的概念进行分析：为什么中心法则是基因工程诞生的理论基础？
评分规则: 【 根据中心法则，遗传信息的传递方向是DNA-RNA-蛋白质。将从供体中分离的目的基因导入受体细胞之后，有可能转录产生RNA，进一步翻译产生蛋白质，进而获得蛋白质产物或者改变受体细胞的性状。
】

2、 问题:阅读教材1.5.1，说明1977年SMT、1978年胰岛素、1981年干扰素、1983年β干扰素和1985年α干扰素等的供体、载体和受体分别是什么。教材中不明确的可答“未知”。
评分规则: 【 1977年SMT。供体：人（1分）；载体：某种质粒（不评分）；受体：大肠杆菌（1分）。
1978年胰岛素。供体：老鼠（1分）；载体：含有青霉素酶基因的某种载体（不评分）；受体：大肠杆菌（1分）。
1981年干扰素。供体：人（1分）；载体：未知（不评分）；受体：酵母（1分）。
1983年β干扰素。供体：人（不评分）；载体：杆状病毒（1分）；受体：昆虫细胞（1分）。
1985年α干扰素。供体：人（不评分）；载体：杆状病毒（1分）；受体：家蚕（1分）。
】

3、 问题:浏览补充材料isaaa-brief-53-2017.pdf的图1、图2、图16、图17、图18及其对应的正文，用你自己的话简要介绍全球转基因农作物生产概况。
评分规则: 【 1, 2017年全球转基因农作物栽培面积为189.8百万公顷（百万公顷=万平方公里），相当于中国陆地面积的1/5，略等于云南、贵州、四川、重庆、湖南、湖北、河南、河北等8省市面积之和。总趋势在增加，但近年来增速放缓。2，24个国家在种植，其中美国、巴西、阿根廷、加拿大、印度等5国的栽培面积之和约为全球栽培面积的91%。3，转基因大豆、玉米、棉花、油菜等4种作物的栽培面积之和约为所有转基因农作物栽培面积的99%，其中转基因大豆独占50%。4，80%的棉花是转基因棉花，77%的大豆是转基因大豆。5，商业化生产的转基因农作物的主要性状是抗除草剂、抗虫、或者既抗除草剂又抗虫。
】

4、 问题:实验室的物理防护分为P1~P4四个不同等级，简要说明之。
评分规则: 【 P1级实验室为一般的装备良好的普通微生物实验室；P2级实验室是在P1的基础上添加负压的安全操作柜；P3级实验室是全负压实验室并同时安装安全操作柜；P4级实验室具有最高安全防护措施，要求实验室的隔离及研究者与细菌的接触隔离等。
】

5、 问题:收集目前已经报道的基因工程安全性的事例，结合其中的部分事例谈谈你对基因工程安全性的认识。
评分规则: 【 评分主要依据答题态度，以及给出的答案是否符合生物学基础知识，是否具有科学思维。基因工程为解决一些重要问题展现了乐观的前景。重组DNA生物体的意外扩散，可能会出现不同程度的潜在危险。即便是采取最严格的控制条件，其潜在危险性仍然很大。基因工程药物的安全性。转基因植物的环境安全性和食品安全性。转基因动物的安全性。重组DNA上来自于病毒的元件。抗生素抗性基因。目的基因是否为致病因子。等等。
】

【作业】2. 基因工程基本技术原理 第2章思考题

1、 问题:简述凝胶电泳技术的基本原理。
评分规则: 【 ①生理条件下，核酸等生物大分子带负电荷。②带电荷的分子，在电场中会以一定的速度向与其电荷性质相反的方向移动。③带电分子在电场作用下的迁移速度，与电场强度成正比，与荷质比成正比，与摩擦系数成反比。④摩擦系数与分子的大小、形状以及介质的粘度有关。⑤分子越大、结构越疏松、介质粘度越高，则摩擦系数越大，电泳迁移率低；反之，分子越小、结构越紧密、介质粘度越第，则摩擦系数越小，电泳迁移率高。
】

2、 问题:如何应用PCR诱变技术，在目的基因序列内部引入点突变？
评分规则: 【 ①设计4条引物，包括目的基因两个末端序列的上游引物（Pa）和下游引物（Pc），以及在突变位点的下游引物（Pb）和上游引物（Pb’）。②Pb和Pb’序列完全反向互补，含有突变碱基。③利用Pa和Pb进行PCR扩增，获得带突变的目的基因的5’端片段。④利用Pb’和Pc进行PCR扩增，获得带有突变的目的基因的3’端片段。⑤以上述PCR产物混合为模板，Pa和Pc引物组合，通过重叠延伸PCR，获得带有突变的全长目的基因。
】

3、 问题:简述反向PCR用途和基本过程。
评分规则: 【 反向PCR是一种用于扩增位于一个已知DNA区段两侧的未知DNA区段的方法。其技术关键是：把线性DNA模板转变成环形分子，使引物的外侧序列 “转变” 成内侧序列。其基本过程是：①根据已知DNA区段设计两条引物，引物方向与常规PCR相反，其3’端指向未知DNA区段。②选择一种在已知DNA区段没有切点的限制酶对模板DNA进行切割。③用DNA连接酶将前述被限制酶切割后的DNA连接成环状。④以上述环状DNA为模板，通过PCR扩增出的产物即为已知DNA区段两侧的未知DNA区段。
】

4、 问题:某次PCR未能成功扩增目的片段，试分析可能的原因。
评分规则: 【 1，配制PCR体系时是否出错，比如说，少加了某一种成分；2，PCR反应过程中，仪器是否出现故障；3，DNA聚合酶是否失活（如反复冻融，或者长时间常温、高温放置等。一般从试剂公司购买PCR中使用的酶，同时配备优化了的缓冲液和dNTP等，所以一般不需考虑pH值、镁离子、dNTP浓度等。但是，缓冲液等成分也需要低温冷冻保存，尽量避免反复冻融）；4，模板DNA是否降解，或者含有EDTA、酚类、蛋白酶等杂质；5，模板DNA浓度是否太高；6，引物是否与模板匹配；7，引物之间或引物内部是否存在多个碱基的互补匹配；8，复性温度是否太高（一般设置为引物Tm值-2，但Tm是根据经验公式计算出来的，可能会有偏差）；9，延伸时间是否太短；10，PCR管密封性不好，反应过程中水分蒸发；……
】

5、 问题:简述Sanger双脱氧链终止测序技术的原理、过程及其改进。
评分规则: 【 Sanger双脱氧链终止法测序反应过程实质上是DNA的合成过程，在反应体系中加入少量ddNTP，新合成的DNA链的终止位点是随机的，但其终止点的碱基种类是特定的。该方法在建立之初，采用放射性标记引物的方法，设置一套4组反应。在4组反应中，除模板、引物、酶、dNTP等共有成分之外，分别添加少量不同的ddNTP，使新生链随机终止。同一组反应中，新生链的长度多样，但具有相同的碱基末端。反应终止后，将4组反应产物分别加样于聚丙烯酰胺凝胶中电泳，经放射自显影，读取DNA序列。1985年，将引物的放射性标记改为荧光标记，4组反应中除ddNTP的种类不同之外，引物的标记基团也不同，但标记基团能与ddNTP的种类一一对应。4组反应产物可混合电泳，激光探头直接读胶，从而实现了读片过程的自动化。1987年，将荧光标记引物改为荧光标记终止底物（ddNTP），使测序反应不再需要一套4组反应，而只需1组反应，简化了测序反应步骤。90年代中期，集束化的毛细管凝胶电泳代替了传统的垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳，大大增加了测序的通量。另外，测序酶的优化、激光激发技术的发展、光学探测系统的改进等，使得DNA测序的精确性和读长大大提高。
】

【作业】3. 基因工程的工具酶 第3章思考题

1、 问题:简述限制性内切核酸酶的命名系统。
评分规则: 【 ①用属名的第一个大写字母和种名的前两个小写字母，组成3个斜体字母的略语，表示寄主菌的物种名称。如，流感嗜血杆菌用Hin表示。②用一个正体字母代表菌株或型。如，流感嗜血杆菌Rd菌株用d表示。③如果一种寄主菌株具有几个不同的限制-修饰体系，则以罗马数字表示。
】

2、 问题:图示载体和目的基因，分别进行A、B、C三种操作，其最终结果分别是什么？有何差别？A：用BamHⅠ分别酶切载体和目的基因，凝胶电泳，凝胶纯化DNA片段，将两种DNA片段混合后用T4 DNA连接酶连接。B：用BamHⅠ分别酶切载体和目的基因，对酶切后的载体片段进行碱性磷酸酶处理，凝胶电泳，凝胶纯化DNA片段，将两种DNA片段混合后用T4 DNA连接酶连接。C：用BamHⅠ分别酶切载体和目的基因，对酶切后的载体片段和目的基因片段均进行碱性磷酸酶处理，凝胶电泳，凝胶纯化DNA片段，将两种DNA片段混合后用T4 DNA连接酶连接。
评分规则: 【 A：连接产物中有一定比例的目的基因与载体连接形成的环状重组DNA分子；同时，含有大量载体自身环化、目的基因自身环化形成的环状DNA分子；少量载体自身多次连接形成的二聚体、多聚体，目的基因自身多次连接形成的二聚体、多聚体，以及载体和目的基因之间多次连接形成的杂合多聚体。当然，还可能有部分目的基因片段或载体片段未发生任何连接反应，仍以其在连接反应体系中的初始状态保留在连接产物中。B：连接产物中，目的基因与载体连接形成环状重组DNA分子的概率比A方案高；理论上不含有载体自连形成的环状分子或多聚体；还含有目的基因自身多次连接形成的二聚体、多聚体，以及部分目的基因片段或载体片段未发生任何连接反应，仍以其在连接反应体系中的初始状态保留在连接产物中。C：理论上不会发生任何连接反应，目的基因片段或载体片段仍以其在连接反应体系中的初始状态保留在连接产物中。
】

3、 问题:某同学用5′-GCGGAATTCATGGAGCACAATTACCTCCGTT-3’和GAAGGATCCTTAGTCCTGACCAAGATGGT作为引物，通过PCR获得了目的基因，进一步通过EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切、与质粒载体连接、转化大肠杆菌，获得阳性重组子（含目的基因与载体的重组DNA的大肠杆菌细胞）。但是，从阳性重组子中提取质粒-酶切-电泳的结果如图，注意，泳道1、2为参考标准；泳道3~6为预期的理论结果；泳道7~10为实际试验结果。请说明试验结果，并分析原因。（引物序列中，下划线标示限制酶识别位点，粗体字标示起始密码子和终止密码子，斜体部分为答题线索之一，另一答题线索：EcoRⅠ在酶用量过高、甘油含量过高、pH值过高等条件下容易出现星号活性）
评分规则: 【 试验结果说明：1，该同学提取的质粒，与理论结果一致，大小相同，均为超螺旋结构，质量较好。2，根据理论结果，重组质粒的大小约为4000 bp（3000~5000 bp，见EcoRⅠ或BamHⅠ单酶切结果）。实际结果中，BamHⅠ单酶切结果与理论结果一致，说明该同学提取的重组质粒能被BamHⅠ切为线性。3，实际结果中，EcoRⅠ单酶切结果与理论结果不一致，而与未经酶切的重组质粒的电泳迁移率相当，说明该同学提取的重组质粒不能被EcoRⅠ切为线性。4，根据理论结果，载体DNA长度约为3000 bp，目的基因长度约为1000 bp。实际结果与理论结果不一致，而与单酶切的结果相当，再次说明该同学提取的重组质粒不能被EcoRⅠ切为线性。原因分析：该同学在对PCR产物进行酶切时，可能由于EcoRⅠ酶用量过高、甘油含量过高或pH值过高，出现星号活性，导致其在ATG下游8~11位的AATT处产生非特异性切割。这种非特异性切割产生的目的基因片段，在后续连接反应中能与正常酶切和纯化的载体片段重组。在提取质粒之后，采用了标准的酶切条件，即未出现酶用量过高、甘油含量过高、pH值过高等情况，因此不能被EcoRⅠ切开。总之，该同学构建的重组质粒很可能缺失了一段目的基因片段“ATGGAGCAC”，导致实验失败。（本题目根据我实验室一个学生经历的真实案例，略有修改，后来的测序验证果真如此，因此该生实验失败，需要从头再来。）
】

4、 问题:某同学用5′-GCGTCTAGATCAGCACAATTACCTCCGTT-3’和GAAGGATCCTTAGTCCTGACCAAGATGGT作为引物，通过PCR获得了目的基因，进一步通过XbaⅠ和BamHⅠ双酶切、与质粒载体连接、转化大肠杆菌，获得阳性重组子（含目的基因与载体的重组DNA的大肠杆菌细胞）。但是，从阳性重组子中提取质粒-酶切-电泳的结果如图，注意，泳道1、2为参考标准；泳道3~6为预期的理论结果；泳道7~10为实际试验结果。请说明试验结果，并分析原因。（引物序列中，下划线标示限制酶识别位点，粗体部分为答题线索；大肠杆菌菌株DH5α含有dam甲基化酶，识别GATC并对第2位的A进行甲基化修饰；XbaⅠ的活性受识别位点出的甲基化影响，而BamHⅠ不受甲基化影响）
评分规则: 【 试验结果说明：1，该同学提取的质粒，与理论结果一致，大小相同，均为超螺旋结构，质量较好。2，根据理论结果，重组质粒的大小约为4000 bp（3000~5000 bp，见XbaⅠ或BamHⅠ单酶切结果）。实际结果中，BamHⅠ单酶切结果与理论结果一致，说明该同学提取的重组质粒能被BamHⅠ切为线性。3，实际结果中，XbaⅠ单酶切结果与理论结果不一致，而与未经酶切的重组质粒的电泳迁移率相当，说明该同学提取的重组质粒不能被XbaⅠ切为线性。4，根据理论结果，载体DNA长度约为3000 bp，目的基因长度约为1000 bp。实际结果与理论结果不一致，而与单酶切的结果相当，再次说明该同学提取的重组质粒不能被XbaⅠ切为线性。原因分析：该同学使用的引物5′-GCGTCTAGATCAGCACAATTACCTCCGTT-3’上，XbaⅠ识别位点（TCTAGA）与dam甲基化酶的识别位点（GATC）重叠。目的基因的PCR产物由体外制备，因此不会发生甲基化，能被XbaⅠ切开。野生型载体虽然从大肠杆菌细胞中提取，但不含有完整的GATC位点，因此也不会发生甲基化，能被XbaⅠ切开。但是，二者连接重组、导入大肠杆菌细胞之后，因为有GATC位点的存在，其A被dam甲基化酶修饰，导致重组质粒不能被XbaⅠ切开。虽然该酶切鉴定结果不太理想，但通过分析原因，可判断该生构建的重组质粒大概率是正确的，只要后期测序验证是正确的，便可以用于后续实验。（本题目根据我实验室另一个学生经历的真实案例，略有修改）。
】

5、 问题:假如你需要将图示目的基因与pAB123载体重组，并使目的基因的起始密码子靠近载体上的启动子。一个简单的方法就是，在引物的5’末端添加限制酶识别位点，通过PCR在目的基因两端引入不同的限制酶识别位点，然后通过限制酶组合同时酶切目的基因和载体，再进行连接、转化和筛选鉴定。但有一些限制因素：1，载体上只有BamHⅠ和HindⅢ等两个限制酶识别位点；2，目的基因内部有一个BamHⅠ识别位点，没有HindⅢ位点。根据你所学的基因工程知识，设计几套可行的实验方案。
评分规则: 【 1，简单粗暴的方法：在目的基因两端都引入HindⅢ位点，然后采用HindⅢ分别酶切目的基因和载体，并对载体片段进行碱性磷酸酶处理，再将二者混合，连接、转化大肠杆菌、鉴定重组子，最后通过测序，找到目的基因起始密码子靠近载体上启动子的重组子。理论上，目的基因正向插入载体和反向插入载体的比例为1:1，因此只要重组子数目足够，定能完成实验。2，利用同尾酶。在目的基因上游添加BclⅠ、BglⅡ或XhoⅠ（不能用Sau3AⅠ，why?），下游添加HindⅢ；对目的基因和载体采用不同的限制酶组合进行双酶切；再将二者混合，连接、转化大肠杆菌、鉴定重组子。3，不完全酶切。在目的基因上游引入BamHⅠ，下游引入HindⅢ。目的基因先用HindⅢ充分酶切，然后添加少量BamHⅠ酶切很短的时间（如1分钟），电泳后回收长度为1500 bp的DNA片段。载体正常酶切。再将二者混合，连接、转化大肠杆菌、鉴定重组子。4，利用重组PCR。利用重组PCR将目的基因内部的BamHⅠ突变（不能影响蛋白质序列），然后在目的基因上游引入BamHⅠ，下游引入HindⅢ。再正常酶切、连接、转化大肠杆菌、鉴定重组子。……
】

【作业】4. 基因工程的克隆载体 第4章思考题

1、 问题:作为基因克隆的载体应具备哪些基本条件？
评分规则: 【 1）容易进入宿主细胞，而且进入效率越高越好；2）能在宿主细胞中复制繁殖，而且最好要有较高的自主复制能力；3）容易插入外来核酸片段，且插入后不影响其进入宿主细胞和在细胞中复制；4）自身分子质量小，拷贝数高；5）必须带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。
】

2、 问题:简述ColE1质粒的复制启动过程，并回答：如何改造ColE1的复制子以提高质粒拷贝数？
评分规则: 【 1）从Ori上游555 bp处起始，转录合成RNAII分子。RNAII可以折叠形成三叶草结构，与DNA紧密结合。2）RNaseH在Ori处切断RNAII分子，DNA聚合酶I以此为引物开始复制ColE1质粒。3）在RNAII基因的反义链上存在另一个基因，其转录产物称为RNAI，可以与RNAII结合。二者结合后，RNAII不能形成三叶草结构，不能和DNA结合，因此DNA复制的起始被抑制。4）Ori下游400 bp处，有一个基因编码长度为63个氨基酸残基的小蛋白质，即ROP蛋白，可促进RNAI与RNAII的结合，负调控质粒的复制。从以上过程可以看出，在RNAI和RNAII配对区域引入突变，使二者的相互作用减弱，和/或敲除ROP基因，都可以使RNAI和RNAII之间的相互作用减弱，从而增加质粒的拷贝数。
】