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园艺生物技术复习题及答案

来源:用户分享 时间:2025/11/5 1:33:39 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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多数克隆载体均带有抗生素抗性基因(抗氨苄青霉素、四环素)。当质粒转入大肠杆菌中后,该菌便获得抗性,没有转入的不具有抗性。但不能区分是否已重组。

在含有两个抗性基因的载体中,如果外源DNA片段插入其中一个基因并导致该基因失活,就可用两个分别含不同药物的平板对照筛选阳性重组子。 如pUC质粒含LacZ基因(编码β半乳糖苷酶)该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色,从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后,LacZ基因不能表达,菌株呈白色,以此来筛选重组细菌。

7、介绍基因工程的宿主细胞必须具备的条件。 ① 便于重组DNA分子的导入;

② 能使重组DNA分子稳定存在于细胞中; ③ 便于重组体的筛选;

④ 遗传性稳定高,易于扩大培养或发酵生长;

⑤ 安全性高,无致病性,不会对外界环境造成生物污染;

⑥ 有利于外源基因蛋白表达产物在细胞内的积累,或促进外源基因的高效分泌表达。 ⑦ 在遗传密码的应用上无明显偏倚性;

⑧ 具有较好的翻译后加工机制,便于真核目的基因的高效表达; ⑨ 在理论研究和生产实践上有较高的应用价值。 综合能力

1、PCR的基本原理?

答:PCR是在试管中进行的DNA复制反应,基本原理是依据细胞内DNA半保留复制的机理,以及体外DNA分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质,人为地控制体外合成系统的温度,以促使双链DNA变成单链,单链DNA与人工合成的引物退火,然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA的合成,即高温变性、低温退火、中温延伸3个步骤构成PCR反应的一个循环,此循环的反复进行,就可使目的DNA得以迅速扩增。DNA模板变性:模板双链DNA?单链DNA,94℃。退火:引物+单链DNA?杂交链,引物的Tm值。引物的延伸:温度至70 ℃左右, Taq DNA聚合酶以4种dNTP为原料,以目的DNA为模板,催化以引物3’末端为起点的5’→3’DNA链延伸反应,形成新生DNA链。新合成的引物延伸链经过变性后又可作为下一轮循环反应的模板PCR,就是如此反复循环,使目的DNA得到高效快速扩增。 2、核酸分子杂交的原理?

答:具有互补序列的两条单链核酸分子在一定的条件下(适宜的温度及离子强度等)碱基互补配对结合,重新形成双链;在这一过程中,核酸分子经历了变性和复性的变化,以及在复性过程中个分子间键的形成和断裂。

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杂交的双方是待测核酸和已知序列。 3、蓝-白筛选的原理?

答:某些质粒带有大肠杆菌的半乳糖苷酶基因片段,在半乳糖苷酶基因的基因区外又另外引入了一段含多种单一限制酶位点的DNA序列。这些位点上如果没有克隆外源性DNA片段,在质粒被导入lac-的大肠杆菌后,质粒携带的半乳糖苷酶基因将正常表达,与大肠杆菌的半乳糖苷酶基因互补,产生有活性的半乳糖苷酶,加入人工底物X-gal和诱导剂IPTG后,出现蓝色的菌落。如果在多克隆位点上插入外源DNA片段,将使lac Z基因灭活,不能生成半乳糖苷酶,结果菌落出现白色。由于这种颜色标志,重组克隆和非重组克隆的区分一目了然。 4、SANGER双脱氧链终止法的原理?

答:DNA链中核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接,合成DNA所用的底物是 2’-脱氧核苷三磷酸。2’,3’ddNTP与普通dNTP不同,它们在脱氧核糖的3’位置缺少一个羟基。在DNA聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的DNA链中,但由于没有3’羟基,不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键,因此,正在延伸的DNA链不能继续延伸。在DNA合成反应混合物的4种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP,链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争,产物是一系列的核苷酸链,其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在4组独立酶反应中分别采用4种不同的ddNTP,结果将产生4组寡核苷酸,它们将分别终止于模板链的A、C、G或T位置。 5、PCR引物设计的基本要求?

答:⑴、引物长度一般为15~30个核苷酸。过短影响PCR的特异性,过长会提高相应退火温度,使延伸温度超过TaqDNA聚合酶最适温度74℃,影响产物的生成。

⑵、引物的碱基尽可能随机,避免出现嘌呤、嘧啶碱基堆积现象。3’端不应有连续3个G和C。否则会使引物和模板错误配对。G+C含量一般占45% -55%。3’端和5’端引物具有相似的Tm值,Tm值计算公式:Tm=4(G+C)+ 2(A+T)

⑶、引物自身不应存在互补序列以避免折叠成发夹结构。引物的连续互补序列,一般不超过3bp。 ⑷、两个引物之间不应存在互补序列,尤其应避免3’端的互补重叠。

⑸、引物与非特异扩增区的序列的同源性不超过70%,引物3’末端连续8个碱基在待扩增区以外不能有完全互补序列,否则易导致非特异性扩增。

⑹、引物3’端碱基是引发延伸的起点,因此一定要与模板DNA配对。引物3’端最佳碱基选择是G和C,形成的碱基配对比较稳定。

⑺、引物与模板结合时,引物的5’端最多可以游离十几个碱基而不影响PCR反应的进行。

⑻、引物的5’端可以修饰,如附加限制酶位点,引入突变位点,用生物素、荧光物质、地高辛标记,加入其它短序列包括起始密码子、终止密码子等

6、什么是DNA重组技术,典型的DNA重组实验的基本步骤?

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DNA重组技术也称为(基因克隆)或(分子克隆 )。最终目的是(把一个生物体中的遗传信息DNA转入另一个生物体)。典型的DNA重组实验通常包含以下几个步骤:

①提取供体生物的目的基因(或称外源基因),酶接连接到另一DNA分子上(克隆载体),形成一个新的重组DNA分子。

②将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存,这个过程称为转化。 ③对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定。

④对含有重组DNA的细胞进行大量培养,检测外援基因是否表达。 7、简单介绍遗传标记的主要类型。

遗传标记(Genetic Markers)是基因型特殊的易于识别的表现形式。它一般具有较强的多态性、表现的共显性、不影响重要的农艺性状和经济方便、易于观察记载等优点。在遗传学的建立和发展过程中起着重要作用。从遗传学的建立到现在,遗传标记的发展主要经历了4个阶段,表现出了4种类型。 ⑴、形态标记(Morphological Markers)

形态标记是指生物的外部特征特性。包括质量性状作遗传标记和数量性状作遗传标记,例如人的肤色、作物的株高、种子的粒形和动物的体重等。它是最早被使用和研究的一类遗传标记。在遗传的分离规律、自由组合定律和连锁交换定律以及群体遗传学和数量遗传学的研究和应用等方面发挥着重要作用。形态学标记研究物种是基于个体性状描述,得到的结论往往不够完善,需生物统计学知识进行严密的分析。 ⑵、细胞标记(Cytological Markers)

细胞标记主要指染色体组型和带型。染色体组型是指生物体细胞所有可测定的染色体特征总称。包括染色体总数、染色体组数、每条染色体大小和形态、着丝点的位置等。

它是物种特有的染色体信息之一,具有很高的稳定性和再现性。对鉴别真假杂种、对研究染色体结构和数目的变异、物种起源和生物的遗传进化等具有重要价值。 ⑶、 生化标记(Biochemical Markers)

生化标记是指生物的生化特征特性,主要包括同工酶和贮藏蛋白两种标记。同工酶是生物体代谢的调节者,与特殊的生理功能和细胞分化相联系,也与基因进化和物种的演变有关,因此,同工酶既可作为生理指标又可作为遗传标记在生物群体的遗传进化和分类研究中广为应用。同工酶研究也有助于探讨生物个体发育过程中基因表达与调控。

⑷、 DNA分子标记(Molecular Markers)

DNA分子标记是能反映生物个体或种群间,基因组中某种差异特征的DNA片段。

此DNA片段是将基因组DNA经过限制性内切酶切割和分子杂交或PCR扩增后在电泳凝胶上(或杂交膜上)检测到的。

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遗传标记的发展随遗传学和科技的发展而发展,总的发展趋势为由低级到高级、由间接到直接、由粗略到精确。上述前3种遗传标记均为以基因表达结果为基础,是对基因的间接反映,第4种标记是DNA水平遗传变异的反映,是对基因的直接反应。

与其它遗传标记相比较,DNA分子标记具有诸多优点:

1)能对生物各发育时期的个体、各组织、器官和细胞进行检测,直接以DNA的形式表现,不受环境影响,不存在基因表达与否的问题;

2)数量丰富,遍及整个基因组,可检测座位几乎无限;

3)遗传稳定,多态性高,自然界存在许多等位变异,无须人为创造;

4)对生物体的影响表现为“中性”,不影响目标性状的表现,和不良性状无必然连锁; 5)多为共显性,能为鉴别纯合基因型和杂合基因型提供完整的遗传信息;

目前分子标记已广泛用于植物分子遗传图谱的构建;植物遗传多样性分析与种质鉴定;重要农艺性状基因定位与图位克隆;转基因植物鉴定;分子标记辅助育种选择等方面。

第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术,包括限制性片段长度多态性标记(Restriction fragment length polymorphism, 简称RFLP标记)、DNA指纹技术(DNA Fingerprinting)、原位杂交(in situhybridization)等;第二类是以聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,简称PCR反应)为核心的分子标记技术,包括随机扩增多态性DNA标记(Random amplification polymorphism DNA, 简称RAPD标记)、简单序列重复标记(Simple sequence repeat, 简称SSR标记)等;第三类是一些新型的分子标记,如:单核苷酸多态性(Single nuleotide polymorphism, 简称SNP标记)、表达序列标签(Expressed sequences tags, 简称EST标记)等。 8、典型的DNA重组实验通常包括哪些步骤?

a、提取供体生物的目的基因(或称外源基因),酶接连接到另一DNA分子上(克隆载体),形成一个新的重组DNA分子。

b、将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存,这个过程称为转化。 c、对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定。

d、对含有重组DNA的细胞进行大量培养,检测外援基因是否表达。

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