基因工程原理复习提纲.docVIP

《基因工程原理》复习提纲 第一讲基因工程的分子遗传学基础 1. 表观遗传学： 它是专门研究在生命体发育与分化过程中，导致表型性状特征发生改变，而相应基因的核苷酸序列却没有变化的特殊的遗传现象。这种只对表型有影响但并不导致基因型改变的类型独特的遗传变化，叫做表观遗传改变（epigenetic change）。 2. 内含肽、外显肽及蛋白质剪接： 有些前体蛋白质多肽链内部，存在一种临时性的肽段或称间插序列。在蛋白质翻译后加工过程中，这些内部肽段经过非酶催的转肽反应被剪除掉，而其两侧的多肽段便会连接成为具功能活性的成熟的蛋白质多肽。这种新近发现的蛋白质翻译后加工的方式，称为蛋白质剪接。其中被剪除掉的内部肽段称为内含肽（intein），而被保留在成熟蛋白质中的两侧肽段称为外显肽（extein）。 3.基因工程诞生的理论基础和技术基础是什么？ （1） 理论基础： （a）上世纪40年代明确了遗传物质携带者是DNA，而不是蛋白质;明确了基因的载体。 （b）上世纪50年代相继揭示了DNA双螺旋结构模型和半保留复制机理，从而解决了基因的复制。 （c）上世纪50 世纪末和60年代初相继提出了中心法则和操纵子学说并成地破译了遗传密码子，从而解决了遗传信息的流向和基因表达问题。 （2） 技术基础： （a）DNA分子的体外切割与连接技术; （b）DNA测序技术; （c）基因克隆的载体的发展与应用; （d）大肠杆菌的转化技术; （e）琼酯糖凝胶电泳技术; （f）核酸杂交技术。 4.生命有机体遗传信息的三个层次？ （1）第一层次是由编码蛋白质的基因组成，如人类基因组的基因编码序列占总DNA序列的不到2%； （2）第二层次：仅由编码RNA而不编码蛋白质的基因组DNA组成。这一部分DNA叫做非编码的DNA，它的转录产物称为非编码的RNA（不包括tRNA、rRNA和snoRNA），其相应的基因称为RNA基因。这类基因隐藏在巨大的非编码的染色体DNA序列当中。因此过去亦被称为隐藏基因（cryptic gene）； （3）第三层次：表观遗传信息层（epigenetic layer of information）。 它贮藏于围绕在DNA分子周围并与DNA结合的蛋白质及其他化学物质中。表观遗传信息如同RNA基因一样令人兴奋，甚至比RNA基因更为重要。 5. 一种基因产生多种蛋白质的原因分析 答：主要原因： （1）许多基因都拥有多个启动子。在人类基因组中，至少有一半以上的基因都具 有多个启动子。在真核断裂基因的转录过程中，可变启动子的使用常常涉及到位于转录起点的可变首位外显子（alternative first exon）。可变启动子的不同成员，驱动从相应的可变首位外显子开始转录反应。已经对有些基因的可变首位外显子作了全阵列（whole arrays）分析，结果证明每个可变首位外显子都具有一个自身专有的启动子。可变的首位外显子的不同产生的蛋白质产物不同； （2）初级转录本的可变剪接可产生多种蛋白。可变剪接（alternative splicing）又称为差异剪接（differential splicing）或可变mRNA剪接。这是指真核断裂基因初级转录本，在不同类型的或处于不同发育阶段的细胞中发生的不同形式的剪接作用。结果生成具有不同序列结构特征、并编码不同蛋白质异形体的成熟的mRNA分子。因此说，可变剪接可以使同一个基因的初级转录本，最终翻译出多种不同功能的蛋白质分子。以果蝇Dscam基因为例，可形成38016种蛋白质异形体。可见可变剪接是造成一种基因多种蛋白质现象的另一种重要原因。 次要原因： （3）RNA的编辑；致使mRNA分子核苷酸序列的结构出现了变化。此种RNA编辑具有多种不同的效应，诸如产生出新的起始密码子、终止密码子或是造成多肽链编码序列出现变化。因此，RNA编辑的结果，改变了源自基因DNA模板链的遗传信息，翻译出不同于基因原来编码的新的蛋白质多肽。 （4）基因重排均可产生不同的蛋白。由于基因区段转位作用或随机连接造成的基因可变区固有排列顺序的改变的基因重排（gene rearrangement）或DNA重排，可使基因产生不同的蛋白。 6. 基因工程的三个主要优点： 第一，具有跨越天然物种屏障的能力，可以把来自不同物种的DNA（基因）转移到与其毫无亲缘关系的新寄主细胞中进行复制与表达。这意味着应用基因工程技术有可能按照人们的主观愿望和社会需求，创造出自然界原本并不存在的新的生物类型。 第二，能够使特定的DNA片段或目的基因在大肠杆菌寄主细胞中大量扩增。如此人们便能够制备到大量纯化的特定DNA片段或目的基因，从而极大地促进了有