内容发布更新时间 : 2024/12/23 12:25:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

因为缺少一种淀粉分支酶（SBE）所致。SBE控制淀粉分支点的形成，rr豌豆的SBE不正常，带有一段0.8kb的插入片段，结果形成异常mRNA，不能形成淀粉分支酶。在种子发育过程中，不能合成淀粉导致积累蔗糖和大量的水分。随着种子的成熟，皱粒基因型（rr）种子比圆粒基因型种子失水快，结果形成皱粒种子表现型。而F1圆粒（Rr）杂合体中，有一个正常的R基因，可以产生SBE酶，能够合成淀粉，表现为圆粒。本例说明R与r基因控制豌豆子粒的性状不是直接的，而是通过指导淀粉分支酶的合成间接实现的。

6.试说明正调控与负调控的区别。

答：转录水平的调控通常可归为正调控与负调控两种。正调控与负调控并非互相排斥的两种机制，而是生物体适应环境的需要，有的系统既有正调控又有负调控。

正调控是经诱导物诱导转录的调控机制。诱导物通常与蛋白质结合，形成一种激活子复合物，与基因启动子DNA序列结合，激活基因起始转录，使基因处于表达的状态；负调控是细胞中阻遏物阻止基因转录过程的调控机制。阻遏物与DNA分子的结合，阻碍RNA聚合酶转录，使基因处于关闭状态。

真核生物以正调控为主；原核生物以负调控为主。

降解代谢途径中既有正调控又有负调控；合成代谢途径中通常以负调控来控制产物自身的合成。

7.假设Ｒ基因编码的蛋白质，是S基因转录的负调控子。试问 ⑴. 在R-突变体中S基因是否转录？⑵. 如果R基因产物是S基因转录的正调控子，结果又有什么不同？

答：(1)在R-突变体中S基因是否转录有两种情况：如果S基因转录属负调控系统，则在R-突变体中，S基因转录；如果S基因转录既有负调控又有正调控来共同控制，则该突变体中，尽管基因失活，如无正调控开启，仍无法转录基因。

(2) 如果R基因产物是S基因转录的正调控子，则在该突变体中，R基因失活，则无正常的正调控因子，转录系统不开启，基因S不转录。

8.试述乳糖操纵元模型。

答：1961年，Jacob F.和Monod J.的乳糖操纵元模型：乳糖操纵元阐述的是一个基因簇内结构基因及其调控位点的表达调控方式。包括编码乳糖代谢酶的3个结构基因及其邻近的调控位点，即一个启动子和１个操纵子，还有位于上游的抑制基因。大肠杆菌乳糖代谢的调控需要三种酶参加：①.β-半乳糖酶由结构基因lacZ编码，将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖；②. 渗透酶由结构基因lacY编码，增加糖的渗透，易于摄取乳糖和半乳糖；③. 转乙酰酶由结构基因lacA编码，β-半乳糖转变成乙酰半乳糖。三个结构基因受控于同一个调控系统，大量乳糖时，大肠杆菌三种酶的数量急剧增加，几分钟内达到千倍以上，这三种酶能够成比例地增加；乳糖用完时，这三种酶的合成也即同时停止。

在乳糖操纵元中，lacI基因编码一种阻遏蛋白，该蛋白至少有两个结合位点，一个与DNA结合，另一个与乳糖结合。当没有乳糖时，lacI基因产生的阻遏蛋白，结合在操纵子位点的DNA序列上，阻止RNA聚合酶起始转录结构基因。在有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合，使其空间构型发生改变，而不能与操纵子DNA结合，这样RNA聚合酶起始转录结构基因，产生乳糖代谢酶，开始代谢乳糖。因此乳糖操纵元是一种负调控机制。

9.指出下列每一种部分二倍体 ①. 是否合成β-半乳糖苷酶，②. 是诱导型还是组成型？（斜线左侧是质粒基因型，右侧是染色体基因型）

(1)lacZ＋lacY-/lacZ-lacY＋ (2)lacOClacZ-lacY＋/lacZ＋lacy-

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(3)lacP-lacZ＋/lacOClacZ- (4)lacI＋lacP-lacZ＋/lacI-lacZ＋

答:⑴. lacZ+lacY-/lacZ-lacY+ 质粒DNA能合成β-半乳糖苷酶，是诱导型； ⑵. lacOClacZ-lacY+/lacZ+lacY- 染色体DNA能合成β-半乳糖苷酶，是诱导型； ⑶. lacP-lacZ+/lacOClacZ- 均不能合成β-半乳糖苷酶，是组成型；

⑷. lacI+lacP-lacZ+/lacI-lacZ+ 染色体DNA能合成β-半乳糖苷酶，是组成型。

10.试述色氨酸操纵元和阿拉伯糖操纵元模型。 答：色氨酸操纵元模型

由Jacob F.和Monod J.提出，是具有合成代谢途径典型的操纵元模型。

色氨酸操纵元模型结构，5种结构基因trpE, D, C, B, A编码色氨酸合成有关的5种酶；调控结构：启动子、操纵子、前导序列、弱化子；阻遏物trpR基因：与trp操纵元相距较远。大量色氨酸时，大肠杆菌5种酶的转录同时受到抑制；色氨酸不足时，这5种酶的基因开始转转录。色氨酸：作为阻遏物而不是诱导物参与调控结构基因的转录，因此，trp操纵元是一个典型的可阻遏的操纵元模型（repressible operon）。包括有两类调控机理： (1).阻遏调控

trpR基因编码无辅基阻遏物，与色氨酸结合，产生有活性的色氨酸阻遏物，与操纵子结合，阻止转录；色氨酸不足，阻遏物三维空间结构发生变化，不能与操纵子结合，操纵元开始转录；色氨酸浓度升高：色氨酸与阻遏物结合，空间结构发生变化，可与操纵子结合，阻止转录； (2).弱化子调控

前导序列可翻译出一段14个氨基酸的短肽，在该短肽的第10，11位置上是两个色氨酸的密码子；两个密码子之后是一段mRNA序列，该序列可分为四个区段，区段间可互补配对，形成不同的二级结构。原核生物具有边转录边翻译的特点，前导序列中，核糖体位置将决定形成哪种二级结构，从而决定弱化子是否可形成终止信号。①. 当有色氨酸时，可完整地翻译出短肽，核糖体停留在终止密码子处，邻近区段2位置，阻碍了2，3配对，使3，4区段配对形成发夹结构终止子，RNA酶在弱化子处终止，不能向前移动。②. 如缺乏色氨酸，核糖体到达色氨酸密码子时，由于没有色氨酰tRNA的供应，停留在氨酸密码子位置，位于区段1，使区段2与区段3配对，区段4无对应序列配对呈单链状态，RNA聚合酶顺利弱化子，继续向前移动，转录出完整的多顺反子序列。

阿拉伯糖操纵元模型

阿拉伯糖操纵元是控制分解代谢途径的另一调控系统。其特点是调节蛋白既可以起正调控作用，又可以起负调控作用。

组成结构包括3个结构基因B、A、D和三个调控位点R、O、I，其中R是araC基因编码调节蛋白AraC蛋白，O包括两部分，O1不参与调控、O2是AraC蛋白负调控结合位点，I是调节位点，CAP-cAMP复合物结合位点，AraC蛋白正调控结合位点。

调控调控机理：诱导物阿拉伯糖和cAMP同时存在，阿拉伯糖与araC蛋白复合物结合在Ｉ位点，CAP-cAMP复合物结合I位点，基因转录开启。在没有诱导物阿拉伯糖和cAMP时，AraC蛋白同时与I和O2结合，DNA构型发生改变，形成一个紧密的环结构，抑制表达。

11. 举例说明阻遏物与无辅基阻遏物的区别。

答：阻遏物一般出现在代谢调控途径中，而无辅基阻遏物则出现合成途径中的调控。两者具有明显不同的调控机理：

阻遏物：如在乳糖操纵子模型中的阻遏蛋白，由lacI基因编码，该蛋白至少有两个结合位点，一个与DNA结合、另一个与乳糖结合。当没有乳糖时，lacI基因产生的阻遏蛋白，结合在操

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纵子位点的DNA序列上，阻止RNA聚合酶起始转录结构基因。在有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合，使其空间构型发生改变，而不能与操纵子DNA结合，这样RNA聚合酶起始转录结构基因，产生乳糖代谢酶，开始代谢乳糖。

无辅基阻遏物：如在色氨酸操纵元模型中，trpR基因编码无辅基阻遏物，与色氨酸结合，产生有活性的色氨酸阻遏物，与操纵子结合，阻止转录；色氨酸不足，阻遏物三维空间结构发生变化，不能与操纵子结合，操纵元开始转录；色氨酸浓度升高：色氨酸与阻遏物结合，空间结构发生变化，可与操纵子结合，阻止转录；

12. 说明下例每种酵母菌单倍体细胞的交配型表型。

(1)一个基因型为MATa MATα交配型基因的重复突变体。 (2)一个MATa细胞中HMLα盒的缺失突变体。

答：(1)在这个重复突变体中，MATa基因可以通过HMLα沉默子的同源重组，而转变成MATα，形成2份MATα交配型基因，表现为交配型α。同样，突变体中MATα可通过HMRa盒的同源重组作用，转变成MATa交配型基因，表现为交配型a。

(2)交配基因型MATa向MATα的转变，必须通过细胞中HMLα盒的同源重组才能产生，而HMLα盒的缺失则阻断了这一过程，因此该交配型表型只能为a型。

13. 举例说明激素对基因表达的调控作用。

答：双翅目昆虫幼虫唾腺细胞内有巨大的唾腺染色体，在幼虫发育的不同阶段，一至数个横纹带发生疏松（puff），即染色质线高度松散。疏松区出现大量的新合成的mRNA，疏松区出现的时间和部位随着发育阶段而顺序消长。以果蝇唾腺染色体为例：三龄前期，第三染色体不出现疏松区；三龄后期，74区EF段、75区B段、78区D段出现疏松区；前蛹期，以上三个疏松区消失，71区C-E段出现疏松区；成蛹期，71区C-E段出现疏松区消失，74区EF段、75区B段又出现疏松区；以上说明74区EF段、75区B段基因与幼虫的蜕皮和化蛹有关。

, 74区EF段、75区B段在幼虫蜕皮时发生疏松是和幼虫体内分泌蜕皮激素有关。蜕皮激素是一种类固醇（steroid）化合物，由幼虫前胸腺分泌，传送到虫体各部分，引发74区EF段、75区B段的基因转录，导致幼虫蜕皮。胸腺结扎试验，说明了蜕皮激素对唾腺染色体的疏松区开启的作用。在三龄早期用尼龙绳将唾腺部分紧紧扎起，结果被结扎的前半部分受到蜕皮激素的作用，提前化蛹，而后半部分仍为幼虫。唾腺细胞检查发现，前半部分唾腺细胞中第三染色体上74区EF段、75区B段、78区D段出现疏松，而后半部分唾腺细胞中第三染色体上相应部位没有出现疏松。说明蜕皮激素引起这些部位基因的活性。

类固醇是疏水性强的化合物，可经扩散通过质膜进入细胞。在细胞内类固醇与其受体结合成二聚体，这种二聚体一旦与目的基因启动子结合，就可直接启动目的基因的转录。

第九章 基因工程和基因组学

1．什么是遗传工程？它在理论上和实践上有什么意义？

答：遗传工程是将分子遗传学的理论与技术相结合，用来改造、创建动物和植物新品种、工业化生产生物产品、诊断和治疗人类遗传疾病的一个新领域。

广义的遗传工程包括细胞工程、染色体工程、基因工程、细胞器工程等。狭义的遗传工程即是通常讲的基因工程。本章只涉及狭义的遗传工程，即基因工程。

理论意义：遗传工程（基因工程）中的DNA重组主要是创造自然界中没有的DNA分子的新组合，这种重组不同于精典遗传学中经过遗传交换产生的重组。

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实践意义：遗传工程（基因工程）技术的建立，使所有实验生物学领域产生巨大的变革。在工厂化生产药品、疫苗和食品；诊断和治疗遗传疾病；培养转基因动植物等方面都有非常重大的意义，即基因工程技术已广泛用于工业、农业、畜牧业、医学、法学等领域，为人类创造了巨大的财富。（详见第10题）。

2．简述基因工程的施工步骤。

答：基因工程的施工由以下这些步骤： ⑴.从细胞和组织中分离DNA；

⑵.利用能识别特异DNA序列的限制性核酸内切酶酶切DNA分子，制备DNA片段；

⑶.将酶切的DNA片段与载体DNA（载体能在宿主细胞内自我复制连接），构建重组DNA分子；

⑷.将重组DNA分子导入宿主细胞，在细胞内复制，产生多个完全相同的拷贝，即克隆； ⑸.重组DNA随宿主细胞分裂而分配到子细胞，使子代群体细胞均具有重组DNA分子的拷贝；

⑹.从宿主细胞中回收、纯化和分析克隆的重组DNA分子；

⑺.使克隆的DNA进一步转录成mRNA、翻译成蛋白质，分离、鉴定基因产物。

3．说明在DNA克隆中，以下材料起什么作用。

(1)载体；(2)限制性核酸内切酶；(3)连接酶；(4)宿主细胞；(5)氯化钠

答：⑴. 载体：经限制性酶酶切后形成的DNA片段或基因，不能直接进入宿主细胞进行克隆。一个DNA片段只有与适合的载体DNA连接构成重组DNA后，在载体DNA的运载下，才可以高效地进入宿主细胞，并在其中复制、扩增、克隆出多个拷贝。可作为DNA载体的有质粒、噬菌体、病毒、细菌和酵母人工染色体等。

⑵. 限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶是基因工程的基石。在细菌中这些酶的功能是降解外来DNA分子，以限制或阻止病毒侵染。这种酶能识别双链DNA分子中一段特异的核苷酸序列，在这一序列内将双链DNA分子切断。

⑶. 连接酶：将外源DNA与载体相连接的一类酶。 ⑷. 宿主细胞：能使重组DNA进行复制的寄主细胞。

⑸. 氯化钠：主要用于DNA提取。在pH为8左右的DNA溶液中，DNA分子是带负电荷的，加入一定浓度的氯化钠，使钠离子中和DNA分子上的负电荷，减少DNA分子之间的同性电荷相斥力，易于互相聚合而形成DNA钠盐沉淀。另外，氯化钠也是细菌培养基的成分之一。 4．有一个带有氨苄青霉素和四环素抗性的质粒，在其四环素抗性基因内有一个该质粒惟一的EcoRI酶切点，今欲用EcoRI位点克隆果蝇DNA，构建一个基因库，连接的产物转化大肠杆菌菌株DH5 ，试问：⑴. 在培养基中加入哪一种抗生素用于选择阳性克隆？⑵. 对哪一种抗生素有抗性的质粒携带外源果蝇DNA片段？⑶. 如果有的克隆可抗两种抗生素，如何解释？ 答：⑴.在培养基中加入四环素结合影印法可用于选择阳性克隆。 ⑵.对氨苄青霉素有抗性的质粒携带外源果蝇DNA片段。

⑶.这种克隆是没有受到EcoRI酶解的原始质粒或这些克隆都是自连形成的非重组体。 5．在构建一个真核生物核DNA库时，需要考虑哪些因素？

答：核基因库是将某一生物的全部基因组DNA酶切后与载体连接构建而成的。通常方法是，尽量提取大分子量的核DNA，用限制性酶酶切后，分离选择具有一定长度（大于15kb）的

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DNA片断，与适宜的载体连接构成重组DNA分子，根据所用的载体，选择相应的宿主细胞用于克隆。若载体是质粒，则将连接的重组DNA分子转化感受态细胞，收集所有的菌落即成为质粒基因库。如果载体是噬菌体或粘粒（cosmid），则将重组DNA分子体外包装成噬菌体后，感染细菌细胞，将所得到的所有重组噬菌体集中即是基因库。如果载体为BAC或YAC，将重组人工染色体导入相应的宿主细胞，收集得到的所有细胞即成为基因库。

真核生物的核DNA大，因此在构建核基因库时，通常要选择能够接受较大片段的载体，以减少克隆数量。若构建的基因库是以分离结构基因为主要目的的，通常选用λEMBL，λGEM，或粘粒。而那些将用于基因组作图和分析的基因库，则多选择BAC或YAC为载体。

6．根据下列凝胶电泳分析的结果，构建一个限制性酶图谱，并表明酶切位点及片段的碱基数，片段总长度为1300bp。电泳分析结果如下： 内切酶 I II I和II DNA片段长度 350，950 200，1100 150，200，950 答：限制性酶切图谱从左到右是，200个碱基对位置是酶II的切点；350个碱基对位置是酶I的切点；图谱总长是1300个碱基对。

7．在下列6种限制性酶图谱中，有一种排列方式与凝胶电泳的带型是一致的。3种酶分别是：E： EcoRI、N：NcoI、A：AatII。

试回答：⑴.根据电泳中DNA带型，选择正确的图谱并说明原因。

⑵.在将这块凝胶转移后进行Southern杂交分析，带星点的是与pep基因杂交的信号带，说明pep在图谱中的位置。

答：⑴.从上到下的第五条应该为正确的图谱，因为经过上述三种酶切后，与左面的电泳图完全一致。

⑵.根据Southern结果和酶切图的位置，pep应该在第五条图谱的3与4之间。

8．简述将除草剂基因转移到植物基因组的过程。 答：以农杆菌介导为例，说明这一过程。

⑴.在无菌的组织培养下，从植物体的种子或无性器官建立高效的再生体系；

⑵.依据植物的种类，选择合适的质粒载体，将抗除草剂的基因连接到载体上，再将质粒引进根癌农杆菌；

⑶.植物的再生组织与上述农杆菌共同培养；

⑷.经过农杆菌感染的组织在含除草剂的培养基中进行选择； ⑸.抗除草剂的组织再生植株；

⑹.再生植株在温室进行抗除草剂试验；

⑺.有性繁殖的种类还要进行自交、回交测定和纯化。

9．简述基因组遗传图谱与物理图谱的异同。

答：遗传图谱的构建是根据任一遗传性状（如已知的可鉴别的表型性状、多型性基因位点、

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