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1、基因工程原理总复习提纲第一单元 基因的基本概念和现代概念一、基因与基因工程1. 概述2. 基因工程诞生的理论基础a. 40 年代确定了遗传信息的携带者，即基因的分 子载体是DNA,而不是蛋白质。b. 50年代揭示了 DNA分子的双螺旋结构模型和半 保守复制机理，从而解决了基因的自我复制及传 递;c. 50 年代末和 60 年代初相继提出了 “中心法则” 和操纵子学说并成功地破译了遗传密码，从而阐 明了遗传信息的流向和表达问题。3. 基因工程诞生的技术基础a. DNA分子的切割与连接技术(核酸内切限制酶和 DNA连接酶的发现)；b. 测序技术(DNA核酸序列的结构及分析技术)；c. 克隆载体构建
2、技术 (质粒载体； 噬菌体载体；柯 斯载体；单链噬菌体载体；噬菌粒载体；d. 遗传转化技术(大肠杆菌转化体系)；e. 琼脂糖凝胶电泳技术；f. Southern 杂交技术；4. 基因的定义5. 基因的数量二、基因的命名法1. 通则2. 细菌基因的命名法3. 酵母基因的命名法4. 线虫基因的命名法5. 果蝇基因的命名法6. 植物基因的命名法7. 脊椎动物基因的命名法8. 人类基因的命名法三、基因的结构1. 基因的组成部分a. 编码区(coding region);b. 非编码区(n oncoding region);c. 启动区(promoter region);d. 终止区 9terminat
3、or).2. 原核基因定义原核基因的组成：启动区序列区转录区序列区(5，_ UTR; cDNA序列 区-编码区; 3，_UTR); 终止序列区3. 真核基因定义a. 真核基因特征：真核基因编码区中往往含有非编 码序列的内含子(intron);真核基因是单顺反子，编码 单基因产物;成熟 mRNA 分子的 5-，端有 一个帽的结构, 3， -端有一段 poly(A)尾巴。b. 真核基因的组成：启动子序列区终止子序列区 转录序列区c. 真核基因初级转录本的组成：5, -UTR序列区表达子(exon) 内含子(intron)3， -UTR 序列区d. 真核基因成熟mRNA的结构组成：5-端帽的结 构;
4、5, -UTR;编码序列区;3, -UTR;3,-端 poly(A)尾 巴。四、基因的类型1. 根据拷贝数分类a. 单拷贝基因b. 多拷贝基因2. 根据表达特性分类a. 组成型基因 (Constitutive gene) 又叫看家基因 (Housekeeping gene)b. 诱导型基因(Inducible gene)3. 根据产物类型分类a. 结构基因(Structural gene)b. 调节基因(Regulator gene)4. 根据实验用途分类a. 选择基因(Selectable gene)b. 标记基因(Marker gene)c. 报.告基因(Reporter gene)5.
5、根据排列组合特性分类a. 基因家族(Gene family)b. 基因簇(Gene cluster)c. 弧独基因(Orphons)6. 根据细胞类型分类a. 原核基因(Prokaryotic gene)b. 真核基因(Eukaryotic gene)7. 根据结构特点分类a. 断裂基因(Split gene)b. 移动基因(Movable gene)c. 假基因(Pseudogene)8. 根据序列重复特性分类a. 重叠基因(Overlapping gene)b. 嵌套基因(Nested gene)c. 重复基因(Repeated gene)9. 根据同源性分类a. 同源基因(Ho nolo
6、gouse gene)b. 共生同源基因(Paralogous gene)c. 直向同源基因(O rthologous gene)d. 孤独基因家族(O rphon family)10. 根据碱基突变分类a. 野生型基因(Wild type gene)b. 突变型基因(Mutant type gene)五、基因图与基因作图1. 基因图(gene map)包括：a.遗传图(genetic map)厘摩(centimorgan,cM)遗传图距或是染色体上基因间的距离以摩尔根单位表示(morgan unit),摩尔 根单位等于100%的重组率(交换值)。 1厘摩(cM)则等于1%的重组率。人类基因组
7、1cM相当于1000Kb拟南芥基因组 1cM相当于290Kb蕃茄基因组 1cM相当于750Kb小麦基因组1cM相当于3500Kbb. 物理图(physical map)c. 限制图(restriction map)2.基因作图(gene maping)六、DNA非编码序列的功能1. 中心法则质疑2. RNA的功能a. 假基因的功能b. 反义RNA的功能c. RNA的干扰作用d. 微 RNA(micro RNA)的功能e. 核糖开关3. 表观遗传学a. 遗传印记(Genetic imprinting)b. 遗传印记与遗传性疾病表 观 遗 传 信 息 层 (Epigenetic lager of
8、information) 生命有机体遗传信息的第三层次， 它贮藏在围绕DNA分子周围并与DNA分子结 合的蛋白质及化学物质中，表观遗传信息层可 能比RNA甚基因更为重要。c. 甲基化作用与遗传印记d. 甲基化药物与癌症治疗七、基因扩增1. 基因增加与基因减少2. 基因扩增的五种情况a. PCR 基因扩增b. 克隆基因扩增c. 环境压力基因扩增d. 程 序 基 因 扩 增 (Programmed gene amplipication)e. 生物进化基因扩增八、基因表达1. 正义链与反义链2. 基因表达定义：基因通过DNA的转录和RNA的转译等过程，将其 遗传信息转变成蛋白质(RNA转录本)的过程
9、，叫做 基因表达。3. 基因表达产物a. 有些基因如tRNA基因和rRNA基因最终表达产 物是RNAb. 大部分基因的表达的最终产物是蛋白质4. 基因表达的时空特异性5. 基因表达活性的调控九、基因克隆与基因工程1. 克隆的词义2. 基因克隆与DNA克隆3. 基因克隆的方法a. 互补作用基因克隆b. cDNA克隆c. 基因组DNA克隆d. 基因定位克隆4. 基因克隆与基因分离第二单元 DNA 分子的体外切割与重组一、基因克隆涉及的一些重要的酶1. 核酸酶(Nuclease)a. 核酸外切酶b. 核酸内切酶2. 蛋白酶(Proteinase)3. 基因工程中涉及的主要的酶a. 2 型核酸内切限制
10、酶b. DNA 连接酶(Ligase)c. DNA聚合酶d. 反转录酶(Reverse transcriptase)e. 多核苷酸激酶(Polynucteotide kinase)f. 末端转移酶(Terminal transferase)g. 核酸外切酶(Exonuclease)h. 碱性磷酸酶(Alealine phosphatase)小牛肠碱性磷酸酶(CIP)细菌碱性磷酸酶(B AP)i. Tag DNA 聚合酶(Tag DNA polymerase)二、核酸内切限制酶与DNA分子的体外切割1 . 寄主控制的限制与修饰现象2. 核酸内切限制酶及其类型：1 型核酸内切限制酶2 型核酸内切限
11、制酶3 型核酸内切限制酶3 2 型核酸内切限制酶的特点a 识别序列b. 粘性末端(Cohesive ends)c. 平末端(Blunt ends 或 flush ends)平末端连接方法：T4 DNA连接酶连接法；同聚物加尾法;衔接物(Linker)连接法； DNA接头(Adapter)连接法。4. 同裂酶与同尾酶a. 同裂酶 (Isoschizomers)具有同样的识别位点，产生同样的粘性末端， 但是从不同的细菌中分离出来的类核酸内切限 制酶。b. 同尾酶(Isocaudamers)一组来源不同、识别序列各异，但能够切割形 成相同的粘性末端的核酸内切限制酶。5. 异裂酶(Neoschizom
12、er)这是一组来源不同，但具有相同的识别序列和 不同的切点(cleave point)的核酸内切限制酶。6. 影响核酸内切限制酶活性的因素三、DNA连接酶与DNA分子的体外连接1. DNA 连接酶(DNA ligase)简称连接酶，是指利用ATP分子中的r-磷酸基团为 能量，催化在两条并排 DNA 链的 5，-磷酸基团和 3， -羟基之间或是双链 DNA 单链断裂位置形成一个磷 酸二酯键，而使两个DNA片段共价连接起来的一种 酶。2. DNA分子连接的条件：a.3人端具有一个游离的羟基(-OH);b 另一条 DNA 链的 5， -末端具有一个磷酸基团(-P)；c. 连接反应需ATP的参加。3.
13、 影响DNA分子体外连接反应的因素：ATP 浓度； 连接酶浓度； 反应时间； 反应温度； 插入 片段与载体分子间的摩尔比值。第三单元： 基因克隆的载体一、质粒载体1 质粒载体定义2. 质粒DNA分子的构型及其在凝胶电泳申泳中的位置a. SC构型(双链、共价、闭合的超盘旋DNA)-走在 凝胶最前面；b. OC构型(单链断裂的开环DNA)-走在凝胶最后 面；c. L构型(双链断裂呈线型DNA)-走在凝胶的中间 位置。3 质粒载体的组成：a.具有复制区或复制因子(replicator)b 具有 1-2 个抗菌素抗性基因； c 具有若干种限制酶的单一识别位点；d 具有较小的分子量和较高的拷贝数。4.
14、质粒DNA的自我转移5. 质粒DNA的迁移作用(mobilization) 迁移作用的分子机理6 质粒的拷贝数7 质粒的不亲和性8.质粒DNA的复制与拷贝数的控制 质粒复制控制的分子模型：抑制蛋白稀释模型；自体阻遏蛋白质模型9 严紧型质粒与松驰型质粒10 质粒载体的类型：a. 插入失活型载体b. 表达型质粒载体；c. 正选择质粒载体11 重要的质粒载体： pBR322 质粒载体: pUC 质粒载 体。二、噬菌体载体1 噬菌体的一般生物学问题；a. 烈性噬菌体与温和噬菌体；b. 混浊型噬菌斑和清亮型噬菌班；c. 噬菌体的溶源化与溶源性细菌；d. 噬菌体的整合作用与原噬菌体；e. 超感染免疫2.
15、尢噬菌体载体a cos 位点(粘性末端位点)b. 尢噬菌体载体构建原理；c. 插入型尢噬菌体载体与替换型尢噬菌体载体；d. 具有内删除作用的尢噬菌体载体；尢ZAP载体的结构：含有一个发生内删除作用的pBluescript噬菌粒 的DNA区段；在pBluescript的两侧含有片的起始子(I)和终止 子(T)；在pBluescript的内部具有LacZ基因；在LacZ基因内部具有两端分别为T3和T7噬 菌体启动子和多克隆位点区(MCS);e 内删除作用的原理3. 尢重组体DNA分子的体外包装a 体外包装原理b 包装限制c.尢噬菌体载体的克隆能力(23Kb理论值)三、柯斯质粒载体1 柯斯质粒载体的
