分子生物学研究拓展

十五、分子生物学研究拓展

练习题

1.请回答以下几个关于位点特异性诱变的问题：

(a)什么是位点特异性诱变？

(b)与传统诱变方法相比，位点特异性诱变技术有哪些优点？

(c)请设计一套实验程序：用位点特异性诱变技术将酶分子中特定的半胱氨酸替换为甲硫氨酸，研究突变对酶活性产生的影响。2.根据图1-15-1回答以下问题：

(a)什么是胚胎干细胞(ES)？在培育转基因老鼠的时候用这种细胞有些什么优点？

(b)当neo^r基因插入到c-abl基因后，是如何改变c-abl基因的表达的？在c-abl基因中插入neo^r基因的细胞，其表型会发生怎样的变化？

(c)研究者通过什么方法鉴别已经成功转化了经过修饰的c-abl基因的ES细胞？

(d)什么是“同源重组”？在培育转基因动物时，为什么用同源重组整合了c-abl基因的细胞非常重要？

(e)简述实验：鉴定已同源重组整合了c-abl基因的ES转化细胞克隆。

图1-15-1　转基因鼠的产生

3.(a)简述培育转基因动物的技术手段可能有哪些实际的用途？

(b)培育转基因动物技术有哪些潜在的缺点和问题？

4.(a)什么是基因治疗？它与替代治疗有什么不同？

(b)为什么基因治疗用于治疗人的基因缺陷要比用该技术在实验室培育转基因动物困难得多？

5.(a)什么是RFLPs？RFLPs是怎样产生的？

(b)应用RFLPs诊断人的基因疾病有什么优点和缺点？

6.(a)什么是VNTR？

(b)微卫星重复序列和小卫星重复序列有何不同？哪种重复序列在DNA指纹技术中更为有用？为什么？

(c)简述DNA指纹技术的程序。

(d)DNA指纹技术有哪些实际应用？

7.如果要在实验室里克隆人生长激素(hGH)基因并制备人生长激素(hGH)

(a)如果在细菌中克隆并表达如人生长因子基因这一类基因时，可能会遇到哪些技术问题？

(b)请再设计另外两种能避开这些潜在问题的实验路线。

问答题

1.根据图1-15-1回答第1题和第2题：

(a)画出野生型c-abl基因的示意图，并显示在该基因中插入了neo^r基因后，该基因发生的变化。另外，指出野生型基因的哪个区域作为Southern杂交的探针。

(b)有哪些同源重组和非同源重组可能导致细胞产生G418抗性？画出示意图进行说明。

(c)如果用于Southern杂交的限制性位点是在c-abl基因旁边(在染色体DNA上，这些位点位于c-abl基因的上游和下游)，那么，分别由同源重组和非同源重组形成的转化细胞(具有G418抗性)的染色体结构是怎样的？画出示意图进行说明，指出限制性位点、杂交片段和非杂交片断的大致位置。(注意：这种细胞是二倍体)

2.对图1-15-1所示的实验程序进行如下改变，再来培育转基因老鼠，会有怎样的结果？(对各个情况分别考虑)

(a)ES细胞不含凭肉眼就能区分出来的表型特征的基因(如刺豚鼠皮毛环纹颜色基因)，这些基因原本与受体胚胎细胞中的基因不同。

(b)欲插入的基因(如neo^r基因)并没有插入到靶基因(c-abl基因)中。

(c)电穿孔失败。

(d)ES细胞能在饲养层中进行分化。(提示：从“全能细胞”的方向考虑)

3.根据图1-15-2回答以下问题：

(a)根据图1-15-2(a)，三名嫌疑犯中哪一个是这个强奸案中的头号嫌疑犯？

(b)根据DNA指纹的检测结果，能确定三名嫌疑犯中谁是无辜的吗？能肯定谁是罪犯吗？在司法鉴定谁是罪犯和谁不是罪犯时，运用DNA指纹技术更容易确定的是哪一种？

(c)图1-15-2(b)中的F₁和F₂两人谁更有可能是小孩C的父亲？为什么？

4.请根据以下假设的情况回答问题：

普通的德国牧羊犬的毛很厚，决定这一性状的正常基因(H基因)可以被EcoRI切割为大小分别是0.4、0.7和0.9kb的三个片段。每个片段都能和H基因的放射性标记探针进行杂交。一个养狗者惊讶地发现，正常的雌雄牧羊犬交配后产下的小犬中有的毛厚，有的毛却很稀少(大约有1/4的小犬毛很稀少)。研究人员分别从亲本犬和两种不同毛性状小犬的毛样本中提取DNA进行分析，将DNA样品用EcoRI酶切后，再用H基因的

图1-15-2　DNA指文在法医和父母亲身份确定中的应用

(a)从强奸受害者和三个强奸嫌疑犯收集的精子DNA的DNA指纹

(b)母亲(M)生的一个孩子(C)，谁是父亲有争义，F₁和F₂泳道是来自两个可能的父亲的DNA指纹。

放射性标记的探针进行Southern杂交分析。从小犬的毛样本中提取的DNA样品所得结果有以下三种情况：

(1)所有3只毛稀少的小犬：0.9和1.1kb两条带

(2)3只毛发厚的小犬：0.4、0.7和0.9kb三条带

(3)6只毛发厚的小犬：0.4、0.7、0.9和1.1kb四条带问题：

(a)请画出正常H基因的酶切图谱，标出所有EcoRI的切割位点。

(b)画出导致毛稀少小犬的基因的酶切图谱(与以上结果一致)。

(c)画出三种不同类型小犬以及亲本雌、雄犬的Southern杂交图谱。

(d)运用以上信息设计实验：从有正常毛的德国牧羊犬中筛选出携带稀少毛基因的个体。

概念题(思考题)

1.由于基因治疗在治疗人类疾病中的应用，使得肌肉营养不良症和血友病在将来可能被治愈，而且人类衰老问题也有望被解决。假如在鉴定导致疾病的突变基因以及用野生型基因替代突变基因的同源重组过程中遇到巨大的困难，是否值得为人数并不多的疾病患者投入大量的人力、财力进行研究？如果在治疗过程中基因发生了不正确的整合，那这个责任该由谁来承担？

2.有人认为重组DNA技术可能会创造出一些对环境和地球现有生命有害的重组生物，重组DNA技术的潜在危险和它给人类社会所带来的利益相比，哪一方面更为重要？就目前的知识而言，你认为重组DNA技术可能带来多大的危害？如果没有重组DNA技术，现在的科学研究会是怎样的？哪些研究成果不可能被发现？目前，重组DNA技术在司法鉴定中已经有所应用，比如应用PCR或RFLP图谱来确定亲缘关系、鉴定罪犯，重组DNA技术在这方面的应用有哪些潜在的利益和危害？

3.人类全基因组测序已经完成，由此能获得哪些信息？大量基因由此可能被鉴定出来，如何确定这些基因的功能？你认为是全基因组测序技术还是更常规的基因分离技术在解开人类基因组的秘密方面更为有用？