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。
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 | DNA片段长度 |
I | 350，950 |
II | 200，1100 |
I和II | 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、功能未知的DNA标记）的分离比例，将基因定位在基因组中。因此，遗传图谱是根据等位基因在减数分裂中的重组频率，来确定其在基因组中的顺序和相对距离的。物理图谱的构建不需要检测等位基因的差异，它既可以利用具有多型性的标记，也可以利用没有多型性的标记进行图谱构建，它将标记直接定位在基因库中的某一位点。
实际上这两种途径都需要利用分子遗传学的技术和方法。尽管这两种图谱是分别构建的，但是它们可以相互借鉴、互为补充，作为基因组图谱利用。
构建物理图谱的原因是：遗传图谱的分辨率有限、遗传图谱的精确性不高。
10． 简述基因工程在工、农、医三方面的成就及发展前景。
答：基因工程在工业上的应用主要是生产医药产品，最典型的例子是通过细菌生产胰岛素，治疗糖尿病。到目前通过细菌已经生产了表皮生长因子、人生长激素因子、干扰素、乙型肝炎工程疫苗等10多种医药产品。
基因工程在农业上的应用：以转基因植物为标志的植物基因工程已经培养出许多抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆的优良品种和品系，如在全世界范围内大量推广应用的抗除草剂的大豆、抗棉铃虫的棉花等。通过转基因羊大量表达人类的抗胰蛋白酶；克隆动物的成功，可以挽救濒危的稀有动物。
基因工程在医学上主要是用于遗传疾病的诊断、基因的治疗方面。
基因工程具有巨大和广泛的发展前景，将渗透到人类生活的各个方面。可以创造出营养价值更高、保健作用更好、抗逆性更强的植物种类；转基因动物的进展，可以生产出多种类的用于人类遗传性疾病治疗的药物；人类基因组计划的完成和基因定位的发展、尤其是核酸分子杂交原理和方法与半导体技术结合而发展起来的DNA芯片技术的出现和完善，将在人类遗传疾病的诊断和治疗等方面发挥重要作用。
1．举例说明自发突变和诱发突变、正突变和反突变。
答：通过外界环境条件的自然作用，或由植物体内生理生化变化而发生的突变，称为自发突变。如寿星桃是由正常的桃突变而来（DwDw-Dwdw-dwdw）。自然条件下，水稻的矮生型、棉花的短果枝、玉米的糯性胚乳等性状，都是基因自发突变的结果。
人为地利用物理、化学或其它因素影响而发生的突变称为诱发突变。如辐射诱发引起的苹果短枝型变异、人工诱发樱桃紧凑型变异。
基因突变像许多生物化学反应过程一样是可逆的，即显性基因A可以突变为隐性基因a，而隐性基因a也可突变为显性基因A。前者通常称为正突变，后者称为反突变或回复突变。例如水稻有芒基因A可以突变为无芒基因a，而无芒基因a也可突变为有芒基因A。
2．什么叫复等位基因？人的ABO血型复等位基因的遗传知识有什么利用价值？
答：位于同一基因位点上的各个等位基因在遗传学上称为复等位基因。复等位基因并不存在于同一个体（同源多倍体是例外），而是存在于同一生物类型的不同个体里。
人的ABO血型就是由IA、IB和i三个复等位基因决定着红细胞表面抗原的特异性。其中，IA基因、IB基因分别对i基因为显性，IA与IB为共显性。根据ABO血型的遗传规律可进行亲子鉴定等。
3．何为芽变？在生产实践上有什么价值？
答：芽变是体细胞突变的一种，突变发生在芽的分生组织细胞中。当芽萌发长成枝条，并在性状上表现出与原类型不同，即为芽变。
芽变是植物产生新变异的丰富源泉，它既可为杂交育种提供新的种质资源，又可从中选出优良新品种，是选育品种的一种简易而有效的方法。全世界有一半苹果产量来自于芽变，如品种：元帅、红星、新红星、首红、超首红。
4．为什么基因突变大多数是有害的？
答：大多数基因的突变，对生物的生长和发育往往是有害的。因为现存的生物都是经历长期自然选择进化而来的，它们的遗传物质及其控制下的代谢过程，都已经达到相对平衡和协调状态。如果某一基因发生突变，原有的协调关系不可避免地要遭到破坏或削弱，生物赖于正常生活的代谢关系就会被打乱，从而引起程度不同的有害后果。一般表现为生育反常，极端的会导致死亡。
5．有性繁殖和无性繁殖、自花授粉和异花授粉与突变性状表现有什么关系？
答：有性繁殖植物：性细胞发生显性突变，则在后代中立即表现；如果是隐性突变，后代自交也可以得到纯合的突变体。体细胞发生显性突变，则以嵌合体形式存在；体细胞发生隐性突变，不能立即表现，如要使它表现则需要把隐性突变体进行有性繁殖。
无性繁殖植物：体细胞显性突变后，形成嵌合体，用嵌合体进行无性繁殖，可以得到表现各种变异的嵌合体，也可能得到同质突变体；发生隐性突变则无法通过无性繁殖使之得到表现。
自花授粉植物：一般自花授粉植物突变频率低，遗传上较稳定，但是突变后容易表现，容易被检出。
异花授粉植物：异花授粉植物突变频率相对较高，但是突变后不容易被检出。因为显性突变成杂合状态存在，隐性突变大多被显性基因遮盖而不表现，只要在自交时基因型纯合，才能表现。
6．突变的平行性说明什么问题，有何实践意义？
答：亲缘关系相近的物种因遗传基础比较近似，往往发生相似的基因突变。这种现象称为突变的平行性。根据这个特点，当了解到一个物种或属内具有哪些变异类型，就能够预见到近缘的其它物种或属也可能存在相似的变异类型，这对于人工诱变有一定的参考意义。
7．利用花粉直感现象测定突变频率，在亲本状态配置上应该注意什么问题？
答：一般应该用隐性纯合体作母本，用显性纯合体经诱变处理的花粉作父本进行杂交。
8．在高秆小麦田里突然出现一株矮化植株，怎样验证它是由于基因突变，还是由于环境影响产生的？
答：如果是在苗期发现这种情况，有可能是环境条件如土壤肥力、光照等因素引起，在当代可加强矮化植株与正常植株的栽培管理，使其处于相同环境条件下，观察它们在生长上的差异。如果到完全成熟时，两者高度表现相似，说明它是不遗传的变异，由环境影响引起的；反之，如果变异体与原始亲本明显不同，仍然表现为矮秆，说明它可能是遗传的变异。然后进行子代比较加以验证，可将矮化植株所收种子与高秆小麦的种子播种在相同的环境条件下，比较它的后代与对照在株高上的差异。如矮化植株的种子所长成的植株仍然矮化，则证明在高秆小麦田里出现的一株矮化植株是由于基因突变引起的。
9．试述物理因素诱变的机理。
答：本章所指的物理因素只限于各种电离辐射和非电离辐射。
电离辐射包括α 射线、β射线和中子等粒子辐射，还包括γ 射线和X射线等电磁辐射。电离辐射能使构成基因的化学物质直接发生电离作用。轻者造成基因分子结构的改变，产生突变了的新基因，重者造成染色体的断裂，引起染色体结构的畸变。
本章所指的非电离辐射就是紫外线。紫外线造成基因分子链的离析。分子链已经离析的基因在重新组合的时候，有可能发生差错而出现基因突变。紫外线特别作用于嘧啶，使得同链上邻近的嘧啶核苷酸之间形成多价的联合。最通常的结果是促使胸腺嘧啶联合成二聚体；或是将胞嘧啶脱氨成尿嘧啶，或是将水加到嘧啶的C4、C5位置上成为光产物。它可以削弱C与G之间的氢键，使DNA链发生局部分离或变性。
10．试用红色面包霉的生化突变试验，说明性状与基因表现的关系。
答：射线照射后的分生孢子可诱发突变，让诱变过的分生孢子与野生型交配，产生分离的子囊孢子，放入完全培养基里培养生长（基本培养基上只有野生型能够生长，突变型均不能生长），鉴定是否突变：
⑴.取出完全培养基中各组分生孢子，分别于基本培养基上，如果能够生长，说明仍与野生型一样，没有突变；如不能够生长，说明发生了变异；
⑵.把确定为突变型的各组材料，分别培养于加入各种物质的基本培养基中，如某一培养基上能生长，就说明控制合成加入物质的这种基因发生了突变；
⑶.如在上步2中确定为缺乏维生素合成能力的突变型，再进一步在培养基中分别加入各种维生素分别培养这种突变型，如果其中一个能生长，则说明是控制该个维生素合成的基因发生了突变。
上述生化突变的研究，清楚地说明基因控制性状，并非基因直接作用于性状，而是通过一系列生化过程来实现的。
