分子生态学的原理和方法 1分子生态学使生态学的实验研究进入分子水平 生物与环境之间的相互经，是地球上的生命出现以来就普遍存在的一种自然现象。但生态学自1866年诞生以来，人类对其规律性的认识则经历了一个由浅入深，由片面到全面的较长历史过程。表现在方法上，从逐渐摆脱直接观察的“猜测思辨法”，到野外定性描述的“经验归纳法”，再到野外定位定量测试与室内实验相结合的“系统综合法”。上述方法虽然有力地推动生态学取得了长足发展，但其研究视野仍局限在宏观水平上，因而表现出外貌或形态相同的生命有机体，由于所处的环境条件不同，其生理功能也不相同；亲代外貌、形态和生理功能相同的生命有机体，子代却由于所处的环境条件不同而产生新的变异，因此，宏观生态现象的多样性需要用微观的室内实验分析来揭示其生态本质的一致性也就成为生态学宏观与微观相结合发展的必然趋势。分子生物学原理和技术应用于生态学研究而形成的生态学新的分支科学――分子生态学，使生态学的实验研究一跃进入分子水平。 分子生态学的兴趣，首先建立在组成生命有机体的基本物质――核酸和蛋白质等生物大分子以及环境对这些基本物质的影响上。生命有机体遗传信息的携带者是核酸。遗传信息通过DNA分子半保留复制而代代相传。遗传信息由DNA到RAN再到多肽链合成蛋白质的过程称之为中心法则。合成的蛋白质作为一切生命活动的承担者，实现了生命有机体新陈代谢，生长发育以及对外界环境变化的反应，并调控着信息的传递和表达。虽然糖类不像核酸直接参与生命现象的延续，也不像蛋白质那样直接承担生命活动的体现，但它与分子之间的相互识别有密切的关系，因而在生命有机体信息传递中发挥着重要作用（邹承鲁，1996）。 携带蛋白质所需信息的DNA片段称为基因（gene），它是DNA上决定生命有机体外部形态、内部结构和生理功能的基本单位，按功能分为可被转录形成mDNA，进而转译成多肽，构成各种结构蛋白和催化各种生化反应的酶和激素等的结构基因以及可调节控制结构基因表达的基因的调节基因。基因由丹麦遗传学家Johansen W于1909年提出以称谓“孟德尔因子”或孟德尔自己使用的“性状单位（Character unit）”或“单位因子（Unit factor）”，而现代定义则为“遗传信息的结构和功能单位”。每个DNA分子含有很多因基因，基因的复制过程就是4种碱基按A配T，G配C的互补配对原则进行。因DNA分子是由两条多核苷酸组成双螺旋结构，故复制时，DNA在酶的催化作用下，原来的两条链先解旋成单链，然后各条链以自己为模板，配成相应的新链。这样，1个母DNA分子便复制成两个完全相像的分子，它说明了为什么子代和亲代想像的道理，即遗传的实质是碱基序列的复制过程。 基因最重要的特征是其从亲代到子代相似的复制能力，以保证生命有机体遗传的稳定性。然而，如果遗传信息始终不变，就不可能有新的生命有机体类型的产生。事实上，地球上生物多样性的存在已充分证明了遗传信息携带者的基因具有变化的特征，即基因突变（Mutation）。所有发生在基因的DNA序列中是由碱基替代（Base substitution）、碱基插入（Base insertion）和碱基缺失（Base deletion）等改变引起的，可以通过复制而遗传的任何持续性改变改变都叫基因突变，它可发生在生殖细胞，也可发生在体细胞。其中，碱基数量的变化是基因突变的一个重要原因。因为在不同的生命有机体类型之间，碱基的数量是不同的，DNA以其加倍的4个符号，可以编译成的MM蓝本是无限的，说明基因突变是无限的。其次，碱基的内容不同，也会导致基因突变，如ACA和UCA，虽只一个碱基之差，但含义是不同的。另外，碱基排列次序的变化，也是导致基因突变的一个，如UCA和CUA，CGG
基因工程原理复习题思考题 5、简单叙述同尾酶和同裂酶的差别。 同尾酶：来源不同，识别的序列不同，但能切出相同的粘性末端，连接后不能被相关的酶同时切割。 同裂酶：识别序列相同，切割位点有些相同，有些不同。分完全同裂酶和不完全同裂酶（PS：完全同裂酶：识别位点和切点完全相同。 不完全同裂酶：识别位点相同，但切点不同。） 6、连接酶主要有哪些类型？有何异同点？影响连接酶连接效果的因素主要有哪些？ 类型：DNA连接酶和RNA连接酶 异同点： 相同点：都能以DNA为模板，从5'向3'进行核苷酸或脱氧核苷酸的聚合反应。 不同点：DNA聚合酶识别脱氧核糖核苷酸，在DNA复制中起作用；而RNA聚合酶聚合的是核糖核苷酸，在转录中起作用。 7、试分析提高平端DNA连接效率的可能方法。（传说中的网上答案） 1、低温下长时间的连接效率比室温下短时间连接的好。 2、在体系中加一点切载体的酶，只要连接后原来的酶切位点消失。这样可避免载体自连，应该可以大大提高平端连接的效率。 3、足够多的载体和插入片段是最重要的。 4、平端的连接对于离子浓度很敏感 5、尽可能缩小连接反应的体积 6、建议放在四度冰箱连接两天效率更高比14度好 8、基因工程中常用的DNA聚合酶主要有哪些？ 1）大肠杆菌DNA聚合酶 2）Klenow fragment 3）T7 DNA聚合酶 4）T4 DNA聚合酶 5）修饰过的T7 DNA聚合酶 6）逆转录酶 7）Taq DNA聚合酶 第四章基因克隆的载体系统 1、作为基因工程载体，其应具备哪些条件？ 具有针对受体细胞的亲缘性或亲和性（可转移性）； 具有合适的筛选标记； 具有较高的外源DNA的载装能力； 具有多克隆位点（MCS）； 具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。 3、载体的类型主要有哪些？在基因工程操作中如何选择载体？ 基因工程中常用的载体(vector)主要包括质粒(plasmid)、噬菌体(phage)和病毒(virus)三大类。这些载体均需经人工构建，除去致病基因，并赋予一些新的功能，如有利于进行筛选的标志基因、单一的限制酶切点等。 4、质粒转化原理，影响转化率的因素有哪些？
应用生态学是生态学的分支学科。结合动植物生产、医学、太空旅行、资源和环境管理等实践需要，来研究应用过程中的生态学原理和方法。现代由于人类对开发生物资源、管理生物环境、发展医学等得更广泛和深入的实际需要，生态学的应用价值显得越来越高，着重从应用需要来研究生态学的领域也不断被开拓。例如，为了持续高产的农田生态学、林学、野生动物管理学、动物驯化鱼饲料、自然资源保护、病虫害防治、污染生态学、流行病学、环境卫生学、放射生态学、太空旅行生态学等等，都属于或可以看作是应用生态学的研究领域。 应用生态学的主要领域有农业生态管理、生物多样性保育、样地经营管理、入侵物种控制、保护区管理、放牧区管理、国家公园与自然游憩区管理、生态景观规划与设计，以及环境与生态复育技术等。应用生态学在当前和今后应给予优先重视的研究领域，包括生态系统与生物圈的可持续利用、生态系统服务与生态设计、转基因生物的生态学评价、生物入侵生态学、流行病生态学、生态预报、生态过程及其调控等。在今后若干年内，围绕这些领域，可能会出现广泛而活跃的研究热潮以及一些新的特点。 主要期刊 主要的应用生态学期刊包括《Journal of Applied Ecolpgy》、《Ecological Applications》以及《Journal of Ecological Engineering》。
任何学科的产生、发展主要受到社会的需求、学科本身的内在发展规律以及新技术、新方法的影响。应用生态学的产生也不例外。生态学从诞生至今已经历了100多年的历史。生态学一词的提出可以追溯到19世纪下半叶，普遍认为是1866年德国动物学家Ernst H.Haeckel(1834～1919)首先创造了这一术语。其实，早在1858年美国哲学家、生态思想家Henry D.Thoreau(1817～1862)在书信中使用此词，但未对其下具体定义。1869年，Ernst H.Haeckel首先对生态学作了如下定义：生态学是研究动物与有机和无机环境的全部关系的科学。从生态学产生的历史看，它一开始就是与许多生产实践紧密联系的。但作为生态学的一大重要门类，应用生态学诞生于20世纪60年代。 第二次世界大战结束后，尤其是20世纪50、60年代，全球经济得到飞速发展，同时环境问题不断出现，可以说是工业发展、公害泛滥的年代。生态学在40年代后也逐渐成为同生物学、化学或物理学等一样的“硬”科学，而得到普遍认可。1935年Tansley提出生态系统的概念是生态学发展史上一次理论上的重大突破。在生态系统概念之前，生态学受达尔文生存竞争学说的影响，主要研究自然历史或博物学，大部分研究工作是描述性的，在动物生态学主要研究诸如动物的繁殖、食性、迁移、生活史等；在植物生态学主要以野外调查为主，进行植物群落描述，环境对植物个体、种群或群落的影响、生物产量等研究。生态系统概念提出之后，当时人们对它的重要性并没有给予充分的理解和重视，生态学家还是按照他们个人的兴趣开展研究
Chapter I Introduction 1)什么是基因？基因有哪些主要特点？ 基因是一段可以编码具有某种生物学功能物质的核苷酸序列。 ①不同基因具有相同的物质基础.②基因是可以切割的。③基因是可以转移的。④多肽与基因之间存在 对应关系。⑤遗传密码是通用的。⑥基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。 2)翻译并解释下列名词 genetic engineering遗传工程 gene engineering基因工程：通过基因操作，将目的基因或DNA片段与合适的载体连接转入目标生物获得新的遗传性状的操作。 gene manipulation基因操作：对基因进行分离、分析、改造、检测、表达、重组和转移等操作的总称。 recombinant DNA technique重组DNA技术 gene cloning基因克隆：是指对基因进行分离和扩大繁殖等操作过程，其目的在于获得大量的基因拷贝，在技术上主要包括载体构建、大肠杆菌遗传转化、重组子筛选和扩大繁殖等环节。 molecular cloning分子克隆 3)什么是基因工程？简述基因工程的基本过程？p2 p4 4)简述基因工程研究的主要内容？p5 5)简述基因工程诞生理论基础p2和技术准备有哪些p3？ 6)基因表达的产物中，氨基酸序列相同时，基因密码子是否一定相同？为什么？ 否，密码子简并性 7)举例说明基因工程技术在医学、农业、工业等领域的应用。 医学:人胰岛素和疫苗 农业:抗虫BT农药 工业:工程酿酒酵母
Chapter ⅡThe tools of trade 1)什么是限制性核酸内切酶？简述其主要类型和特点？ 是一种核酸水解酶，主要从细菌中分离得到。类型特点p11 2)II型核酸内切酶的基本特点有哪些p12-14？简述影响核酸内切酶活性的因素有哪些 p14？ 3)解释限制酶的信号活性？抑制星号活性的方法有哪些？ 4)什么是DNA连接酶p15？有哪几类p16？有何不同p16？ 5)什么叫同尾酶、同裂酶p12？在基因工程中有何应用价值？ 同裂酶：识别位点、切割位点均相同，来源不同。在载体构建方面往往可以取得巧妙的应用。应用较多的同裂酶比如Sma1和Xma1，它们均识别CCCGGG，但前者切后产生钝末 同尾酶：来源各异，识别序列各不相同，但切割后产生相同的粘性末端。由同尾酶(isocaudomer)产生的DNA片段，是能够通过其粘性末端之间的互补作用彼此连接起来的。 6)什么是DNA聚合酶？根据DNA聚合酶使用的模板不同，可将其分为哪两类？各有什么活 性？p17-18 聚合酶：在引物和模板的存在下，把脱氧核苷酸连续地加到双链DNA分子引物链的3‘-OH 末端，催化核苷酸的聚合作用。 ①依赖于DNA的DNA聚合酶 ②依赖于RNA的DNA聚合酶 7)Taq DNA聚合酶：是一种从水生嗜热菌中分离得到的一种耐热的dna聚合酶，具有5-3聚 合酶活性和3-5外切酶活性，在分子中主要用于PCR。 逆转录酶：RNA指导的DNA聚合酶， 8)Klenow片段的特性和用途有哪些？举例说明。p17 9)名词解释：S1核酸酶、核酸外切酶、磷酸化酶激酶、 甲基化酶
精品文档 《基因工程原理与技术》标准答案及评分标准 一、名词解释（本大题共5小题，每题2分，总计10分） 限制性内切酶的Star活性：限制性内切酶的识别和酶切活性一般在一定的温度、离子强度、pH 等条件下才表现最佳切割能力和位点的专一性。如果改变反应条件就会影响酶的专一性和切割效率，称为星号（*）活性。 受体细胞：又称为宿主细胞或寄主细胞等，从试验技术上讲是能摄取外源DNA并使其稳定维持的细胞；从试验目的讲是有应用价值和理论研究价值的细胞 T-DNA是农杆菌侵染植物细胞时，从Ti质粒上切割下来转移到植物细胞的一段DNA 该DNA片段上的基因与肿瘤的形成有关。 克隆基因的表达：指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过 程。典型的基因表达是基因经过转录、翻译，产生有生物活性的蛋白质的过程。 a -互补：3 -半乳糖苷酶（B -gal）是大肠杆菌lacZ基因的产物，当培养基中的一种色素元（X-gal ）被3 -gal切割后，即产生兰色。大肠杆菌的3一半乳糖苷酶由1021个氨基酸构成，只有在四聚体状态下才有活性。大肠杆菌lacZ基因由于a区域缺失，只能编码一种在氨基端截短的多肽，形成无活性的不完全酶，称为a受体；如果载体的lacZ 基因在相反方向缺失，产生在羧基端截短的多肽，这种部分3 -半乳乳糖苷酶也无活性。 但是这种蛋白质可作为a供体。受体一旦接受了供体（在体内或体外），即可恢复3 -半乳糖苷酶的活性，这种现象称为a互补. 由载体产生的a供体能够与寄主细胞产生 的无活性的a受体互作形成一种八聚体，从而恢复3 -半乳糖苷酶的活性。如果培养基 中含有X-gal的诱导物IPTG时，凡是包含有3 -半乳糖苷酶活性的细胞将转变为蓝色，反之不含有这种酶活性的细胞将保持白色。 、填空题（本大题共7小题，每空1分，总计20 分） 1、质粒按自我转移的能力可分为—接合型—质粒和—非接合型—质粒；按复制类型可分为松 弛性质粒和严紧型质粒。 2、为了防止DNA的自身环化，可用碱性磷酸酶除去双链DNA 5'—端的磷酸基团 。 3、人工感受态的大肠杆菌细胞在温度为_0匸—时吸附DNA在温度为_42乜__ 时摄人 DNA 4、仅克隆基因（DNA片段）用途而言，最简单的质粒载体也必需包括三个组成部分： 复制区：含有复制起点__、选择标记：主要是抗性基因 ________ 、__克隆位点：便于外源_ DNA的插入_。另外，一个理想的质粒载体必须具有低分子量。 5、Southern blotting 杂交能够检测外源基因是否整合进受体细胞基因组；外源基 因的转录表达需要通过—northern_杂交或_ RT-PCR_来揭示；而外源基因_____ 翻 译—水平的表达则需通过免疫学检测或Western杂交才能揭示，其使用的探针是 —蛋白质____ 。 6、外源蛋白在大肠杆菌中的表达部位有—细胞质_、_ —周质_、一细胞外 _。 7、Vir区基因的激活信号有三类，它们是—酚类化合物_、_中性糖和酸性糖_、— _ pH 值_。 简答题（本大题共7 小题，总计50 分） 1欢迎下载
基因工程原理练习题及其答案 一、填空题 1．基因工程是_________年代发展起来的遗传学的一个分支学科。 2．基因工程的两个基本特点是：(1)____________，(2)___________。 3．基因克隆中三个基本要点是：___________；_________和__________。 4．通过比较用不同组合的限制性内切核酸酶处理某一特定基因区域所得到的不同大小的片段，可以构建显示该区域各限制性内切核酸酶切点相互位置的___________。 5．限制性内切核酸酶是按属名和种名相结合的原则命名的，第一个大写字母取自_______，第二、三两个字母取自_________，第四个字母则用___________表示。 6．部分酶切可采取的措施有：(1)____________(2)___________ (3)___________等。 7．第一个分离的限制性内切核酸酶是___________；而第一个用于构建重组体的限制性内切核酸酶是_____________。8．限制性内切核酸酶BsuRI和HaeⅢ的来源不同，但识别的序列都是_________，它们属于_____________。 9．DNA聚合酶I的Klenow大片段是用_____________切割DNA聚合酶I得到的分子量为76kDa的大片段，具有两种酶活性：(1)____________；(2)________________的活性。 10．为了防止DNA的自身环化，可用_____________去双链DNA__________________。 11．EDTA是____________离子螯合剂。 12．测序酶是修饰了的T7 DNA聚合酶，它只有_____________酶的活性，而没有_______酶的活性。 13．切口移位(nick translation)法标记DNA的基本原理在于利用_________的_______和______的作用。 14．欲将某一具有突出单链末端的双链DNA分子转变成平末端的双链形式，通常可采用_________或_______________。15．反转录酶除了催化DNA的合成外，还具有____________的作用，可以将DNA- RNA杂种双链中的___________水解掉。 16．基因工程中有3种主要类型的载体：_______________、_____________、______________。 17．就克隆一个基因(DNA片段)来说，最简单的质粒载体也必需包括三个部分：_______________、_____________、______________。另外，一个理想的质粒载体必须具有低分子量。 18．一个带有质粒的细菌在有EB的培养液中培养一段时间后，一部分细胞中已测 不出质粒，这种现象叫。 19．pBR322是一种改造型的质粒，它的复制子来源于，它的四环素抗性基因来自于，它的氨苄青霉素抗性基因来自于。 20．Y AC的最大容载能力是，BAC载体的最大容载能力是。 21．pSCl01是一种复制的质粒。 22．pUCl8质粒是目前使用较为广泛的载体。pUC系列的载体是通过 和两种质粒改造而来。它的复制子来自，Amp 抗性基因则是来自。 23．噬菌体之所以被选为基因工程载体，主要有两方面的原因：一是；二是。 24．野生型的M13不适合用作基因工程载体，主要原因是 和。 25．黏粒(cosmid)是质粒—噬菌体杂合载体，它的复制子来自、COS位点序列来自，最大的克隆片段达到kb。 26．野生型的λ噬菌体DNA不宜作为基因工程载体，原因是：(1) (2) (3) 。 27．噬菌粒是由质粒和噬菌体DNA共同构成的，其中来自质粒的主要结构是，而来自噬菌体的主要结构是。 28．λ噬菌体载体由于受到包装的限制，插入外源DNA片段后，总的长度应在噬菌体基 因组的的范围内。 29．在分离DNA时要使用金属离子螯合剂，如EDTA和柠檬酸钠等，其目的是 。 30．用乙醇沉淀DNA时，通常要在DNA溶液中加人单价的阳离子，如NaCl和NaAc， 其目的是。 31．引物在基因工程中至少有4个方面的用途：(1) (2) (3) (4) 。 32．Clark发现用Taq DNA聚合酶得到的PCR反应产物不是平末端，而是有一个突出 碱基末端的双链DNA分子。根据这一发现设计了克隆PCR产物的。 33．在cDNA的合成中要用到S1核酸酶，其作用是切除在 。 34．乙醇沉淀DNA的原理是。 35．假定克隆一个编码某种蛋白质的基因，必须考虑其表达的三个基本条件：
《医用基因工程》复习思考题 第一章基因和基因组及基因工程的概念 一、名词概念 ①移动基因(插入序列；转位子)；②断裂基因；③RNA剪辑； ④内含子(间隔序列)与表达子；⑤重叠基因；⑥重复序列；⑦假基因；⑧启动子与终止子；⑨起始位点、终止位点。 二、讨论题 1.什么叫基因?何谓基因的新概念?基因的主要功能是什么? 2.一种基因一种酶的提法妥否？ 3.基因密码子三联体间是否存在着逗号？ 4.基因表达的产物中，氨基酸序列相同时，基因密码子是否一定相同？为什么？ 5.何谓转位子和转位作用?转位的后果如何? 6.基因中最小的突变单位和重组单位是什么？ 7.基因工程应包括哪些内容？何谓基因工程的四大里程碑和三大技术发明? 8.真核细胞基因组中常有内含子存在，能否在原核细胞获得表达？能，为什么？不能，为什么？ 第二章基因工程中常用的工具酶 1.什么是限制性核酸内切酶？ 2.什么是R/M现象？如何解释？ 3.II型核酸内切酶的基本特点有哪些？ 4.影响II型核酸内切酶活性的因素有哪些？如何克服和避免这
些不利因素？ 5.DNA连接酶有哪两类？有何不同？ 6.甲基化酶有哪两类？有何应用价值？ 7.什么叫同尾酶、同裂酶？在基因工程中有何应用价值？ 8.平末端连接的方法有哪些？(图示) 9.Klenow酶的特性和用途有哪些？举例说明。 10.反转录酶的特性有哪些？有何应用价值？ 11.列举碱性磷酸酶BAP/CAP的应用之一。 12.列举末端核苷酸序列转移酶的应用之一。 13.质粒单酶切点的基因连接如何降低本底和防止自我环化和提高连接效率？ 14.基因片段与载体的平末端连接的方法有哪些？ 15.用寡核苷酸和衔接物DNA的短片段连接时为使基因内部的切点保护，常用何种办法解决？ 第三章基因克隆载体 1.基因工程常用的载体有哪5种？其共同特性如何？ 2.什么是质粒？质粒分哪几种？有哪两种复制类型，质粒的分子生物学特性有哪些？ 3.质粒存在的三种形式是什么？ 4.分离质粒的基本步骤有哪些？ 5.分离纯化质粒的方法有哪几种？简述CsCl密度梯度(浮密度)分离法、碱变性法的原理，如何选择合适的分离方法？ 6.作为理想质粒载体的基本条件有哪些？ 7.什么叫插入失活，举例说明之。 8.构建pBR322质粒载体的亲本质粒有哪些？ 9.什么叫插入型和替换型噬菌体载体?插入型和替换型入噬菌体
名词解释 生物技术、RAPD、酶单位、载体、质粒、基因工程，退火，基因组文库，cDNA文库，PCR，转化，DNA甲基化，RFLP，ISSR，植物基因工程，感受态细胞，受体细胞，工具酶、YAC、探针、AFLP、基因芯片、质粒、基因治疗、基因打靶、基因疗法、原位杂交、分子标记、核酸分子杂交 选择题（单选和多选） 1、第一个作为重组DNA载体的质粒是( ) (a)pBR322 (b)ColEl (c)pSCl01 (d)pUCl8 2、Ⅱ型限制性内切核酸酶( ) (a)有内切核酸酶和甲基化酶活性且经常识别回文序列 (b)仅有内切核酸酶活性，甲基化酶活性由另外一种酶提供 (c)限制性识别非甲基化的核苷酸序列(d)有外切核酸酶和甲基化酶活性 (e)仅有外切核酸酶活性，甲基化酶活性由另外一种酶提供 3、在下列试剂中，那一种可以螯合Ca2+离子( ) (a)EDTA (b)柠檬酸钠(c)SDS (d)EGTA 4、同一种质粒DNA，以三种不同的形式存在，电泳时，它们的迁移速率是( ) (a)OCDNA>SCDNA>LDNA (b)SCDNA>LDNA>OCDNA (c)LDNA>OCDNA>SCDNA (d)SCDNA>OCDNA>LDNA 5、黏粒(cosmid)是一种人工建造的载体( ) (a)它具有COS位点，因而可进行体外包装(b)它具有质粒DNA的复制特性 (c)进入受体细胞后，可引起裂解反应(d)进入受体细胞后，可引起溶源化反应 6、用碱法分离质粒DNA时，染色体DNA之所以可以被除去，是因为( ) (a)染色体DNA断成了碎片(b)染色体DNA分子量大，而不能释放 (c)染色体变性后来不及复性(d)染色体未同蛋白质分开而沉淀 7、根据构建方法的不同，基因文库分为基因组文库、cDNA文库等。在下列文库中 ( )属cDNA文库 (a) YAC文库(b) MAC文库(c) 扣减文库(d) BAC文库 8、关于感受态细胞性质的描述，下面哪一种说法不正确( ) (a)具有可诱导性(b)具有可转移性 (c)细菌生长的任何时期都可以出现(d)不同细菌出现感受态的比例是不同的 9、在利用lacZ失活的显色反应筛选法中，IPTG的作用是( ) (a)诱导宿主的α肽的合成(b)诱导宿主的ω肽的合成 (c)作为酶的作用底物(d)作为显色反应的指示剂 10、基因工程发展史上理论上的三个重要发现是（）
生态学在现代社会中的应用 ——工业、农业、城市建设 随着人类活动范围的扩大与多样化，人类与环境的关系问题越来越突出。特别是工业革命以来，人类社会有了很大的发展，工业化程度不断提高。然而随着人类社会的发展土地荒漠化、森林破坏、水体大气污染等环境问题逐渐严重，以致威胁到人类以及其他物种的生存。人们开始认识到环境保护的重要性，因此，“生态建设“这一词眼出现在我们的生活中。生态工业、生态农业、以及生态城市建设如今越来越多地被人们提及。 一、生态工业 生态工业（ecological industry）是依据生态经济学原理，以节约资源、清洁生产和废弃物多层次循环利用等为特征，以现代科学技术为依托，运用生态规律、经济规律和系统工程的方法经营和管理的一种综合工业发展模式。 世界生态工业园典范全球产业生态学者最常引用的生态工业园区原型典范，是位于丹麦卡伦堡(Kalundborg)的发展案例。它自20世纪70年代开始建立，已经稳定运行了30多年。它位于哥本哈根市以西100公里处，全市人口仅一万九千人。在那里一群公司使用彼此废弃物作为对于本身制造所需原辅材料。该地区的产业共生关系演变过程，是一种自发、缓慢演化而成的。而这些企业之间以及与社区间的物质与能源交换网络，已沿着距哥本哈根西边75英哩处海岸地区发展成为一小型产业共生网络。 丹麦的卡伦堡生态工业园。它以发电厂、炼油厂、制药厂和石膏板厂为核心工业。电厂给制药厂供应高温蒸汽，给居民供热，给大棚供应中低温循环热水生产绿色蔬菜，余热流到水池中用于养鱼，实现了热能的多级使用。同样，粉煤灰用于生产水泥和筑路，脱硫石膏用来造石膏板等。通过企业间的工业共生和代谢生态群落关系，建立了”纸浆—造纸”、”肥料—水泥”和“炼钢—肥料—水泥”等工业联合体，既降低了治理污染的费用，也取得了可观的经济效益。
基因工程原理 1、典型的DNA重组实验通常包括哪些步骤？（20分） 重组DNA技术一般包括四步：①获得目的基因；②与克隆载体连接，形成新的重组DNA分子；③用重组DNA分子转 化受体细胞，并能在受体细胞中复制和遗传；④对转化子筛选和鉴定。⑤对获得外源基因的细胞或生物体通过培养， 获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。 2、在PCR扩增时，（1）PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致，或大或 小，或者同时出现特异性扩增带与非特异性扩增带，为什么？有何对策？ （2）PCR扩增后有时出现涂抹带或片状带，其原因是什么？应该如何改进？ （20分） (1)其原因：一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体。二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低， 及PCR循环次数过多有关。其次是酶的质和量，往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶则不出现，酶量过多有时也会出现非特异性扩增。其对策有：①必要时重新设计引物。②减低酶量或调换另一来源的酶。③降低引物量，适当增加模板量，减少循环次数。④适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性，65℃左右退火与延伸)。 (2)出现片状拖带或涂抹带 PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。其原因往往由于酶量过多或酶的质量差，dNTP浓度过高，Mg2+浓度过高，退火温度过低，循环次数过多引起。其对策有：①减少酶量，或调换另一来源的酶。②减少dNTP的浓度。③适当降低Mg2+浓度。④增加模板量，减少循环次数。 3、获得一个功能未知的基因克隆后，怎样研究该基因的功能？请提出具体的 研究方案。（20分） 基因功能的研究思路主要包括: 1.基因的亚细胞定位和时空(发育期或梯度药物处理浓度, 不同组织/器官)表达谱; 2.基因在转录水平的调控(可以通过genome walking PCR或通过已有的资源库寻找该基因的启动子等转录调控区域, 通过单杂交或ChIP 等技术, 寻找该基因的转录调控蛋白)
0、基因工程的技术基础和理论基础 1）理论基础： 40年代确定遗传信息携带者，即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质，明确了物质基础 50年代确定DNA的双螺旋模型和半保留复制机理，明确自我复制和传递 60年代提出中心法则和操纵子学说，破译遗传密码，阐明信息流向和表达。 2）技术基础： 60年代的琼脂糖凝胶和Southern转移杂交技术，用于DNA分离和检测 60年代初70年代末，发现限制性内切酶和DNA连接酶，实现体外切割 70年代中期，实现DNA分子的核苷酸序列分析技术 80年代实现体外重组DNA并进入宿主细胞 1、基因工程研究的主要内容或步骤 ①从生物有机体基因组中，经过酶切消化或PCR扩增等步骤，分离出带有目的基因的DNA片段； ②在体外，将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制载体分子上，形成重组DNA分子； ③将重组DNA分子转移到适当的受体细胞（寄主细胞），并与之一起增殖； ④从大量细胞繁殖群体中，筛选出获得了细胞重组DNA分子的受体细胞克隆； ⑤从这些筛选出来的受体细胞克隆，提取出已经得到扩增的目的基因，供进一步分析研究使用； ⑥将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达，产生出人类所需要物质。 2、三位一体的基因概念 ①基因既是携带生物体遗传信息的结构单位，又是控制一个特定性状的功能单位。 ②基因是染色体上的实体 ③基因象链珠(bead)一样，孤立地呈线状地排列在染色体上 基因是功能、突变、交换“三位一体”的最小的、不可分割的、基本的遗传单位。 3、一位一体的基因概念 基因是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遗传单位。基因内可以较低频率发生基因内的重组和交换。 4、顺反子假说 1个顺反子决定1条多肽链。能产生1条多肽链的是1个顺反子，Cistron是基因的同义词。在一个顺反子内，有若干个突变单位：突变子(muton)。在一个顺反子内，有若干个交换单位：交换子（recon）。 5、全同等位基因 在同一基因座位(locus)中，同一突变位点（site）向不同方向发生突变所形成的等位基因(homoallele)。 6、非全同等位基因 在同一基因座位（locus）中，不同突变位点（site）发生突变所形成的等位基因(heteroallele)。 7、重叠基因的概念及其生物学意义 概念： 大多数由一条DNA序列组成的基因，仅有编码一种蛋白质的功能(尽管基因在两端有非编码区，并且在编码区内有内含子)。但是，有些情况下，一条序列编码不止一种蛋白质。 生物学意义： a)原核生物进化的经济原则(较小的C值编码较多的基因信息)； b)提高蛋白质的疏水性,以增强生物体自然选择的适应性。
基因工程复习题 题型：名词解释（10个）30分；填空（每空1分） 20分；选择题（每题1分）10分；简答题（4个）20分；论述题（2个）20分。 第一章绪论 1.名词解释： 基因工程：按照预先设计好的蓝图，利用现代分子生物学技术，特别是酶学技术，对遗传物质DNA直接进行体外重组操作与改造，将一种生物（供体）的基因转移到另外一种生物（受体）中去，从而实现受体生物的定向改造与改良。 遗传工程广义：指以改变生物有机体性状为目标，采用类似工程技术手段而进行的对遗传物质的操作，以改良品质或创造新品种。包括细胞工程、染色体工程、细胞器工程和基因工程等不同的技术层次。狭义：基因工程。 克隆：无性(繁殖)系或纯系。指由同个祖先经过无性繁殖方式得到的一群由遗传上同一的DNA分子、细胞或个体组成的特殊生命群体。 2．什么是基因克隆及基本要点? 3.举例说明基因工程发展过程中的三个重大事件。 A) 限制性内切酶和DNA连接酶的发现（标志着DNA重组时代的开始）；B) 载体的使用； C) 1970年，逆转录酶及抗性标记的发现。 4.基因工程研究的主要内容是什么？ 基础研究： 基因工程克隆载体的研究 基因工程受体系统的研究 目的基因的研究 基因工程工具酶的研究 基因工程新技术的研究 应用研究：
基因工程药物研究 转基因动植物的研究 在食品、化学、能源和环境保护等方面的应用研究 第二章基因克隆的工具酶 1.名词解释： 限制性核酸内切酶：一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并使每条链的一个磷酸二酯键断开的内脱氧核糖核酸酶。 回文结构：双链DNA中的一段倒置重复序列，当该序列的双链被打开后，可形成发夹结构。 同尾酶：来源不同、识别序列不同，但产生相同粘性末端的酶。 同裂酶：不同来源的限制酶可切割同一靶序列和具有相同的识别序列 黏性末端：DNA末端一条链突出的几个核苷酸能与另一个具有突出单链的DNA末端通过互补配对粘合，这样的DNA末端，称为粘性末端。 平末端：DNA片段的末端是平齐的。 限制性核酸内切酶的酶活性单位（U）：在酶的最适反应条件下，在50μl容积中，60分钟内完全切割1g DNA所需的酶量为1个酶活性单位（unit 或U） 限制性核酸内切酶的星活性：指限制性内切酶在非标准条件下，对与识别序列相似的其它序列也进行切割反应，导致出现非特异性的DNA片段的现象。 连杆（linker）：化学合成的8～12个核苷酸组成的寡核苷酸片段。以中线为轴两边对称，其上有一种或几种限制性核酸内切酶的识别序列，酶切后可产生一定的粘性末端，便于与具有相同粘性末端的另一DNA片段连接。 衔接头（adaptor）：化学合成的寡核苷酸，含有一种以上的限制性核酸内切酶识别序列。其一端或两端具有一种或两种内切酶切割产生的黏性末端。 底物位点优势效应：酶对同一个DNA底物上的不同酶切位点的切割速率不同。 激酶：对核酸末端羟基进行磷酸化的酶。 2.说明限制性内切核酸酶的命名原则要点。 用属名第一个字母和种名的头两个字母组成的3个字母斜体的略语表示寄主菌的物种名以
《种群生态学》教学大纲 一、基本信息 二、教学目标及任务 《种群生态学》是生态学专业的专业选修课，讲述有关种群生态学的基本概念、基本理论和基础研究方法，丰富学生的生态学专业知识。 通过本课程的学习，使学生掌握种群生态学研究的基本原理和系统研究方法，锻炼现代生态学和计算机模拟等方面的实验技能，熟悉本专业所设计的专业英文表述，并具有一定的分析和处理可持续发展中的生态学问题的能力。 三、学时分配 教学课时分配
四、教学内容及教学要求 第一章种群生态学绪论（Introduction to Population Ecology） 1、种群生态学的含义（What is Population Ecology?） 2、分析工具模型（Models as analytical tools） 3、种群系统（Population system） 习题要点：种群生态学的定义，种群生态学中“种群”的含义，种群的空间尺度（Spatial Scales of Population）和种群稳定性（Spatial Scales of Population），种群的属性（个 体属性individual characteristics与群体属性population characteristics），模型分析 中的抽象与模拟（Abstraction & Simulation）、系统属性（System properties）和模 型属性（Model properties），种群系统的时空结构（Temporal and spatial structure of a population system） 本章重点、难点：种群生态学与其它生态学分支学科间的关系，研究种群生态学的意义，种群模型组建过程中、个体属性和群体属性的区分，过程事件与因子事 件的区分 本章教学要求：了解：种群生态学的发展历史过程和研究内容 理解：种群生态学的地位 掌握：种群的概念、基本特征，研究种群生态学的意义等。 第二章种群密度及数量估计（Estimation of population density and size） 1、系统普查（Censusing a Whole Population） 2、简单的随机取样或系统取样（Simple Random or Systematic Sampling） 3、样本大小的去确定（How Many Samples?） 4、地统计学原理（Elements of Geostatistics） 5、分层取样方法（Stratified Sampling） 6、标记回捕和去除实验方法（Capture-Recapture and Removal Methods） 7、种群密度的间接测定（Indirect Measures of Population Density） 习题要点：系统普查、随机取样和系统取样的方法步骤，种群密度（Population density）、标
中国科学院大学硕士研究生入学考试《生态学》考试大纲
中国科学院大学硕士研究生入学考试 《生态学》考试大纲 本《生态学》考试大纲适用于中国科学院大学生态学及相关专业的硕士研究生入学考试。 生态学作为一门研究生物与环境相互关系的科学，自20世纪60年代人类面临人口、资源、环境等一系列问题以来，它已成为一门应用性很强，由多学科交叉的综合性的基础学科。要求考生掌握个体生态学（生物与环境）、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学的基础理论和基本概念，了解生态学的主要发展趋势和前沿领域，具有灵活运用生态学知识，分析和解决生态学相关问题的能力。 本试卷采用闭卷笔试形式，试卷满分为150分，考试时间为180分钟。主要题型包括名词解释、成对名词辨析、问答题和综合分析题4种类型。 一、考试内容 （一）绪论 1．生态学的定义、发展过程 2．生态学的研究对象、分支学科与研究方法 3．现代生态学发展的趋势 （二）生物与环境 1. 环境的概念及其类型 2.生态因子的概念及作用原理 3.生态因子（光、温度、水、土壤、大气等）的生态作用 4.生物对环境的适应 （三）种群生态学 1．种群、异质种群概念与特征 2．种群空间分布特征 3．种群密度的估计 4．种群的动态 5、种间相互作用类型及其特征 6、种群生活史及繁殖策略
7、种群的调节 （四）群落生态学 1．生物群落的基本特征 2．群落的组成与结构 3．生物多样性的概念、测度方法、影响因素及与稳定性的关系 4．群落的动态：形成与演替 5．群落的分类与排序 6．群落的主要类群及其特征 （五）生态系统生态学 1. 生态系统的一般特征：概念、组成、结构、功能、稳定性、服务功能 2.生态系统的能量流动：生物生产、分解、能流过程、能流分析 3.生态系统的物质循环：生物地化循环概念及主要物质的循环类型及特点 4.生态系统中物质分解过程及其影响因子 5. 生态系统的发育 6. 生态系统主要类型的结构特点及其分布 （六）景观生态学 1．景观生态学的核心概念和主要理论 2．景观生态学的应用 （七）应用生态学 1. 可持续发展概念的形成、发展过程 2. 生物多样性的概念、价值及应用 3. 全球变化：概念、原因、生态学潜在风险 4. 恢复生态学的原理与方法 5. 入侵生物学的概念、可能途径与生态风险
一、分子遗传学的传承与发展 1、经典遗传学阶段 孟德尔最初提出了遗传因子的概念；摩尔根创立了遗传的染色体理论。 2、生化遗传学阶段（或微生物遗传学阶段） 3、分子遗传学阶段 1953年，Watson和Crick提出了DNA的双螺旋模型。 4、基因工程阶段 (1)、基因工程诞生的理论基础 ①在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，从 而明确了遗传的物质基础问题； ②在50年代揭示了DNA分子的双螺旋模型和半保留复制机理，解决了基因的自我复 制和传递的问题； ③在50年代末期和60年代，相继提出了“中心法则”和操纵子学说，并成功地破 译了遗传密码子，从而阐明了遗传信息的流向和表达问题。 (2)、基因工程诞生的技术基础 核酸内切限制酶、DNA连接酶、核酸杂交技术、琼脂糖凝胶电泳技术、克隆载体以及大肠杆菌转化体系的建立。（PCR技术不能作为基因工程诞生的技术基础，因为PCR 技术是在基因工程诞生后建立起来的。） (3)基因工程的优点 ①具有跨越天然物种屏障能力； ②能够使目的基因在大肠杆菌体内得到极大扩增，因此能对基因进行表达调控等基 因工程研究； ③确立了反向遗传学的研究途径。 5、基因组学阶段 基因组学包括：结构基因组学、功能基因组学（转录本组学、蛋白质组学、代谢组学）、基础基因组学、应用基因组学、比较基因组学 6、表观遗传学阶段 研究生命机体在发育与分化过程中，导致表型性状特征发生改变，但是相应核苷酸序列结构却没有发生改变的遗传学成为表观遗传学。 一、遗传信息的三个组成层次 1、有基因组DNA当中的蛋白质编码基因（<2%）构成的第一个层次； 2、仅仅包含非编码RNA(siRNA、miRNA)，存在在广袤的RNA当中； 3、表观遗传信息包含在DNA周围与DNA相互作用的大分子—蛋白质。 二、基因的分子结构中的若干概念 1、5’侧翼序列：位于mRNA转录起点之前的序列为5’侧翼序列，也成为启动区。 在启动区有几个控制基因转录的信号：①决定mRNA转录起点的信号；②决定mRNA 转录起始的信号；③对环境刺激因素作出反应的信号；④对法语程序作出反应的信号； ⑤增强子 2、3’侧翼序列：指位于mRNA分子3’-末端的一段非转译的序列。 在3’侧翼序列区有3种信号：①控制转录终止信号；②控制mRNA末端加工信号； ③多数真核生物3’末端多聚腺苷酸化信号。 4、前导序列区：位于mRNA 5’端起始密码子之前的数百个核苷酸（不转译RNA区段），
一、简述生物的耐受性及其调整方式 二、试述辐射适应和趋同适应的生态意义 三、是分析无性生殖和有性生殖的优缺点 四、举例说明种群衰落及其原因 五、人类如何才能做到对生物资源的科学管理和合理利用 六、人类应如何成为“精明的捕食者”？ 七、简述中度干扰理论与生物资源管理的关系 八、简述岛屿理论及其在自然保护区的建设中的应用 九、简述有机物质分解的意义及影响有机物质分解的因素 十、简述生态效率及其研究意义 1.简述生物的耐受性及调整方式 1、一种生物能够生存与繁殖，要依赖综合环境中全部因子的存在，其中一种因子在数量或质量上不足或过多，超过了生物的耐受限度，该种生物就会衰退或不能生存。生物对每一种生态因子都有一定的耐受范围，在耐受上限和耐受下限之间的范围称为生物对这种生态因子的生态幅。 2、生物耐受性的调整方式包括三种：驯化、休眠、昼夜节律和周期性补偿变化。（1）驯化通常指在自然条件下诱发的生物生理补偿变化。这种变化一般需要很长时间。某种生物由其原产地进入另一地区，多数情况下，新地区的各种环境因
子与其原产地存在差异，外来生物需经较长时间的适应，这就称为驯化。驯化包含两个层次：一是引进个体能够完成生长发育。二是引进亲本在引种区可以实现有效繁殖，产生可育后代。驯化包括两类：实验驯化和气候驯化。二者的区别在于驯化时间的长短不同。后者指在自然条件下的长期过程。 （2）休眠是生物抵御暂时不利环境的一种非常有效的生理机制。如果环境条件超出生物的适宜范围, 生物能维持生命，但却常常以休眠状态适应这种环境。生物一旦进入休眠期，对环境的耐受范围会大幅增加。休眠的意义是使动物最大限度的减少能量消耗。 （3）昼夜节律和周期性补偿变化：生物在不同季节和一天内的不同时刻可以表现不同的生理适宜状态和补偿能力，这种补偿性变化往往是you节律的。因此，生物在一个时期可以比其他时期具有更强的驯化能力，或者具有更大的补偿调节能力。补偿能力的周期变化实际上反映了环境的周期性变化。 2.试述辐射适应和趋同适应的生态学意义 同一种生物长期生活在不同条件下，可能出现不同的形态结构和生理特性，这些变异特性往往具有适应意义，这种适应称为辐射适应。所形成的生物适应类型称为生态型。是一个物种对一特定生境发生基因型的反应而产生的产物，是种内适应不同生态条件或区域的遗传类群。辐射适应是生物对复杂环境条件适应的结果，可以增加物种多样性，促进生物的进化。 趋同适应是指亲缘关系很远甚至完全不同的类群，长期生活在相似的环境中，表现出相似的外部特征, 在生态系统中起相同的作用，占有相同或相近的生态位。而趋同适应的结果使生物类群产生了相似的生活型。可以称为生态等值种。发生趋同适应的物种可以提高对生态因子的耐受性，更好的适应生活环境，使其在竞争中不处于劣势。 3.陆生动物是如何调整水分代谢，适应陆地环境的？ 陆生动物失水的主要途径是排尿、排粪、皮肤和呼吸道表面的蒸发等；得水可能通过饮水、食物、体表吸水及代谢水等途径。 1.通过饮水和进食从外界获得水分，这是陆生动物得水的最主要的方法。两栖类和某些无脊椎动物生活在潮湿的环境中能通过皮肤吸水；在干旱缺水的环境中的动物，常利用代谢水弥补体内水分。如100g糖氧化产生55g水，100g脂肪氧化可产生110g水。 2.陆生动物减少失水的适应形式是多种多样的，首先是减少水分蒸发，节肢动物体表有厚角质层和蜡膜，爬行动物表有鳞片或甲片能有效减少水分的蒸发，昆虫能通过气门瓣的关闭，最大限度的降低呼吸失水。大多数陆生动物可对呼吸水分进行回收。 3.减少排泄失水，许多昆虫，马尔比基管有渗透作用而吸收水分，消化道后肠部分也能吸水。 4.减少蛋白质的代谢产物的排泄失水，两栖类和兽类排泄尿素，而昆虫、爬行类、鸟类则排尿酸。1g氨需耗水300～500ml，排泄1g尿素或尿酸，需水量分别为