生物工程导论复习资料.docx

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生物工程导论复习资料

1.生物工程:

它是以现代生命科学为基础,结合先进的技术手段和其它基础科学的科学原理,按照预先的设计改造生物体或加工原料，为人类生产出所需要的产品或达到某种新技术。

2.生物工程的研究对象:

包括活的生物体或它们的一部分.

3.生物工程的任务:

就是为细胞的生长和目标产物的积累创造最好的条件,研究开发最适合的工艺路线和设备,实现工业化生产以满足社会需要.

※生物工程研究的是有活细胞参与的更复杂的反应过程。

4.生物工程的研究领域:

①基因工程,在1967年完全确定DNA分子中64个三联密码子后不久,第一个基因工程产品-人胰岛素就面世了.基因工程的工力功能是编码蛋白质.

通过定位突变的方法使所表达的蛋白质产物的结构和功能发生变化，根据需要设计新的蛋白质氨基酸序列。

----蛋白质工程（名词解释）

②细胞工程,细胞是构成包括人类、动物、植物和微生物在内的几乎所有生物的基本单元。

细胞最显著的特点:

吸收环境中的营养物质,通过细胞内无数个由酶催化并得到良好组织和调节的化学反应.

例如：

①从微生物细胞培养中，得到了抗生素、氨基酸、有机酸、溶剂、酶制剂及SCP（单细胞蛋白）等；②从植物细胞培养得到了紫杉醇、紫草宁等；③从动物细胞培养得到了EPO（促红细胞生成素）、生长因子及单克隆抗体等。

（选择）

③酶工程,是研究酶的分离,提纯及利用酶作为催化剂,实现化学转化,合成各种产物或达到人类所需社会目标的工程科学.

几乎所有的酶都是蛋白质,酶具有催化剂的功能.酶的来源包括动物,植物及微生物,来源不同的酶有不同的用途.（动物来源的酶一般用于医药或诊断试剂.植物和部分微生物来源的酶可用于食品工业,而工业用酶一般都来源于微生物.）

（填空）※酶催化反应的特点：

是有很高的效率和专一性，酶催化反应的专一性包括底物专一性、基团专一性及立体专一性等。

④微生物工程（发酵工程）,→泛指所有细胞（动物、植物、微生物及基因工程细胞）的大规模培养并获得目标产物的过程.是典型的多相、多尺度问题.采用液体深层发酵的方法.

※发酵过程是以细胞为催化剂的化学反应工程。

⑤生物分离工程.特殊性:

A.目标产物的浓度低.B.目标产生与杂质的物理和化学性质十分接近,而且成分非常复杂.C.目标产物往往具有生物活性.D.在许多应用领域,生物技术产品有很高的纯度和安全性要求.

5.酶催化反应的特点:

有很高的效率和专一性,酶催化反应的专一性包括底物专一性,基团专一性及立体专一性等.

6.生物工程的服务领域:

人类健康,农业,资源和能源,环境保护.

7.基因工程的诞生和发现:

基因工程诞生于1973年.

三大发现:

①20世纪40年代发现了生物的遗传物质是DNA②20世纪50年代提出了DNA是双螺结构③20世纪60年代确定了遗传信息的传递方式.

8.基因工程技术上的三大发明:

①工具酶；②载体；③逆转录酶

9.基因工程:

也称基因克隆或DNA分子克隆.指将外源基因通过体外重组后导入受体内,使这个基因能在受体细胞内自制,转录,翻译表达的操作过程.

10.基因工程的实施至少要四个条件:

①工具酶；②基因；③载体；④受体细胞。

11.基因工程区别于其他遗传育种方法的显著特点：

①跨越天然物种屏障的能力；②克服了固有的生物种间的限制；③引入了定向创造新物种的可能性。

11.遗传工程,基因工程,DNA重组之间的差别:

①遗传工程是发生在遗传过程中的自然界原本存在的导致变异的一种现象,即自然出现的不同DNA链断裂并连接成新的DNA分子,新的DNA分子含有不同于亲体的DNA片段；②DNA重组是人们根据遗传工程原理利用限制性内切酶在体外对DNA进行的人工操作（即采用酶法）；③基因工程是遗传重组和DNA重组的目的和结果,无论是利用自然的（遗传重组）还是人工的（DNA重组）方法,最终目的都是要实现基因重组.

12.克隆:

（名词）指从同一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代,或具有相同遗传性状的DNA分子,细胞或个体所组成的特殊的生命群体.（动词）指从同一祖先生产这类同一的DNA分子群或细胞过程.

13.基因工程的主要内容:

①带有目的基因的DNA片段的分离或人工合成；

②在体外,将带有目的基因的DNA片段连接到载体上,形成重组DNA分子；

③重组DNA分子导入受体细胞（也称宿主细胞或寄主细胞）；

④带有重组DNA分子的细胞培养,获得大量的细胞繁殖群体；

⑤重组体的筛选；⑥重组体中目的基因的功能表达。

14.基因工程工程的理论基础:

是分子生物学.一方面,分子生物学的快速发展促成了基因工程的建立和发展完善；另一方面,基因工程的诞生和发展不仅带动了现代生物技术产业化,而且也使整个生命科学的研究产生了革命性的变化,使得生命科学成为当今发展最快的学科之一.

15.DNA的组成:

DNA是由大量的脱氧核糖核苷酸组成的极长的线状或环状大分子.DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸,它由碱基,脱氧核糖和磷酸基三部分组成.在核苷酸分子中有4种不同的碱基,即腺嘌噙（A）,鸟嘌呤（G）,胸腺嘧啶（T）,胞嘧啶（C）.※DNA中的嘌呤核和嘧啶碱基携带遗传信息，其中的糖和磷酸基则起了结构作用。

16.1953年Watson和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型→阐明了DNA分子的二级结构.这一理论的核心是:

碱基配对互补.碱基配对是DNA分子结构的主要特性.

17.决定DNA双螺旋结构的因素有:

①氢键的形成；②碱基的堆积力；

③磷酸基之间的静电斥力；④碱基分子内能的作用等.

18.DNA的复制:

一个DNA分子可以通过半保留复制机制精确地复制成两个完全相同的DNA分子,并分配到两个子细胞中,从而将亲代细胞所含的遗传信息原原本本地传到子代细胞.

19.DNA复制的特点:

①DNA的复制从特定的位点开始,这个特定的位点称为复制起始点,有复制起始点双链DNA解旋,形成复制叉；②半保留复制；

③DNA复制具有高度的忠实性,其复制的忠实性同DNA聚合酶所具有的自我校正功能密不可分.④虽然DNA聚合酶是是DNA复制的主酶,然而DNA复制是多种酶和蛋白因子协同有序工作的结果.

20.DNA作为遗传物质的优点:

①信息量大,可以微缩.②表面互补,电荷互补,双螺旋结构保证了精确复制的机制.③核糖的2′位脱氧,在水溶液中稳定性好.④可以突变,以求进化.⑤有T无U,基因组得以增大.

21.DNA的变性:

在加热或某些试剂的作用下,DNA配对碱基之间的氢键结构受到破坏,双链DNA的多核苷酸链能完全分离的过程,也称熔解.（双链→单链（变性））

22.复性的过程:

当两条链互相碰撞,一条链的某个区域遇到了互补的另一条链的配对时,便在这个区段形成双链核心,然后从核心向两侧对应互补链扩大互补配对,最后完成复性过程.

（复性:

变形后的DNA在一定条件下能够复性，由单链形成双链。

）

23.发生复性必须满足的两个条件:

①盐浓度必须高到足以消除两条链中的磷酸基团的静电斥力；通常用0.15～0.5mol/LNaCl；②温度必须升高到足以破坏其随机形成的链内氢键,但温度又不能太高,否则不能形成和维持稳定的链间碱基配对。

24.杂交:

当复性的DNA分子由不同的两条单链分子形成时,称为杂交.

25.遗传信息的传递方向-中心法则:

1958年,Crick提出.DNA通过以自身为模板进行复制而使遗传信息代代相传,并通过RNA最终将遗传信息传递给蛋白质分子,最后蛋白质分子表现出各种性状,即DNA（基因）→RNA→蛋白质（性状）.

26.转录:

利用DNA为模板合成RNA的过程.转录是基因表达的关键一步.

翻译:

以RNA为模板合成蛋白质的过程.就是将以核苷酸形式编码在mRNA中的信息转变成多肽链中特定的氨基酸顺序.

27.mRNA的合成过程:

RNA合成以四种核糖核苷三磷酸为底物,即ATP,GTP,CTP,UTP.①RNA聚合酶结合于DNA分子上的特定位置；

②使DNA双链解旋,起始RNA合成；③RNA链的延伸；④RNA合成的终止和释放.

28.基因的表达:

DNA分子把它所承载的遗传信息转变为特定氨基酸顺序构成的多肽或蛋白质分子的过程.

29.基因的分类:

基因根据功能的不同可分为:

结构基因,调节基因和操纵基因.作为一个能转录和翻译的基因必须包括转录启动子,基因编码区和转录终止子.

30.原核生物中基因转录有两种情况:

一种是组成型的,另一种是基因的转录是受到调控的.原核生物中最早开始研究的基因调控体系是大肠杆菌乳糖操纵子.

31.真核生物翻译后修饰主要体现在:

①形成正确的二硫键；②切割前体；

③蛋白质糖基化；④对氨基酸的修饰。

32.工具酶:

一般把切割DNA分子,进行DNA片段修饰和DNA片段连接等所需的酶称为工具酶.（名词解释）

33.工具酶按用途分类:

①限制性内切酶：

指识别和切割双链DNA分子内特殊核苷酸顺序的酶的统称.②连接酶,指将两段乃至数段DNA片段拼接起来的酶.

※最常用的连接酶是T4DNA连接酶。

③修饰酶.其它基因工程的工具酶:

DNA聚合酶,逆转录酶,T4多核苷酸酶和碱性磷酸酶等.逆转录酶：

是从mRNA逆转录形成互补DNA（cDNA）的酶，亦称为依赖于RNA的DNA聚合酶。

34.基因工程载体:

外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞,这种能承载外源DNA片段并带入受体细胞的传递者称为基因工程载体.目前已构建应用的基因工程载体有:

质粒载体,噬菌体载体,病毒载体以及由它们互相组合或与其他基因级DNA组合成的载体.这些载体可分为克隆载体和表达载体.

35.用于原核生物宿主的载体:

①质粒载体：

质粒→是能自主复制的双链闭合环状DNA分子,它们在细菌中以独立于染色体外的方式存在.质粒广泛存在于细菌中，某些蓝藻、绿藻和真菌细胞中也存在质粒→选择。

两种常用的质粒载体：

A质粒载体pBR322（原核质粒常见）B.pUC19（实验较常用）.

√常用的细菌质粒有F因子、R因子、大肠杆菌素因子等。

（填空）

②噬菌体载体③柯斯质粒→用于真核生物宿主的人工载体大多具有大肠杆菌质粒的耐药性或噬菌体的强感染力，同时还应满足携带真核生物目的基因大片段DNA的要求。

36.用于真核生物宿主的载体:

（真核载体大多是所谓的穿梭载体--填空）

①YIP载体；②YRP载体；③YAC载体是酵母人工染色体的缩写④其他载体.BAC是以细菌F因子为基础组建的细菌克隆体系。

①②都是由大肠杆菌质粒和酵母的DNA片段组成.

37.用于植物宿主的载体:

①Ti质粒.（最常用）--Ti质粒是诱发植物肿瘤的质粒。

A.整合型法B.双载体系统法。

②植物DNA病毒和植物转座子.

38.用于动物宿主的载体:

①用于昆虫细胞的载体②用于哺乳动物细胞的载体.

39.基因工程载体的必备条件和简单分类:

条件:

①能够进入宿主细胞；②载体可以在宿主细胞中独立复制；

③要有筛选标记；④对多种限制酶有单一的切点,一定是单一切点.

分类:

①克隆载体.是以繁殖DNA片段为目的的载体。

②穿梭载体.用于真核生物DNA片段在原核生物中增殖，然后再转入真核

细胞宿主表达。

③表达载体.用于目的基因的表达。

40.基因：

是具有遗传功能的DNA分子上的片段。

41、基因库：

也叫基因组文库，是指用克隆的方法将一种生物的全部基因组长期以重组体方式保持在适当的宿主中。

42、基因文库：

也叫cDNA文库。

首先获得mRNA，反转录得cDNA，经克隆后形成文库。

cDNA文库和基因库的不同之处在于，cDNA文库在mRNA拼接过程中已经除去了内含子等成分，便于DNA重组时直接使用。

43、基因组文库的筛选：

⑴DNA杂交法。

双链DNA分子可以通过热处理或碱变性的方法变性成单链DNA分子。

加热后缓慢冷却的