生物技术概论复习重点.docx

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生物技术概论复习重点

1、生物技术:

生物技术有时也称生物工程,是指人们以现代生命科学为基础,结合其他基础学科的科学原理,采用先进的工程技术手段,按照预先的设计改造生命体或加工生物原料,为人类生产出所需的产品或达到某种目的。

2、基因工程:

（DNA体外重组技术）应用人工的方法把生物的遗传物质（通常是DNA）分离出来,在体外进行切割、拼接和重组,然后将重组DNA导入某种宿主细胞或个体,从而改变它们的遗传品性,有时还使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达已获得基因产物。

3、细胞工程:

是指以细胞为基本单位,在体外进行培养、繁殖,或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而达到改良生物品种或创造新品种;或加速繁育动植物个体;或获得某些有用的物质的过程。

（包括动植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术、细胞器移植技术、克隆技术和干细技术等）

4、发酵工程:

利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在适合的条件下,通过现代化工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品。

5、酶工程:

（包括酶的固定化技术、酶反应器的设计及应用、酶制剂的制备）是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能,对酶进行修饰改造,并借助生物反应器来生产人类所需产品的一项技术。

6、蛋白质工程:

是指在基因工程的基础上,结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等的学科基础知识,通过对基因的人工定向改造等手段,对蛋白质进行修饰、改造和拼接以生产能满足人类需要的新型蛋白质的技术。

7、连接酶:

能够催化双链DNA片段3’、5’末端形成磷酸二酯键的酶。

8、目的基因:

在基因工程设计和操作中,被用于基因重组、改变受体细胞性状和获得预期表达产物的基因成为目的基因。

9、细菌质粒载体:

是存在于细菌细胞质中的一类独立位于染色体外的能够进行自主复制的遗传成分。

10、噬菌体载体:

把专门感染了细菌的病毒称为噬菌体载体,由DNA（头部）和蛋白质（尾部）组成。

11、溶源:

若噬菌体侵入宿主细胞后并不裂解宿主细胞,而是把自身的DNA整合到宿主细胞DNA中,并随着宿主细胞分裂而增殖。

12、裂解:

若噬菌体侵入宿主细胞后,可以利用宿主细胞的酶以及底物合成新的噬菌体,然后破裂细胞释放出子代噬菌体并再次感染其他宿主。

13、基因重组:

利用限制性内切酶和其他一些酶类,切割和修饰载体DNA和目的基因,将两者连接起来,使目的基因插入于可以自我复制的载体内,再转入受体细胞,以期这种外源性的目的基因在受体细胞内得到正确表达。

14、受体细胞:

（宿主细胞）是指能够摄取外源DNA,并使其稳定扩增以及表达的细胞。

15、萨瑟恩DNA印迹杂交:

根据毛细作用的原理,使在电泳凝胶中分离得DNA片段,转移并结合在适当的滤膜上,然后通过标记好的

DNA或RNA探针的杂交作用,来检测这些转移的DNA片段。

16、细胞融合技术:

是指采用自然或人工方法使两个或两个以上的不同细胞或原生质体融合为一个细胞,不经过有性过程而达到杂种细胞的方法。

17、细胞拆合技术——细胞重组技术:

是指从活细胞中分离出细胞器或其组分,然后将不同来源的细胞器在体外条件下进行重组,使其重新装配成具有生物活性的细胞或细胞器的一种试验技术。

18、细胞培养技术:

是指动物、植物或微生物的细胞在体外无菌条件下的保存和生长。

19、生能细胞:

是指能够表达生物体基因组的任何一种基因,并能分化该物体内任何一种细胞,并进而发育成为一个完全生物体的细胞。

20、外殖体:

指植物组织培养中用来进行无菌培养的离体材料。

21、原生质体:

除去了全部细胞壁的细胞。

22、胚状体:

指组织培养中起源于非核子细胞,经过胚胎发生与胚胎发育而形成的胚状结构。

（具有根芽两节）

23、继代培养:

指愈伤组织在培养基上生长一段时间后,由于营养缺乏、水分散失、代谢产物积累等原因,需将这些组织转移到新的培养基上,这种转移称为继代培养后传代培养。

24、植物细胞培养:

指在离体条件下,将愈伤组织或其他易分散的组织接种到培养基,通过培养使细胞增殖,从而获得大量的细胞群体的技术。

25、组织培养:

是在无菌和人为控制外因的条件下,培养和研究植物组织,器官,甚至进而从中分化,发育出整体植物的技术。

26、人工种子:

外面包裹有一层有机薄膜的胚状体。

27、自然选育:

不经过人工处理,直接利用微生物的自然突变进行选育。

（短波辐射、低剂量使用、四种碱基磷间互变异构、宇宙射线）

28、固定化酶:

通过物理或化学的方法将酶束缚在一定的空间里,将酶制成仍具有催化活性的衍生物。

29、蛋白质组学:

是指一个细胞或组织所包含的所有的蛋白质,现将其定义为基因组表达的全部蛋白质。

30、生物芯片:

通过微电子、微加工技术在平方厘米大小的固相基质表面构建的一个微型分析系统,以实现对组织细胞中的DNA、蛋白质以及其他生物组分进行快速、高效、敏感的高级分析。

31、基因芯片:

将大量的探针分子固定于支持物上后,与标记的样品分子进行杂交,通过对杂交信号检测分析,获取样品的分子的数量和序列信息。

32、蛋白质芯片:

将大量的蛋白质有规则的固定到某种介质载体上,利用蛋白质与蛋白质酶与底物、蛋白质与其他小分子之间的相互作用,检测分析蛋白质的技术。

33、人类基因组计划:

目的是测定22条常染色体以及1条性染色体上的3×109个核苷酸约有3—4万个基因组成的全部DNA序列。

34、遗传图谱:

又叫连锁图,是指以遗传的变性的遗传标记为“路标”,以遗传学的距离为“图距”的基因组图,它是基于遗传功能而建立的图谱。

35、物理图谱:

是指以一段已知的核苷酸序列的DNA片段为标志,所做出的基因组的DNA的分析。

36、转录图谱:

又叫转录图,指具有表达能力的DNA转录图

37、序列图谱:

是分子水平上的一个物理图谱.

38、载体DNA与外源基因连接的方法有:

粘性末端连接法、平末端连接法。

39、PCR:

一种模拟DNA体内复制过程的体外DNA复制过程,在一个离心管的缓冲液体系中,加入DNA模板,d-NTPs、引物和DNA聚合酶,通过变性、退火、延伸三个温度的不断循环,使目标DNA得到快速大量的复制,需要两条合成的寡核苷酸片断和耐热的DNA聚合酶。

40、什么是生物技术,它包括那些基本内容?

其内容之间如何联系?

概念略。

它包括基因工程,细胞工程,酶工程,发酵工程,蛋白质工程。

关系:

这五项技术并不是各自独立的,他们之间是彼此联系,相互渗透的。

其中基因工程技术是核心技术,他能带动其他技术的发展。

41、简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的关系。

发展史:

传统的生物技术从史前时代起就一直为人们所开发利用,首先是发酵技术的应用,证明了发酵是由微生物引起的,并建立了微生物的纯种培养技术。

在发酵工程的带动下,发酵业和酶制剂业大量涌现。

由于遗传学的建立及其应用,细胞学的理论被运用于细胞工程。

但这些发面的发展不具备高新技术的要素,被称为传统生物技术。

现代生物技术是以20世纪60年代DNA重组技术的建立为标志的。

它阐明了DNA是遗传信息的携带者。

揭示了DNA编码的

遗传信息传递给蛋白质的秘密。

实现了DNA体外重组技术。

它向人们提供了一种全新的技术手段,使人们可以按照意愿获得所需产品。

形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。

关系:

现代生物技术是从传统生物技术中发展而来的。

在传统细胞工程的基础上,运用高新技术实现了基因的改造——现代生物技术。

42、简述一下内切酶和连接酶的作用机理。

）

内切酶:

类型Ⅰ、Ⅲ:

都有甲基化,依赖于ATP,限制性内切酶活性。

Ⅲ型酶在识别部位进行切割很容易从底物上解离。

Ⅰ型酶是随机切割,识别部位不等于切割部位,能长生不同的末端。

类型Ⅱ的特点:

识别部位不等于切割部位。

（1）在DNA双链特异性识别部位进行切割产生特定的DNA序列。

（2）两个单链部位在DNA分子上不是彼此相对的。

（3）断裂的结果形成的DNA片段往往具有互补的单链延伸末端。

连接酶:

能够催化双链DNA片段紧靠在一起的3‘-OH末端与5‘-P末端形成磷酸二脂键,使俩末端相连。

连接方法:

（1）用DNA连接酶连接具有互补的粘性末端片段

（2）用T4DNA连接酶将末平端片段连接（3）平末端片段片段加上衔接头或人工合成的连杆使之成为粘性末端后用DNA连接酶连接。

43、比较基因工程中常用的DNA聚合酶的催化酶活性有什么不同?

（1）DNA聚合酶:

①大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ（特点:

a、5‘---3‘聚合酶活性b、5’----3’外切酶活性c、5’---3’为且酶活性））②大肠杆菌DNA聚合酶大片段（a5’-3’聚合酶活性b5’-3’外切酶活性）③T4噬菌体DNA聚合酶。

④T7DNA聚合酶（催化合成的DNA链比其他的长）⑤耐热DNA聚合酶（70~80℃,耐高温,用于PCR中）⑥逆转录DNA聚合酶（依赖于RNA的DNA聚合酶）⑦末端转移DNA聚合酶（将平末端修饰为粘性末端）

（2）T4噬菌体多核苷酸聚合酶

（3）S1核酸酶（降解双链DNA,单链RNA）

（4）Ba13核酸酶（具有高度的、特异的、脱氧核苷酸内切酶活性）

（5）碱性磷酸酶（细菌碱性BE（DAP）去除5’端磷酸提高重组率）

44、基因工程常用的载体有哪些性质?

1）能在宿主细胞中进行独立的稳定的DNA自我复制。

2）已于从寄主细胞中分离并进行纯化。

3）在其DNA序列中具有适当的限制性内切酶位点。

4）具有能够观察的表形特征。

45、简述质粒、噬菌体、柯斯质粒载体的特性?

质粒:

1）具有复制起点。

2）带有可供选择的标记。

3）含若干限制酶的带一位点。

4）分子量小。

5）拷贝数高。

噬菌体:

1）具有双链的复制型DNA,可如质粒一样进行遗传操作。

2）对大肠杆菌有很强的感染力。

3）λDNA的整合是可逆的,原噬菌体可从宿主DNA中切出,进入溶菌性方式的繁殖。

柯斯质粒载体:

1）具有质粒的复制起点和药物抗性基因。

2）具有λ噬菌体载体的COS位点。

3）分子量小,但有高容量的克隆能力。

4）具有与质粒同源徐磊的质粒进行重组的能力。

46、简述外源基因导入受体细胞的途径。

1）导入原核细胞受体的方法:

转化、转导、三亲本杂交。

转化:

把以质粒为载体,构建的重组分子导入受体细胞的过程。

转化态细胞指处于能够摄取外源DNA分子的生理状态的细胞。

转导:

以噬菌体或真核病毒为载体构建的重组分子导入受体细胞的方法。

转导时重组分子先进行体外包装,然后导入受体细胞。

三亲本杂交:

当重组DNA分子不能直接转导或转化时,将含有DNA分子的供体菌,含有被转化的受体菌,含有辅助质粒的辅助菌,三者共同培养。

在辅助菌的作用下,将供体菌导入到受体菌中。

2）导入真核细胞受体的方法:

（1）导入酵母菌中,对酵母菌进行转化,转导有两种方法:

细胞壁在氯化钙多聚醇的作用下,细胞壁具有穿透性,允许外源基因进入;用锂盐进行处理,细胞能够允许多元基因的进入。

（2）导入植物细胞中主要采用致癌脓杆菌制导下的以T2质粒为载体构成重组分子导入受体细胞的方法。

（3）导入动物细胞:

有物理、化学方法,,和生物方法。

47、植物组织培养的大概步骤。

植物组织培养要进行5个阶段:

预备阶段

（1）选择合适的外植体,一般以幼嫩的组织器官为宜。

（2）除去病原菌及杂菌,外植体——自来水多次漂洗——消毒剂处理——无菌水反复冲洗——无菌滤纸吸干。

（3）配置适宜的培养基。

由于物种的不同培养基也多种多样。

诱导去分化阶段:

就是让外植体去分化,使各细胞处于旺盛有丝分裂的分生状态。

继代增值阶段:

愈伤组织长出后经过几周的迅速分裂,原有的培养基中的水分及营养物质多以耗失,细胞的有害代谢物已在培养基中积累,因此必须进行移植切割成数块后继代增值。

生根发芽阶段:

通常愈伤组织要移植于含有适量细胞分裂素,没有或仅有少量生长素的分化培养基中,才能诱导胚状体的产生。

移栽成活阶段:

生长于人工照明玻璃瓶中小苗,要移栽到室外以利成长。

此时的幼苗还十分幼嫩,移栽应在能保证适

度的光、温、湿条件下进行。

48、植物细胞大量培养采用什么方法?

在培养过程中有哪些影响因素?

采用悬浮细胞培养系统。

影响因素:

（1）遗传特性,细胞本身,内因,影响植物细胞蛋白质培养。

（2）培养条件,外因①光照:

愈伤组织和细胞生长不需要光照,但光照会影响次生代谢产物的合成和积聚。

②温度:

细胞生长速率与培养温度密切相关。

③搅拌与混合,④通气⑤营养盐⑥PH值⑦前体和调节因子。

49、原生质的融合过程和结果。

真核细胞原生质体的融合:

（1）自发融合,形成多核体。

（2）化学融合,在无菌条件下按比例混合双亲原生质体——滴加PEG溶液,摇匀,静止——滴加高钙高PH溶液,摇匀,静止——滴加原生质体培养液洗涤数次——离心获得原生质体细胞团——筛选鉴定——再生杂合细胞。

（3）物理融合将亲本原生质体以适当的溶液悬浮混合后,插入微电极,接通一定的交变电场。

原生质体极化后顺着电场排列成紧密的珍珠串装。

此时,瞬间施以适当强度的电脉冲,使原生质体质膜被击穿而发生融合。

原核细胞和真菌原生质体的融合:

（1）分别培养带遗传标志的双亲本菌株至指数生长中期,此时细胞壁最容易被降解。

（2）分别离心收集菌体,以高渗培养基制成菌悬液,以防止下一阶段原生质体破解裂。

（3）混合双亲本,加入适量溶菌酶,作用20~30分钟。

（4）高速离心后去上清液得原生质体,用少量高渗培养基制成菌悬浮液。

（5）加入10贝体积的聚乙二醇促使原生质体凝聚、融合。

结果:

在融合后的一个细胞内有二核同时存在的异核体,但随之进行同期的核分裂,进行核的融合,得到杂种细胞系。

50、单倍体植株形单体弱,为何还要诱发单倍体植株?

单倍体生物是指仅含一组染色体的个体。

此类植物与正常二倍体植物相比,他们:

（1）可以缩短杂交育种时间,克服杂种分离的困难。

（2）显著提高选育效率。

（3）克服远缘杂交不亲和性,创造新型品种。

51、人工种子包括哪几部分?

如何制备?

人工种子的结构:

人工种皮、人工胚乳、胚状体

人工种皮:

包裹在人工种皮最外层的胶质化合物薄膜。

人工胚乳:

指人工配置的能够保证胚状体正常发育的营养物质。

胚状体:

是指由组织培养产生的具有胚芽,胚根和类似天然种子胚的结构。

人工种子的制备:

1）胚状体的诱导2）包裹制种3）发芽实验

52、发酵工程的发展经历了那几个时期?

1）天然发酵阶段

2）发酵技术的第一个转折时期——纯培养技术

3）第二个转折时期——通气搅拌技术的建立,抗生素发酵开始。

工业化,现代发酵工业的开端。

4）第三转折时期——代谢控制发酵技术,谷氨酸发酵菌的产生。

5）第四个转折时期——基因工程技术

53、列举发酵工程的应用范畴。

（1）微生物菌体的发酵,以微生物菌体细胞为产品（酵母、菌体蛋白、疫苗）

（2）微生物发酵（微生物种类多,产酶多,成本低）

（3）微生物代谢产物发酵（产量最多）

（4）微生物的转化发酵（利用微生物细胞的酶或酶系把一种化合物转化成结构相关的更具有价值的化合物的生化反应。

如抗生素的生物转换）

（5）现代生物技术中生物细胞的发酵

（6）微生物处理废水以及其他发面的发酵。

54、发酵工程包括那几个阶段?

菌种的选育（上游技术）、微生物发酵生产（中游）、产品下游加工

55、发酵液预处理的方法和技术有哪些?

预处理的目地:

改善发酵液的性质以利于固液分离常用酸化、加热、加絮凝剂的方法去除Ca+/Fe+等,加入草酸或草酸钠。

去除杂蛋白质,加入三氯乙酸盐。

去除有色杂质,加入活性炭。

技术:

采用凝聚——絮凝技术

凝聚:

在中性盐作用下,由于双电层排斥作用降低使胶体体系稳定。

絮凝:

再某些高分子絮凝剂存在下,形成絮凝团。

物理作用收集液相,产品在液相中。

提取胞内产物先要对细胞进行破碎。

56、发酵工程下游加工的四个阶段:

①发酵液预处理和固液分离②提取③精制④成品加工

发酵工程下游中提取和精致的方法是什么?

提取:

沉淀法、萃取法、离子交换法、吸附法、超滤法。

精致:

层析法,吸附层析,凝胶层析,离子交换层析、聚焦层析、疏水层析、亲和层析

57、在生产酶的过程中采用什么样的方法提高酶产量?

（1）添加诱导物

（2）添加促进剂（3）控制阻遏物的浓度:

代谢终产物、分解代谢产物

58、简述酶分离纯化的过程。

（1）材料的预处理:

防止蛋白酶的水解作用分离细胞器,除去核酸。

（2）细胞的破碎:

机械匀浆法,超声波法,冻融法,渗透压法,酶水解法。

（3）酶的抽提,用稀酸稀碱盐浸泡抽提（4）分离纯化沉淀分离法、层析法、电泳法、离心法

59、通过哪些方法来改造酶分子来满足实际的需要。

（1）增加酶的稳定性

（2）通过化学修饰或每发修饰来改变酶的活性（3）消除抗原性,免疫原性以利于医疗上的应用

60、固定化酶和游离化酶相比,固定化酶的优势组要表现在哪些方面?

固定化酶:

通过物理或化学的方法将酶束缚在一定空间里,将酶制成仍具有催化活性的衍生物。

其优点是:

（1）可以使反应过程管道化、自动化,产物易从反应液中收回。

（2）酶的稳定性有所改进（3）酶的作用效率提高。

61、如何制备固定化酶。

（1）载体结合法:

共价结合法、离子吸附法、物理吸附法

（2）胶连法:

双功能试剂（3）包埋法:

聚合物包埋法、微胶囊包埋法

62、固定化酶性质的变化主要表现在哪几方面?

（1）酶活性的变化

（2）最适PH植的变化（3）最适温度的变化（4）动力学常数的变化（4）酶稳定性发生变化63、设计酶反应器要遵循的原则。

总体要求:

通用、简单、易操作、损耗低。

（1）根据所有酶和底物的酶促反映及温度、压强、PH等因素对反应的影响而设计。

（2）根据酶反应中流体、流动状态以及导热特性选择设计酶反应器。

（3）根据生产规模、生产量和工艺流程设计。

（4）在综合考虑酶生产流程的辅助过程以及两者的相互作用和结合方式的基础上力争使整个实行经济、社会、时间、空间最优化。

64、如何选择一类酶反应器?

（1）根据固定化酶的形状来进行选择

（2）根据底物的物理性状来进行选择（3）根据酶反应的动力学特性来进行选择。

（4）根据酶的稳定性来进行选择（5）根据操作要求以及反应器的费用来进行选择