生物技術(shù)概論復(fù)習(xí)題及答案

PAGEPAGE7復(fù)習(xí)思考題第一章1.現(xiàn)代生物技術(shù)是一項(xiàng)高技術(shù)，它具有高技術(shù)的“六高”特征是指哪“六高”？答：高效益、高智力、高投入、高競(jìng)爭(zhēng)、高風(fēng)險(xiǎn)、高勢(shì)能。2.什么是生物技術(shù)，它包括哪些基本的內(nèi)容？它對(duì)人類社會(huì)將產(chǎn)生怎么樣的影響？答：生物技術(shù)，也稱生物工程，是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。生物工程主要包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程。每一次重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科技創(chuàng)新，都使人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生一次飛躍；每一次技術(shù)革命浪潮的興起，都使人們改造自然的能力和推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的力量提高到一個(gè)新的水平。生物技術(shù)的發(fā)展也不例外，它的發(fā)展越來越深刻地影響著世界經(jīng)濟(jì)、軍事和社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程。3.為什么說生物技術(shù)是一門綜合性的學(xué)科，它與其他學(xué)科有什么關(guān)系？答：因?yàn)樯锛夹g(shù)涉及到很多個(gè)方面，有醫(yī)學(xué)、林農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境、能源、化學(xué)品等等，不僅僅是局限于生物這一方面，例如研究使用到高科技電子設(shè)備，兩者必須結(jié)合才能進(jìn)行研究。生物分子學(xué)也被運(yùn)用到計(jì)算機(jī)的研發(fā)中去。4.簡(jiǎn)要說明生物技術(shù)的發(fā)展史以及現(xiàn)代生物技術(shù)與傳統(tǒng)生物技術(shù)的關(guān)系。答：傳統(tǒng)生物技術(shù)誕生較早。在石器時(shí)代后期，我國(guó)人民就會(huì)利用谷物造酒，這是最早的發(fā)酵技術(shù)。在公元前221年周代后期，我國(guó)人民就能制作豆腐、醬和醋，并一直沿用至今。公元10世紀(jì)，我國(guó)就有了預(yù)防滅花的活疫苗。到了明代，就已經(jīng)廣泛地種植痘苗以預(yù)防天花。16世紀(jì)，我國(guó)的醫(yī)生已經(jīng)知道被瘋狗咬傷可傳播狂犬病。在西方，蘇美爾人和巴比倫人在公元前6000年就已開始啤酒發(fā)酵。埃及人則在公元前4000年就開始制作面包。而現(xiàn)代生物技術(shù)是以20世紀(jì)70年代DNA重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的。1944年Avery等闡明DNA是遺傳信息的攜帶者。1953年Watson和Crick提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型闡明了DNA的半保留復(fù)制模式，從而開辟了分子生物學(xué)研究的新紀(jì)元?，F(xiàn)代生物技術(shù)足從傳統(tǒng)生物技術(shù)發(fā)展而來的。5.生物技術(shù)的應(yīng)用包括哪些領(lǐng)域？答：生物技術(shù)被世界各國(guó)觀為一項(xiàng)高新技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)林牧漁、輕工、食品、化工和能源等領(lǐng)域，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新興產(chǎn)業(yè)的形成。6.南開大學(xué)生物命科學(xué)學(xué)院為什么要開設(shè)生物技術(shù)概論？第二章1.基因工程研究的理論依據(jù)是什么?答：不同基因具有相同的遺傳物質(zhì)(DNA/RNA)；基因是可以從DNA上切割下來的；基因是可以轉(zhuǎn)移的；多肽與基因之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系；遺傳密碼是通用的(絕少數(shù)除外)；可以通過DNA復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代。3.簡(jiǎn)述限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶的作用機(jī)制。答：限制性內(nèi)切核酸酶能識(shí)別雙鏈DNA中特殊核苷酸序列,并在合適的反應(yīng)條件下,使每條鏈的一個(gè)磷酸二酯鍵斷開,產(chǎn)生具有3′OH和5′P的DNA片段。DNA連接酶催化雙鏈DNA片段緊靠在一起的3′OH末端與5′P末端之間形成磷酸二酯鍵，使兩末端連接。2.簡(jiǎn)述基因工程研究的基本技術(shù)路線。答：4.在什么情況下最好使用質(zhì)粒載體或λ噬菌體載體或cosmid載體？答：質(zhì)粒載體是以質(zhì)粒DNA分子為基礎(chǔ)構(gòu)建的，是最常見的載體；λ噬菌體載體由λDNA和蛋白外殼組成，主要用于cDNA文庫的構(gòu)建，也可用于克隆外源目的基因；cosmid載體適用于插入較大片段。5.闡述人工染色體作為載體的特點(diǎn)。答：人工染色體指能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地復(fù)制并準(zhǔn)確傳遞給子細(xì)胞的人工構(gòu)建的染色體。特點(diǎn)是能容納長(zhǎng)達(dá)100kb以上的外源DNA片段。6.簡(jiǎn)述染色體定位整合克隆載體的應(yīng)用價(jià)值答：質(zhì)粒載體容易丟失，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因生物的不穩(wěn)定性；病毒（噬菌體）載體雖然能穩(wěn)定維持，但是內(nèi)于插入的位點(diǎn)的不確定性，可能對(duì)受體細(xì)胞基因組的自穩(wěn)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)有害的突變，給選育轉(zhuǎn)基因生物帶來不可知性和難度。而基因定位整合平臺(tái)系統(tǒng)可克服這兩者的負(fù)面效應(yīng)。7.簡(jiǎn)述各種特殊用途克隆載體的特點(diǎn)答：人工染色體能承載100kb以上的DNA大片段；而染色體定位整合克隆載體能保證插入整合的穩(wěn)定性。8.從cDNA文庫和基因組文庫中獲得的目的基因有什么不同？答：基因組文庫是指把某種生物基因組的全部遺傳信息通過通過克隆載體貯存在一個(gè)受體菌克隆子群體中。而cDNA文庫是以mRNA為模板，因此包含著細(xì)胞全部mRNA信息。9.如何采用PCR技術(shù)從生物材料中分離出目的基因？答：1）沒有內(nèi)含子的基因，直接可以設(shè)計(jì)引物從DNA中擴(kuò)增出來。2）有內(nèi)含子的，可以利用RNA反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA為模板，擴(kuò)增獲得。3）基因組測(cè)序沒有完成的物種，可以利用RACE的方法獲得相應(yīng)的基因。10.什么樣的細(xì)胞可用作受體細(xì)胞？答：具有以下特點(diǎn)。①便于重組DNA分子導(dǎo)入和篩選；②便于重組DNA分子穩(wěn)定存在于細(xì)胞中；③適于外源基因的高效表達(dá)；④遺傳穩(wěn)定性高，密碼子無明顯偏愛性；⑤易于擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵；⑥安全性高，無致病性。11.闡述外源基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞的各種途徑。答：轉(zhuǎn)化是重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定維持并表達(dá)的過程。病毒(噬菌體)顆粒轉(zhuǎn)導(dǎo)法是用病毒(噬菌體)的DNA（或cDNA）構(gòu)建成重組DNA，在體外包裝成重組病毒(噬菌體)顆粒，通過感染使重組DNA進(jìn)入受體細(xì)胞。12.篩選克隆子有哪些方法？答：根據(jù)載體抗菌素抗性基因篩選轉(zhuǎn)化子；根據(jù)載體除草劑抗性基因篩選轉(zhuǎn)化子；根據(jù)LacZ′基因互補(bǔ)顯色篩選轉(zhuǎn)化子；根據(jù)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑非依賴型篩選轉(zhuǎn)化子；根據(jù)核苷酸合成代謝相關(guān)酶基因缺失互補(bǔ)篩選轉(zhuǎn)化子。13.闡述基因工程的科學(xué)意義、應(yīng)用價(jià)值以及發(fā)展前景。答：基因工程是生物工程的一個(gè)重要分支，它和細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。它是用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質(zhì)——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當(dāng)?shù)墓ぞ呙高M(jìn)行切割后，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然后與載體一起導(dǎo)入某一更易生長(zhǎng)、繁殖的受體細(xì)胞中，以讓外源物質(zhì)在其中“安家落戶”，進(jìn)行正常的復(fù)制和表達(dá)，從而獲得新物種的一種嶄新技術(shù)。它克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和障礙?；蚬こ炭蓱?yīng)用于農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域?？茖W(xué)界預(yù)言，21世紀(jì)是一個(gè)基因工程世紀(jì)。第三章如何從一片嫩葉經(jīng)組織培養(yǎng)培育出眾多的完整植株?答：將采來的植物材料除去不用的部分，將需要的部分仔細(xì)洗干凈；對(duì)材料的表面浸潤(rùn)滅菌；用滅菌劑處理；把消毒過的外植體接到培養(yǎng)基上，在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)（若要得到愈傷組織，則無需光照，直接進(jìn)行暗培養(yǎng)）；愈傷組織的誘導(dǎo)，把形成的愈傷組織轉(zhuǎn)接到生芽生根培養(yǎng)基上，進(jìn)行再分化；得試管苗、轉(zhuǎn)種。如何從植物細(xì)胞培養(yǎng)中獲得較高的次生代謝物產(chǎn)量?答：固定化細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)能夠獲得較高的次生代謝物產(chǎn)量。細(xì)胞固定化有利于在細(xì)胞團(tuán)內(nèi)外形成化學(xué)物質(zhì)和物理因素的梯度，這是高產(chǎn)次生代謝物的關(guān)鍵；單倍體植株形單體弱,為什么還有不少科學(xué)家熱衷于誘發(fā)產(chǎn)生單倍體植株?答：?jiǎn)伪扼w只有一套染色體，加倍后可得到純合隱性基因表達(dá)植株，具有極強(qiáng)的遺傳改造價(jià)值。什么叫植物原生質(zhì)體?如何進(jìn)行植物原生質(zhì)體的融合?答：植物原生質(zhì)體指去除全部細(xì)胞壁的細(xì)胞。其制備過程包括取材除菌、酶解、分離、洗滌、鑒定等步驟?？梢圆扇∧男┩緩矫撊ブ参矬w內(nèi)的病毒？如何檢測(cè)植株中是否還有病毒？答：物理方法（高溫）、化學(xué)方法（孔雀綠等）、生物學(xué)方法（莖尖花瓣花藥培養(yǎng)）。外觀、電鏡免疫血清等手段檢測(cè)。人工種子包括哪幾部分?如何制備人工種子?答：胚狀體（由組織培養(yǎng)或細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生）、人工胚乳（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)+激素+農(nóng)藥+抗生素+除草劑等）、人工種皮（抗壓，保水，透氣）。胚狀體、褐藻酸鈉、合成胚乳三者混勻成圓形膠囊，再經(jīng)無菌水漂洗后干燥處理成圓形人工種子。怎樣才能在體外大量培養(yǎng)哺乳動(dòng)物細(xì)胞？答：培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞一般步驟為，無菌取出目的組織，漂洗干凈，切割成小組織塊，解離成細(xì)胞，移放培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)。哺乳動(dòng)物培養(yǎng)需要較大的支持界面，因此有微導(dǎo)管培養(yǎng)法、微載體培養(yǎng)法、微膠囊培養(yǎng)法等三種特殊方法。如何獲得能在體外大量生長(zhǎng)、分泌單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞克??？答：實(shí)驗(yàn)前數(shù)周分次用特異抗原免疫實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，得到大量的B淋巴細(xì)胞的脾細(xì)胞后，將骨髓瘤細(xì)胞和脾細(xì)胞以聚乙二醇法進(jìn)行融合。再篩選出合適的雜合細(xì)胞進(jìn)行繁殖。如何用體細(xì)胞克隆出一只哺乳動(dòng)物?克隆動(dòng)物有什么積極意義?答：1、供體細(xì)胞系的建立2、供體細(xì)胞的同期化處理3、卵母細(xì)胞的體外成熟4、卵母細(xì)胞核的去除5、供體核的移植6、供體細(xì)胞與去核卵的融合7、重構(gòu)胚的體外激活8、重構(gòu)胚的體外發(fā)育9、胚胎移植受體的同期化處理10、胚胎移植11、妊娠檢查12、克隆動(dòng)物出生

意義是克隆出來的動(dòng)物可以為提供細(xì)胞的個(gè)體提供需要的器官開展干細(xì)胞研究對(duì)人類有何積極的意義？答：在體外鑒別、分離、純化、擴(kuò)增和培養(yǎng)人體胚胎干細(xì)胞，并以這樣的干細(xì)胞為“種子”，培育出一些人的組織器官。干細(xì)胞及其衍生組織器官的廣泛臨床應(yīng)用，將產(chǎn)生一種全新的醫(yī)療技術(shù)，也就是再造人體正常的甚至年輕的組織器官，從而使人能夠用上自己的或他人的干細(xì)胞或由干細(xì)胞所衍生出的新的組織器官，來替換自身病變的或衰老的組織器官。假如某位老年人能夠使用上自己或他人嬰幼兒時(shí)期或者青年時(shí)期保存起來的干細(xì)胞及其衍生組織器官，那么，這位老年人的壽命就可以得到明顯的延長(zhǎng)。11.有什么方法可以分別去除革蘭氏陽性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌和真菌的細(xì)胞壁？答：細(xì)菌使用溶菌酶（陰性細(xì)菌要添加EDTA）處理，真菌使用蝸牛酶和纖維素酶處理。第四章1.微生物發(fā)酵產(chǎn)物有哪幾種類型？答：在菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期所產(chǎn)生的產(chǎn)物，如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸、糖類等，是菌體生長(zhǎng)繁殖所必需的，這些產(chǎn)物叫做初級(jí)代謝產(chǎn)物。在菌體生長(zhǎng)靜止期，某些菌體能合成一些具有特定功能的產(chǎn)物，如抗生素、生物堿、細(xì)菌毒素、植物生長(zhǎng)因子等。這些產(chǎn)物與菌體生長(zhǎng)繁殖無明顯關(guān)系，叫做次級(jí)代謝產(chǎn)物。發(fā)酵培養(yǎng)基由哪些成分組成？答：碳源、氮源、無機(jī)鹽和微量元素、生長(zhǎng)因子、水、產(chǎn)物形成的誘導(dǎo)物、前體和促進(jìn)劑。比較分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和補(bǔ)料分批發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)。答：分批發(fā)酵是營(yíng)養(yǎng)物和菌種一次加入進(jìn)行培養(yǎng)，直到結(jié)束放罐，中間除了空氣進(jìn)入和尾氣排出，與外部沒有物料交換。傳統(tǒng)的生物產(chǎn)品發(fā)酵多用此過程。連續(xù)發(fā)酵是以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長(zhǎng)。補(bǔ)料分批發(fā)酵是又稱半連續(xù)發(fā)酵，是介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種發(fā)酵技術(shù)，是指在微生物分批發(fā)酵中，以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)補(bǔ)加一定物料的培養(yǎng)技術(shù)。下游處理過程分為哪幾個(gè)步驟？相應(yīng)的分離方法有哪些？答：預(yù)處理（加熱、調(diào)pH、絮凝），細(xì)胞分離（過濾、離心分離、錯(cuò)流過濾），細(xì)胞破碎（勻化、研磨），細(xì)胞碎片分離（離心分離、錯(cuò)流過濾、兩水相萃?。?，初步純化（沉淀、吸附、離子交換、萃取、超濾），高度純化（沉淀、超濾、層析分離、結(jié)晶），成品加工（濃縮、無菌過濾、干燥）。簡(jiǎn)述青霉素的生產(chǎn)工藝。答：第五章1..酶有何特性？何謂酶工程？答：酶是一種生物催化劑，它具有作用專一性強(qiáng)、催化效率高等特點(diǎn)，能在常溫常壓和低濃度條件下進(jìn)行復(fù)雜的生化條件。酶工程是指酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用，主要由酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的固定化和生物反應(yīng)器四個(gè)部分組成。2.為什么要進(jìn)行酶的修飾，酶的蛋白質(zhì)工程是如何進(jìn)行的？答：酶分子修飾是指通過對(duì)酶蛋白主鏈剪接切割和側(cè)鏈的化學(xué)修飾對(duì)酶分子進(jìn)行改造，改造的目的在于改變酶的一些性質(zhì)，創(chuàng)造出天然酶不具備的某些優(yōu)良性狀，擴(kuò)大酶的應(yīng)用以達(dá)到較高的經(jīng)濟(jì)效益。酶的蛋白質(zhì)工程的流程圖見下圖，3.酶固定化方法有哪些，各有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：載體結(jié)合法、交聯(lián)法和包埋法。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)載體結(jié)合法相對(duì)簡(jiǎn)便酶易解析和污染交聯(lián)法相對(duì)簡(jiǎn)便酶回收率低包埋法酶回收率高僅適合小分子，擴(kuò)散阻力大4.如何維持酶反應(yīng)器恒定的生產(chǎn)力？答：控制反應(yīng)器的流速、提高溫度、柱反應(yīng)器串聯(lián)。第六章1.簡(jiǎn)單敘述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本組件。答：蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，它們通過脫水縮合形成肽鏈，再經(jīng)過加工，形成一定的空間結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)述氨基酸的基本理化性質(zhì)。答：氨基酸呈現(xiàn)無色結(jié)晶、特殊晶型、溶點(diǎn)極高等性質(zhì)，以兩性離子形式存在，同時(shí)具有氨基和羧基，可以接受質(zhì)子和釋放質(zhì)子，是兩性電解質(zhì)。簡(jiǎn)單描述反向生物學(xué)的途徑。答：反向生物學(xué)技術(shù)，其基本思路是按期望的結(jié)構(gòu)尋找最適合的氨基酸序列，通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，進(jìn)而模擬特定的氨基酸序列在細(xì)胞內(nèi)或在體內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行多肽折疊而成三維結(jié)構(gòu)的全過程，并預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和表達(dá)出生物學(xué)功能的可能及其高低程度。舉例說明對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造