生物学仪器设备技术试题及答案.pdf

中山大学中山大学 20102010 年 年 生物学仪器设备技术生物学仪器设备技术 课程期末考试试题及答案课程期末考试试题及答案 1 1 简述实验室安全注意事项 简述实验室安全注意事项 10 10 分分 实验室防火安全 实验室化学药品安全 实验室生物安全 病源微生物实验室生物安全管理 实验动物生物安全管理 实验室防辐射安全 大型仪器设备安全 实验技术安全 实验室网络安全 实验室安全事故应急处理注意事项 2 2 简述离心机的基本分类及超速离心机操作注意事项 简述离心机的基本分类及超速离心机操作注意事项 类型 实验室用与工业用 间歇式与连续式 冷冻式与不冷冻式 地面式与 桌式 普通离心机和高速离心机与超速离心机 制备式与分析式 注意事项 转子型号与设置参数必须一致 所用转速绝对不能超过转子的限定 最高 转速通常写在转子上面 若离心机太老旧 必须往下调降 移动转子一定要双手 转子放入离心机舱内时要注意位置平衡 离心管一般只装七成满 并一定要平衡好 落单的离心管要用另一只装有 清水的离心管平衡 高速离心实验所用离心管最好选用进口品牌 不得使用伪 劣的国产离心管 不得使用老化 变形 有裂纹的离心管 大部分离心管都附有盖子 离心管的盖子也需要一起平衡 一般实验时离心管通常都会放在碎冰上 因此 取出平衡时 要把管壁上 碎冰液体擦拭干净 开闭离心机舱门前需要认证检查转子的盖子是否旋紧 预冷时转头盖可摆 放在离心机的平台上 或摆放在实验台上 如果没有拧紧而是浮放在转头上 一 旦误启动 转头盖就会飞出 造成事故 开始加速的时候最危险 若发现声音不对 或产生大震动 请立刻按 Stop 一定要在达到预设转速后 才能离开离心机 若有任何异状 必须立刻停 机 离心过程中 必须取出转子清理干净 打开离心机舱门 等结冰融化后 用干净毛巾擦拭及清理舱内水分及样品残留 台面清理要仔细清理干净才离开 3 3 简述实时荧光定量简述实时荧光定量 PCRPCR 仪的主要用途及注意事项 仪的主要用途及注意事项 5 5 分 分 分子生物学研究 核酸定量分析 对传染性疾病进行定量定性分析 病原微生物或病毒 含量的检测 比如近期流行的甲型 H1N1 流感 转基因动植物基因拷贝 数的检测 RNAi 基因失活率的检测等 基因表达差异分析 比较经过不同处理样本之间特定基因的表达差异 如药物处理 物理处理 化学处理等 特定基因在不同时相的表达 差异以及 cDNA 芯片或差显结果的确证 SNP 检测 检测单核苷酸多态性对于研究个体对不同疾病的易感性或者 个体对特定药物的不同反应有着重要的意义 因分子信标结构的巧妙性 一旦 SNP 的序列信息是已知的 采用这种技术进行高通量的 SNP 检测将 会变得简单而准确 甲基化检测 甲基化同人类的许多疾病有关 特别是癌症 Laird 报 道了一种称作 Methylight 的技术 在扩增之前先处理 DNA 使得未甲 基化的胞嘧啶变成尿嘧啶 而甲基化的胞嘧啶不受影响 用特异性的引物 和 Taqman 探针来区分甲基化和非甲基化的 DNA 这种方法不仅方便而 且灵敏度更高 医学研究 产前诊断 人们对遗传性物质改变引起的遗传性疾病还无法治疗 到目 前为止 还只能只能通过产前监测 减少病婴出生 以防止各类遗传性疾 病的发生 如为减少 X 连锁遗传病患儿的出生 从孕妇的外周血中分离胎 儿 DNA 用实时荧光定量 PCR 检测其 Y 性别决定区基因是一种无创伤性的 方法 易为孕妇所接受 病原体检测 采用荧光定量 PCR 检测技术可以对淋球菌 沙眼衣原体 解 脲支原体 人类乳头瘤病毒 单纯疱疹病毒 人类免疫缺陷病毒 肝炎病 毒 流感病毒 结核分枝杆菌 EB 病毒和巨细胞病毒等病原体进行定量 测定 与传统的检测方法相比具有灵敏度高 取样少 快速简便等优点 药物疗效考核 对乙型肝炎病毒 HBV 丙型肝炎病毒 HCV 定量分 析显示 病毒量与某些药物的疗效关系 HCV 高水平表达 干扰素治疗作 用不敏感 而 HCV 低滴度 干扰素作用敏感 在拉米夫定治疗过程中 HBV DNA 的血清含量曾有下降 随后若再度上升或超出以前水平 则提示病毒 发生变异 肿瘤基因检测 尽管肿瘤发病的机理尚未清楚 但相关基因发生突变是 致癌性转变的根本原因已被广泛接受 癌基因的表达增加和突变 在许多 肿瘤早期就可以出现 实时荧光定量 PCR 不但能有效地检测到基因的突 变 而且可以准确检测癌基因的表达量 目前用此方法进行过端粒酶 hTERT 基因 慢性粒细胞性白血病 WT1 基因 肿瘤 ER 基因 前列腺癌 PSM 基因 肿瘤相关的病毒基因等多种基因的表达检测 注意事项 引物设计 引物设计是 PCR 中最重要的一步 序列选取应在基因的保守区段 扩增片段长度根据技术的不同有所分别 sybr green I 技术对片段长 度没有特殊要求 Taqman 探针技术要求片段长度在 50bp 150bp 避免引物自身或与引物之间形成 4 个或 4 个以上连续配对 避免引物自身形成环状发卡结构 典型的引物18到24个核苷长 Tm值在55 65 GC含量在40 60 引物之间的 TM 相差避免超过 2 引物的 3 端避免使用碱基 A 引物的 3 端避免出现 3 个或 3 个以上连续相同的碱基 为避免基因组的扩增 引物设计最好能跨两个外显子 为确保引物探针的特异性 最好将设计好的序列在 blast 中核实一次 如果发现有非特异性互补区 建议重新设计引物探针 4 4 什么叫激光扫描共聚显微镜 有哪些功能 在使用中应注意什么 什么叫激光扫描共聚显微镜 有哪些功能 在使用中应注意什么 1515 分 分 激光共聚焦扫描显微镜 laser confocal scanning microscope 用激光作 扫描光源 逐点 逐行 逐面快速扫描成像 扫描的激光与荧光收集共用一个物 镜 物镜的焦点即扫描激光的聚焦点 也是瞬时成像的物点 由于激光束的波长 较短 光束很细 所以共焦激光扫描显微镜有较高的分辨力 大约是普通光学显 微镜的 3 倍 系统经一次调焦 扫描限制在样品的一个平面内 调焦深度不一样 时 就可以获得样品不同深度层次的图像 这些图像信息都储于计算机内 通过 计算机分析和模拟 就能显示细胞样品的立体结构 激光共聚焦扫描显微镜既可以用于观察细胞形态 也可以用于细胞内生 化成分的定量分析 光密度统计以及细胞形态的测量 配合焦点稳定系统可 以实现长时间活细胞动态观察 主要用途 细胞及生物荧光样品观察分析 绿荧光蛋白分析 荧 光原位杂交分析 光切片扫描 3D 图像处理 时间序列拍摄成像 激光扫描共聚焦显微镜 Laser scanning confocal microscope LSCM 是近代最先进的细胞生物医学分析仪器之一 它是在荧光显微镜成像的基础 上加装激光扫描装置 使用紫外光或可见光激光荧光探针 利用计算机进行 图像处理 不仅可观察固定的细胞 组织切片 还可对活细胞的结构 分子 离子进行实时动态地观察和检测 目前 激光扫描共聚焦显微技术已用于细 胞形态定位 立体结构重组 动态变化过程等研究 并提供定量荧光测定 定量图像分析等实用研究手段 结合其他相关生物技术 在形态学 生理学 免疫学 遗传学等分子细胞生物学领域得到广泛应用 5 5 请在以下利用流式细胞仪进行的实验中任选三种说明其基本原理 请在以下利用流式细胞仪进行的实验中任选三种说明其基本原理 PIPI 染染 色法检测细胞周期 色法检测细胞周期 Annexin VAnnexin V FITC PIFITC PI 双染法检测细胞凋亡 双染法检测细胞凋亡 CFSECFSE 染染 色法检测细胞增殖 色法检测细胞增殖 JCJC 1 1 染色法检测细胞凋亡 染色法检测细胞凋亡 IndoIndo 1 1 或或 FluoFluo 3 3 染色染色 法检测钙离子浓度 法检测钙离子浓度 PIPI 单染法检测细胞凋亡 单染法检测细胞凋亡 1515 PI 染色法检测细胞周期 PI 即碘化丙锭 可以与细胞内 DNA 和 RNA 结合 采用 RNA 抑制剂将 RNA 消化后 通过流式细胞术检测到的与 DNA 结合 的 PI 的荧光强度直接反映了细胞内 DNA 含量的多少 由于细胞周期各时相的 DNA 含量不同 通常正常细胞的 G1 G0 期具有二倍体细胞的 DNA 含量 2N 而 G2 M 期具有四倍体细胞的 DNA 含量 4N 而 S 期的DNA 含量介于二倍体 和四倍体之间 因此 通过流式细胞术 PI 染色法对细胞内 DNA 含量进行检测 时 可以将细胞周期各时相区分为G1 G0期 S期和G2 M期 并可通过特殊 软件计算各时相的百分率 5 Fluo 3 AM 染色 测细胞内游离钙离子浓度 原理 AM 酯的羧酸经修改不带电荷 易浸入细胞 一旦进入细胞 亲脂 性集团被非特异酯酶切断 使其带电荷 从而溢出细胞大大减慢 一般 酯 化集团水解对于结合靶离子是必须的 AM 酯水解显颜色或荧光的特点可用于 检查其自发水解 6 PI 单染法检测细胞凋亡 其原理主要是根据细胞凋亡时在细胞 亚细胞和分子水平上所发生的特征性改变 这些改变包括细胞核的改变 细 胞器的改变 细胞膜成分的改变和细胞形态的改变等 其中细胞核的改变最 具特征性 主要包括以下几个方面 细胞核的改变 由于凋亡细胞核的改变 造成各种染色体荧光染料对 凋亡细胞 DNA 可染性发生改变 研究表明 用各种染色体荧光染料对经固定 的凋亡细胞进行染色 其 DNA 可染性降低 许多学者把这种 DNA 可染性的降 低认为是凋亡细胞的标志之一 光散射特性 凋亡细胞形态上的改变影响它们的光散射特性 在流式 细胞仪上 前散射光与细胞的大小有关 而侧散射光反映的是光在细胞内的 折射作用 与细胞内的颗粒多少有关 在细胞凋亡时 细胞固缩 体积变小 故前散射光降低 这一特性往往被认为是凋亡细胞的特点之一 此外细胞凋 亡时由于染色体降解 核破裂形成 细胞内颗粒往往增多 故凋亡细胞侧散 射光常增加 细胞坏死时 由于细胞肿胀 其前散射光增大 侧散射光在细 胞坏死时也增大 因此可根据前散射光和侧散射光区别凋亡细胞和坏死细胞 但需要注意的是 根据前散射光和侧散射光判断凋亡细胞的可靠性受被检测 细胞形态上的均一性和核胞浆比率影响很大 因此在某些淋巴细胞凋亡中 用光散射特性检测凋亡的可靠性较好 而在肿瘤细胞凋亡中 其可靠性就较 差 根据光散射特性检测凋亡细胞最主要的优点是可以将光散射特性与细胞 的表面免疫荧光分析结合起来 用以区别经这些特殊处理发生选择性凋亡的 淋巴细胞亚型 也可用于活细胞的分类 6 6 高效液相的检测器有哪些 并说出其主要的检测对象 高效液相的检测器有哪些 并说出其主要的检测对象 1010 分 分 检测器的分类 紫外检测器 UV 主要用于检测芳烃 含共轭双键和生色团的有紫外吸 收的组分 不适用于烃类分析 光电二极管阵列检测器 DAD 或 PDA 荧光检测器 FD 只用于能产生荧光的物质的检测 示差折光检测器 IRD 只要样品组分与流动相的折光指数不同 就可 被检测 对所有溶质都有响应 蒸发光散射检测器 ELSD 可检测挥发性低于流动相的任何样品 如 糖 抗生素 皂苷 类脂 脂肪酸等 流动相低温雾化和蒸发 对热不 稳定和挥发性化合物亦有较高灵敏度 7 7 色谱分离的类型有哪几个 并请简述其分离原理 色谱分离的类型有哪几个 并请简述其分离原理 1010 分 分 吸附色谱 液 固吸附色谱 以固体吸附剂为固定相 如硅胶 氧化铝等 较常使用的是 5 10 m 的硅胶吸附剂 流动相可以是各种不同极性的一元或多元溶剂 分配色谱 液 液分配色谱 早期通过在担体上涂渍一薄层固定液制备固定相 现多为化学键合固定 相 即用化学反应的方法通过化学键将固定液结合在担体表面 正相键合相 HPLC 少用反相键合相 HPLC 最常用十八烷基键合硅胶 C18 或 ODS 常用甲醇 水 乙腈 水作为流动相 离子交换色谱 固定相为离子交换树脂 流动相为无机酸或无机碱的水溶液 分离对象 在溶液中电离而带电的离子 各种离子根据它们与树脂上的交换基团的交换 能力的不同而得到分离 凝胶色谱 空间排阻色谱 以凝胶为固定相 凝胶是一种经过交联的 具有立体网状结构和不同孔 径的多聚体的通称 如葡聚糖凝胶 琼脂糖等软质凝胶 多孔硅胶 聚苯乙 烯凝胶等硬质凝胶 流动相为无机酸或无机碱的水溶液 8 8 基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪 基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪 MALDIMALDI TOFTOF 基本原理及其基质作 基本原理及其基质作 用 用 1010 MALDI TOF MS matrix assisted laser desorption ionization time of flight MS 基质辅助激光解析电离化 飞行时间质谱 是近年快速发展起来的一 种新型的软电离生物质谱 其无论是在理论上还是在设计上都是十分简单和高效 的 MALDI TOF MS 作用 MALDI TOF MS 具有灵敏度高 准确度高及分辨率高等特 点 为生命科学等领域提供了一种强有力的分析测试手段 并正扮演着越来越重 要的作用 仪器主要由两部分组成 基质辅助激光解析电离离子源 MALDI 和 飞行时间质量分析器 TOF MALDI 的原理是用激光照射样品与基质形成的共结 晶薄膜 基质从激光中吸收能量传递给生物分子 而电离过程中将质子转移到生 物分子或从生物分子得到质子 而使生物分子电离的过程 因此它是一种软电离 技术 适用于混合物及生物大分子的测定 TOF 的原理是离子在电场作用下加速 飞过飞行管道 根据到达检测器的飞行时间不同而被检测即测定离子的质荷比 M Z 与离子的飞行时间成正比 检测离子 MALDI TOF MS 具有灵敏度高 准确度高及分辨率高等特点 为