现代生物技术试题.doc

2011 现代生物技术期末试卷 一 填空题1 在基因工程实践中，常用的载体有（质粒 ）， （噬菌体 ）和（腺病毒载体）质粒是细菌染色体外能够自主复制的环形双链的DNA分子。质粒DNA不仅能在细菌中复制，并且在添加真核复制信号和启动子后，可以构建出能在原核和真核细胞中均可复制的穿梭质粒，并在真核细胞中表达，载体的特点： 1、 至少有一个复制起点，因而至少可在一种生物体中自主复制。 2、至少应有一个克隆位点，以供外源DNA插入。 3、至少应有一个遗传标记基因，以指示载体或重组DNA分子是否进入宿主细胞。4、具有较小的分子量和较高的拷贝数。2 （ 限制性内切酶 ）酶和（ DNA连接酶 ）酶的发现和应用，才真正使DNA分子的体外切割与连接成为可能。3 根据质粒复制控制类型，可将质粒分为（严紧型质粒 ）和（ 松弛型 ）质粒。根据载体功能划分：1）. 普通型载体，2）、表达型载体. 表达外源基因以产生大量外源基因产物 用于构建cDNA文库 4 1993年美国科学家（ Kary Mullis ）因发明PCR技术而获得诺贝尔奖。5 一切生物生命活动的结构和功能单位是（ 细胞 ），其可分为（ ）和（ ）两大类细胞分裂的方式: 无丝:最简单的细胞分裂方式,只出现在低等生物或动植物的器官和组织内 有丝:是细胞分裂的主要形式,其实质是染色体经过复制变成双份,再平均分配到两个子细胞中,从而保持遗传物质的稳定传递.有丝分裂过程包括间期,前期,中期,后期和末期. 细胞的分裂是通过细胞周期来实现的。 S期，DNA合成的时期. 从S期到有丝分裂期(M期)为G2期 从M期结束到S期开始之前称为G1期.6 人工种子由（ 种皮 ）、（ 胚乳 ） 和（ 胚 ）三部分构成。7动物细胞常用的培养方法有（贴壁培养 ）、 （ 悬浮培养 ）和（ 固定化培养 ）三种。8酶的命名方法有（ 系统命名 ）和（习惯命名 ）两种。酶是生物体活细胞产生的、具有催化反应功能的蛋白质 生物体内的各种物质代谢、能量传递、信息转录、神经传导、免疫调节、细胞衰老及生长发育等等，都离不开酶的参与。作用： 1、执行某种具体的生理功能；2、担负保卫清除功能；3、协同激素起生物信号放大作用；4、催化和调控代谢反应所有的酶都由生物体合成，几乎所有生物都能合成产生酶，酶在生物体内的合成总是受其相应合成调节机制控制，以保证机体最有效、经济地将体内合成原料与能量用于自身生命最需要的酶等物质分布：它们或定位于某亚细胞结构上处于“溶解”状态； 不同生物体细胞内酶的数量和种类不同；同一生物体内的不同部位或不同生长发育阶段的细胞内酶的数量、种类不同；微生物酶来说，合成后分泌有两种情况：胞外酶（分泌型酶）是指可以穿过质膜的任何酶，大多数是水解酶，大多数工业用酶是胞外酶。胞内酶 是指合成后仍然在细胞内发挥作用的酶。酶系统分类命名的基础是酶的专一性：酶活力：是指酶催化一定化学反应的能力。U/ml，U/g主要产酶菌: 大肠杆菌, 枯草杆菌,啤酒酵母, 曲酶（黑曲酶和黄曲酶）：酶的发酵生产: 是在人为条件控制下，有目的地利用微生物产生酶。其过程包括：1种子准备；2培养基配制：其组分一般包括碳源、氮源、无机盐和生长因素等几个方面。3选用合适的培养方法以及发酵过程中各种条件的 控制管理等几方面。提高酶产量的方法: 条件控制：发酵条件优化。遗传控制：包括基因突变和基因重组。酶的提取纯化全过程包括三个基本环节：预处理、提取纯化、制剂 固定酶：通过化学或物理手段处理，将酶束缚在一定的空间内 ，限制酶分子在此区间进行活跃的催化作用，成为不溶于水的固定化的酶或细胞。固定化酶(细胞)的制备方法: 吸附法 包埋法 共价结合法 共价交联法 固定化细胞是指直接将细胞固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围内进行生命活动（生长、繁殖和新陈代谢）的细胞。性质: 有一定的机械强度且稳定性好，催化剂与系统分相。固定化酶在使用前可充分洗涤，不带进杂质，在反应中酶与产物自然分开，所以产物易提纯，回收率也高。可较长期使用与储藏，并可以再生。能反复使用，可大大降低生产成本酶的局限性：1、作为异体蛋白在体内难于吸收、易引起免疫反应和被 识别降解；2、酶蛋白经不起温度、酸碱、有机溶剂及时间的考验， 半衰期短、易变性失活；3、酶的活性、作用专一性和最适条件不一定能适应生产工艺要求，限制了酶制剂的应用范围。 酶工程主要有以下几方面的内容: 1）化学修饰（一级结构改造）：对酶分子的侧链基团、 酶活性中心中的必需基团进行化学修饰，改造酶性能、研究酶结构与功能的关系。原理：通过化学基团的引入或除去而使酶蛋白共价结构发生改变。最常用的修饰剂PEG类修饰剂（聚乙二醇） 修饰方法：1. 酶的表面化学修饰2.酶分子内部修饰 3.结合定点突变的化学修饰2) 变性、诱导与构象重建（高级结构调整）3） 蛋白质工程（基因水平定位突变）：蛋白质工程的主要方法：化学全合成法 ; 限制性内切核酸酶酶切片段取代法;寡核苷酸引物指导的定点突变 人工合成新酶：模拟酶;核酸酶;抗体酶4）固定化酶：通过对酶分之内或分之间的交联，或与水 不容性载体的结合制成，催化特定的反应。5）模拟酶：用化学方法合成新的有机催化剂，使其具有酶活性。9 （蛋白质工程 ） 又称为第二代基因工程。二 判断题1 所有的酶都是蛋白质 （） 2 固定化酶的一个缺点是不如溶剂酶稳定（）3 就已有文献资料来看，核酶（RIBOZYME）符合催化剂概念。（）4 米氏常数是酶与底物形成复合物的结合常数。（）5 现代生物技术区别于传统生物技术的最大特征是其基于DNA重组。（）6生物技术是利用生物学知识，结合工程技术为人类创造有用物质的应用性学科。（）7 真核生物基因组结构和基因表达调控方式远复杂于原核生物。（）8 酶的生物化学本质是蛋白质。（）9 固定化酶的研究目的之一就是提高自然酶的稳定性。（）10 自然发生的基因突变的生物突变方向是受人工控制。（）11所有核酸只是遗传信息的载体，不具有催化作用。（）12 啤酒发酵不需要氧气，因此啤酒发酵罐不需要有通气搅拌设施。（）三名词解释基因工程利用DNA体外重组或PCR扩增技术从某种生物基因组中分离感兴趣的基因，或是用人工合成的方法获取基因，然后经过一系列切割，加工修饰，连接反应形成重组DNA分子，再将其转入适当的受体细胞，以期获得基因表达的过程. 目的是按人类的意愿生产生物产品或改变物种的性状来为人类的可持续生存和发展服务。补 基因是携带遗传信息的线性DNA分子，其核苷酸序列就包含一定的遗传信息，这也是生物信息学的基础。基因的特点是：基因自体复制，基因决定形状，基因可以突变（这是生物进化的基础） 基因的起始密码子是AUG，终止密码子是UAA，UAG，UGA。分离目的基因-切割目的基因和载体-接（连目的基因和载体）-转（化宿主细胞）-转化宿主细胞表达目的基因目的基因的获得手段 化学合成目的基因 从基因组文库中提取目的基因(DNA探针：核酸杂交) 利用PCR扩增目的基因目的基因与载体DNA连接的方式 平端连接：难度大，需酶量多 黏端连接：容易一些，常用。大肠杆菌DNA连接酶(能连接平末端,连接效率低)受体细胞的类型 微生物：大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母和霉菌等 植物细胞 动物细胞：昆虫细胞、L细胞、HeLa细胞 导入方法:高压电穿孔法,粒子轰击法,显微注射法重组体筛选的方法 大体可分为两种：核酸水平和蛋白质水平（利用抗生素抗性筛选、插入失活法、 电泳检测法菌落杂交筛选法、免疫化学检测法、DNA序列检测）核酸水平上主要是通过核酸杂交。蛋白质水平上主要是检测抗生素抗性、营养缺陷型、观察噬菌斑的形成、检测目标酶活性、目标蛋白的免疫特性和生物活性。目的基因表达产物的检测 蛋白质的PAGE 表达蛋白生物学功能检测重组体不同来源的DNA组合成的分子细胞融合用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为一个细胞的过程。 细胞与组织培养 可分为三个层次：细胞培养、组织培养和器官培养。全能细胞 能够表达生物体基因组的任何一种基因，并能够分化出该生物体内任何一种类型的细胞，进而发育为一个完全相同的生物体。愈伤组织细胞是分化的，但还没有形成组织上的结构植物组织培养的基本步骤 培养材料的采集（全能性）培养材料的消毒 制备外植体 制备外植体 根的诱导组、苗的移 细胞育种 诱导突变，动物细胞培养必需的溶液 平衡盐水 培养基pH 细胞消化液：把组织解离成分散细胞 胰蛋白酶消化液和EDTA溶 抗生素溶液胚胎干细胞和组织干细胞胚胎干细胞：来自于早期胚胎、原始生殖细胞或畸胎瘤组织的干细胞。也是全能干细胞。多能干细胞：胚胎干细胞逐渐分化，失去全能性而变得比单一，只能分化成一个系统中的几种细胞，而不能生成其他系统的细胞。即为多能干细胞。专能干细胞：多能干细胞继续分化变为专能干细胞。多能和专能干细胞统称为组织干细胞。(补)胎移植技术是指将良种母畜配种后的早期胚胎取出,移植到同种的生理状态相同的母畜体内,使之继续发育成为新个体抗体酶通过改变抗体中与抗原结合的微环境，并在适当的部位引入相应的催化基团，所产生的具有催化活性的抗体。 制备方法有诱导法、引入法、拷贝法等模拟酶是用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程。酶的模拟，模拟酶又称人工酶或酶模型。单纯酶模拟：以化学方法通过天然酶活性的模拟来重建酶活性机理酶模拟：通过对酶作用机制如识别、结合和过渡态稳定化的认识，来指导模型酶的设计和合成蛋白质组学阐明生物体各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质的表达模式及功能模式的学科。8外植体植物组织培养时用来进行离体无菌培养的离体材料，可以是器官、组织、细胞和原生质体9 基因组：个体或细胞所含的全套基因的总和10 发酵工程：利用包括”工程微生物”在内的具有特定功能的某些微生物,通过现代工程技术手段(主要是发酵罐或生物反应器的自动化、高效化、功能多样化、大型化）生产各种特定的有用物质，或者把微生物直接用于某些工业化生产的一种生物工程。 发酵方法 ：根据对氧的需要区分：厌氧和有氧发酵; 根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵; 根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵发酵工程的特点：(1) 有严格的无菌生长环境：发酵工程的上游技术:微生物菌种是进行发酵的根本因素, 通过变异和菌种选育，可以获得高产的优良菌株，提供各种类型的突变株，改善其生理生化特性，去处多余的代谢途径和产物，改善发酵工艺条件，提高产品质量，充分利用生产设备，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。微生物菌种分离和筛选: 1）采样：采样区域选择； 采样方法；2）富集和分离：施加筛选压力的富集培养; 平板划线法或稀释平板培养法抗生素产生菌的筛选:抑菌圈法、稀释法、扩散法、生物自显影法；酶产生菌的筛选：底物转化法。菌种选育:自然选育：自然变异中选育菌种； 诱变育种：物理化学因素诱变后选育菌种菌种保藏:斜面保藏法;石蜡油保藏法;干燥保藏法;真空冷冻干燥保藏法发酵工程的中游技术: 具有相同特性的微生物在控制条件（培养基组分、菌种质量、温度、pH值、溶解氧浓度、菌体浓度、补料）和发酵方法（分批发酵、补料分批发酵、连续发酵）下培养，通过微生物的细胞培养，利用细胞中的酶系，将适宜培养基中的物质通过复杂的生化反应转化成新的细胞或产物。厌氧发酵罐: 酒精发酵设备; 好氧发酵罐发酵工程的下游技术: 从发酵液中分离、纯化目的产物的过程11 固定化酶：通过化学或物理手段处理，将酶束缚在一定的空间内 ，限制酶分子在此区间进行活跃的催化作用，成为不溶于水的固定化的酶或细胞。12 厌氧发酵：厌氧发酵是废物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和CO2产生。13 连续发酵：是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。四简答题1 获得目的基因的手段有哪些?并简述其工作原理.化学合成目的基因从基因组文库中提取目的基因利用PCR扩增目的基因2 如何筛选重组体?核酸水平和蛋白质水平核酸水平上主要是通过核酸杂交。蛋白质水平上主要是检测抗生素抗性、营养缺陷型、观察噬菌斑的形成、检测目标酶活性、目标蛋白的免疫特性和生物活性。3 植物细胞培养的方法有哪些?根据培养对象，植物细胞培养可以分为单细胞培养、单倍体培养和原生质体培养。单倍体培养主要指花药培养。按照培养系统可分为悬浮培养、液体培养、固体培养、固定化培养等。4 在工业生产上提高酶产量的措施有那些?条件控制：发酵条件优