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 都有甲基化 依赖于 ATP 限制性内切酶活性 型酶在识别部位进行切割很容易从底物上解 离 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 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 大肠杆菌 DNA 聚合酶 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 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 T4 噬菌体 DNA 聚合酶 T7DNA 聚合酶 催化合成的 DNA 链比其他的长 耐热 DNA 聚合酶 70 80 耐高温 用于 PCR 中 逆转 录 DNA 聚合酶 依赖于 RNA 的 DNA 聚合酶 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 DNA 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 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 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 温度 细胞生长速率与培养温度密切相关 搅拌与混合 通气 营养盐 PH 值 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 发酵液预处理和固液分离 提取 精制 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