生物技术概论考试复习题

生物技术概论考试复习题内容摘要：

食物常常为人们的唾液和胰液中含有的淀粉酶所水解。 人们现在已经知道的酶有 1000 种以上，工业上大量使用的酶，多数是通过微生物发酵制得的，并且已经有许多种酶制成了晶体，酶已得到广泛的应用，如淀粉酶应用于食品、发酵、纺织、制药等工艺；蛋白质用于医药、制革等工艺；脂肪酶用来使脂肪水解、羊毛脱脂等。 酶也用于制造多种有机溶剂和试剂，如柠檬酸、丙酮、丁醇等。 2 什么是干细胞。 种类有哪 些。 应用价值有哪些。 答： 干细胞是具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，即这些细胞可以通过细胞分裂维持自身细胞群的大小，同时又可以进一步分化成为各种不同的组织细胞，从而构成机体各种复杂的组织器官。 目前，通常将干细胞分为全能干细胞（如胚胎干细胞可以分化形成所有的成体组织细胞，甚至发育成为完整的个体）、多能干细胞（具有多向分化的潜能，可以分化形成除自身组织细胞外的其他组织细胞，如造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞等）和专能干细胞（维持某一特定组织细胞的自我更新，如肠上皮干细胞）。 胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础，即由单个受精卵发育成为具有各种组织器官的个体；成体干细胞的进一步分化则是成年动物体内组织和器官修复再生的基础。 2 试说明通过细胞工程克隆产生的绵羊 “多莉 ”和通过正常胚胎发育产生的绵羊本质上有何区别。 答： 无性生殖是不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式。 无性生殖的方式有：分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖、营养生殖。 有性生殖是由合子发育成为新个体的生殖方式。 而合子是由亲本产生有性生殖细胞，经过两性生殖细胞的结合，成为合子。 而克隆绵羊多利和通过正常 胚胎发育的绵羊的本质区别正如上述所说。 试以近代人类利用生物技术在医学和农业中所取得的成就为例，说明技术的进步和应用会给我们带来怎样的影响。 答：在新经济时代，高科技的信息将成为一种重要的生产力，推动着人类社会的发展；高科技的生物工程作为一种新生力量，直接导致农业、医药卫生、食品工业和化学工业革命，推动着新经济的进步，新型生物制品的研发为人类疾病的预防治疗提供了新的手段，为提高人民的生活质量和健康长寿做出了突出的贡献，新型高产动植物品种的培育和推广，对解决粮食危机，改善人民生活提供了可靠保障，同时为工 业生产的原材料供给、环境保护和新能源开发提供可帮助；高科技的新材料作为新经济的里程碑，将重构新经济的材料基础；高科技的新能源将使人们不再为资源的短缺而忧愁，作为新经济的火车头，它将带来人类社会的可持续发展；航天技术使人们从地球的怀抱中飞向太空，新经济也随着航天技术的发展而腾飞；海洋技术将开拓人类新经济社会生活新空间；软科学技术使人们的管理效率更高，决策更正确，分析更透彻。 3试述转基因技术应用价值和可能造成的危害。 答： 1)具有明显的经济效益 2)解决发展中国家人民的饥饿问题 3)可能大大缩短作物生长期危害 ：农作物广泛减产；严重影响整个食物供给；未进行较长时间的安全性试验；产生毒素；产生不能预见的和未知的变态反应原；减少食品的营养价值或降解食品中重要的成份；产生抗菌素耐药性细菌；副作用能杀害人体 3 促进细胞融合的方法有哪一些。 各有何优缺点。 答： ① 病毒引诱融合：病毒有致病性，寄生性，制备比较坚苦的，和本方法引诱孕育发生的细胞融合率比较低，反复性不敷高。 ② 化学引诱融合： PEG 效用融合剂比病毒更易制备和控制，活性比较不变施用利便，并且促进融合的能力更强。 ③ 电措置惩罚融合：这类方法对于原生质体没有迫害效用， 融合率高反复性好，操作轻便，同时融合的前提易于控制。 但是该方法不合适巨细相差太大的原生质体融合，装备极其昂贵。 3什么是蛋白质工程。 与蛋白质工程相关的研究方法有哪一些。 答：蛋白质工程以蛋白质的构像和功能为基础，运用遗传工程的方法，借助计算机信息设计处理，从转变或合成基因着手，定向地改造自然蛋白质或预设全新的人工蛋白质分子，使之具备特别指定的构象、性质和功能，能更好的为人类服务的一种生物技能。 蛋白质工程相关的研究方法有：蛋白质的分离纯化及鉴定方法，构象分析方法，功能研究方法和进行构象改造的生物学方法与 技术。 3生物保鲜技能与传统的保鲜技能的区别和联系有哪一些。 答：生物保鲜技能与传统的保鲜技能相似之处，都是防止微生物的侵害，控制新颖果蔬的呼吸作用和控制果蔬的掉水蒸发。 食物的生物保鲜技能可以不添加保鲜剂，无毒物残留，无污染，真正做到自然和卫生；能更大限度的保持食物的营养价值、风味和外观形态；节约能耗，利于环保；在保鲜的同时，有些还有助于改善和提高食物的品质和档次，从而提高产品的附带加值。 3 简述发酵过程主要分析的项目。 答： 发酵过程的主要控制参数：按性质分可分三类： （ 1） 物理参数： ① 温度：指发酵整个过程或不同阶段所维持的温度。 ② 压力：发酵罐维持的压力。 ③ 搅拌转速：搅拌器在发酵罐中转动速度。 ④ 搅拌功率：搅拌器搅拌时所消耗的功率与氧体积传递系数 Kla 有关。 ⑤ 空气流量：与氧的传递，其他控制参数有关。 ⑥ 粘度：粘度可作为细胞生长或细胞形态的一项指标，也能反映发酵罐中菌丝分裂过程的情况，可表示菌体的相对浓度，并可改变氧传递阻力。 ⑦ 浊度：可表示单细胞生长状况的参数。 （ 2） 化学参数： ① PH：发酵过程中各种产酸，产碱生化反应的综合结果，与菌体生长和产物合成有重要的关系。 ② 基质浓度：发酵液中糖，氮，磷等重要营养物质的浓度，它们的变化对生产菌生长和产物的合成有重要影响，也是提高代谢产物产量的重要控制手段。 必须定时（或实时）测定糖（还原糖，总糖），氮（氨基氮或铵氮）等基质浓度。 ③ 溶解氧浓度：氧是微生物体内一系列细胞色素氧化酶催化产能反应的最终电子受体，也是合成某些产物的基质。 所以利用 DO 浓度的变化，可了解微生物对氧利用的规律，反映发酵的异常情况，是一个重要的控制参数，也是设备供氧能力的指标。 ④ 产物浓度：是产量高低，代谢正常与否的重要参数，也是决定发酵 周期长短的根据。 ⑤ 氧化还原电位：培养基氧化还原电位是影响微生物生长及其生化活性的因素。 在限氧条件下，氧电极已不能精确使用时，氧化还原电位就成为控制发酵过程的重要参数。 ⑥ 尾气 O2 浓度和 CO2 浓度：尾气中 O2 浓度与生产菌的摄氧率和 Kla 有关（发酵罐的供氧能力）。 CO2 浓度可计算出生产菌的呼吸熵，了解呼吸规律。 ⑦ 菌体 RNA,DNA 含量，以及 ATP,ADP,AMP 体系， NAD(P)NAD(P)H 体系，表示菌体生长情况，能量代谢能力，生物合成能力。 （ 3） 生物参数： ① 菌体浓度（生物量 biomass）：菌体浓度的大小和变化速度对生化反应有影响，特别是对抗生素等次级代谢产物的发酵影响显著，菌体浓度与培养液的粘度， OD 都有关。 ② 菌体形态：菌体形态的改变是生化代谢变化的反映，尤其是菌丝，菌丝形态可以作为衡量种子质量，区分发酵阶段，控制发酵过程代谢变化和决定发酵周期的依据之一。 3 讨论：微生物（包括动、植物）可以生产我们所需的一切产品，但是涉及到工业化生产，对于某一种特定的产品，为何只有特定的微生物才具有大量表达的潜力。 答：在不同的环境条件下，微生物细胞 对遗传信息作选择性的表达，实现代谢的自动调节。 代谢的协调能保证在任何特定时刻、特定的细胞空间，只合成必要的酶系（参与代谢的多种酶）和刚够用的酶量。 一旦特定物质的合成达到足够的量，与这些物质合成有关的酶就不再合成了。 并且，已合成的酶的活力受到许多调节机制的控制，以确保新陈代谢全面协调，、为细胞的经济运行提供保证。 因此，细胞固有的生产关系支持细胞自身的增殖（生产细胞），不支持（人的）目的产物的过量生产（生产特定的初级代谢产物）。 而工业化生产要求特定表达某种或某类物质，只有正常代谢被打破，代谢协调失常的微生物才能 达到要求。 因此，只有特定微生物才能满足上述要求，生产出足够的目的产品。 3 培养基设计的一般步骤。 答：（ 1）根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分；（ 2）通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；（ 3）当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。 3 什么是发酵级数。 发酵级数对发酵有何影响，影响发酵级数的因素有哪些。 答：一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计算 发酵级数。 发酵级数对发酵影响：（ 1）种子级数少，可简化工艺和控制，减少染菌机会。 （ 2）种子级数太少，接种量小，发酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加染菌机会。 （ 3）级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般 24 级。 （ 4）在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要的一个方面。 影响发酵级数的因素： (1)菌种生长特性 ,孢子发芽及菌体繁殖速度。 (2) 发酵规模 .（ 3）工艺要求 .（ 4）接种量的影响 . 3 番茄果实成熟过程中，某种酶（ PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软。 但不利于长途运输和长期保鲜。 科学家利用反义 RNA技术（见图解），可有效解决此问题。 该技术的核心是，从番茄体细胞中获得指导 PG合成的信使 RNA，继而以该信使 RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株。 新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义 RNA与细胞原有 mRNA（靶 mRNA）互补形成双链 RNA，阻止靶 mRNA进一步翻译形成 PG，从而达到抑制果实成熟的目的。 请结合图解回答： （ 1） 反义基因像一般基因一样是一段双链的 DNA 分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使 RNA，原料是四种脱氧核苷酸，所用的酶是 逆转录酶 （ 2）开始合成的反义基因第一条链是与模板 RNA连在一起的杂交双链，通过加热去除 RNA，然后再以反义基因第一条链为模板合成第二条链，这样一个完整的反义基因被合成。 若要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因，所用复制方式为 半保留复制 （ 3 ） 如 果 指 导 番 茄 合 成 PG 的 信 使 RNA 的 碱 基 序 列 是—A—U—C—C—A—G—G—U—C—，那么， PG 反义基因的这段碱基对序列是 —T—A—G—G—T—C—C—A—G— —A—T—C—C—A—G—G—T—C— （ 4）将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞原生质体的运输工具是 质粒（或运载体、病毒） ，该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有 限制性内切酶和 DNA 连接酶 ，在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是 （反义） RNA 为什么蛋白质化学方面的研究又出现了新高潮。 今后蛋白质化学的研究将向哪三个方向发展。 答： 1） 遗传工程的产品开拓依赖于新蛋白质的发现； 2） 遗传工程的下游技术有赖于蛋白质的新的分离、纯化技术的发展； 3） 医学上和商业上发现新分蛋白质推动 了蛋白质化学研究技术的不断发展。 今后蛋白质化学的主要研究方向有： 1） 蛋白质的研究与核酸研究相结合； 2） 蛋白质化学与量子化学相结合； 3） 新功能蛋白质的寻找、原有蛋白质新功能的揭示、新的研究蛋白质技术的开拓。 4 药物的设计一般包括哪些步骤。 答： 1） 弄清药物要作用的靶蛋白或 DNA 的三维结构。 2） 认真分析其立体模型中什么地方可遇药物结合，其位点基因是什么，与药物结合时可采取什么化学键或其他什么力量结合。 3）对药物的化学本质进行设计，是否要求蛋白质类药物还是非蛋白质类药物。 4）对所涉及的药物进行合 成。 5）对所合成的药物在计算机上预筛选，观察是否与作用对象匹配。 6）对所匹配的合成药物进行药效试验。 7）进一步对所合成的药物进行改造，增强其稳定性和溶解性。 8）进行初步的临床试验。 4 人工种子的应用前景如何。 需要解决那些问题 ? 答：随着研究的深入，限制其在商业应用中的问题将逐步得到解决，实现其诱人的应用前景，必将对作物遗传育种、良种繁育和栽培等起到巨大的推进作用。 大需要解决如下问题： ① 贮藏问题 ——人工种子含水量大，常温下易萌发，也易失水干燥。 ② 体细胞无性系变异。 ③ 成本问题 ——目前限制人工种 子的商业利用的最大问题是成本。 ④ 繁殖体生产技术和人工种皮材料的研制。 4什么是细胞核移植技术。 克隆的基本方法有哪些。 答：核移植技术 ——又称细胞质工程、核质杂交，是利用显微操作技术将称为供体的一种动物细胞的细胞核移植到称为受体的同种或异种的另一种细胞中，或者将两个细胞的细胞核（或细胞质）进行交换，形成核质杂种，并使受体细胞得以继续分裂和发育的方法。 （ 1）胚胎干细胞核移植；（ 2）胚胎细胞核移植；（ 3）胎儿成纤维细胞核移植；（ 4）体细胞核移植 4简述利用杂交瘤技术进行单克隆抗体大规模生产的技术步骤与要 点。