专接本、自考《生物工程导论》考试重点,绝对的

生物工程导论 1、生物工程的研究对象包括活的生物体或它们的一部分。 2、基因工程中一般都使用松弛型质粒载体。两种常用的质粒载体为pBR322和pUC19. 3、用于原核生物宿主的载体:①质粒载体。②噬菌体载体。③柯斯质粒:用于真核生物宿主的人工载体大多具有大肠杆菌质粒的耐药性或噬菌体的强感染力,同时还应满足携带真核生物目的基因大片段DNA的要求。 4、质粒载体:①质粒载体pBR322(原核质粒常见)②pUC19 5、用于真核生物宿主的载体:①YIP载体。②YRP载体。③Y AC载体。④其他质粒:BAC 是以细菌F因子为基础组建的细菌克隆体系。 6、用于植物宿主的载体:①Ti质粒。 7、基因组文库的筛选:⑴DNA杂交法。双链DNA分子可以通过热处理或碱变性的方法变性成单链DNA分子。加热后缓慢冷却的过程称为退火。退火后有的DNA分子的两条链分别来自于不同的DNA分子,即形成了杂合DNA分子。⑵免疫反应法:若一个目的基因DNA 序列可以转录和翻译成蛋白质、那么只要出现这种蛋白质,甚至只需要该蛋白质的一部分,就可以用免疫的方法检测。⑶酶活性法:如果目的基因编码一种酶,而这种酶又是宿主细胞所不能编码的,那么就可以通过检查酶活性来筛选目的基因的重组子。 8、将外源重组分子导入受体细胞的方法很多,其中转化(转染)和转导主要适用于原核的细菌细胞和低等的真核细胞(酵母),而显微注射和电穿孔则主要应用于高等动植物的真核细胞。转化过程包括制备感受态细胞和转化处理。 9、1982年,第一基因工程药物人胰岛素就在美国的Eli Lilly公司研究成功并投放市场。第一类基因工程药物主要针对因缺乏天然内源性蛋白所引起的疾病。第二类基因生物工程药物属于酶类。第三类基因工程药物属于疫苗。第四类产物单克隆抗体既能用于疾病诊断,又能用于治疗。 10、1989年我国第一个基因工程药物干扰素-alb上市,标志着我国基因工程制药实现了零的突破。 11、在基因组工程研究中,采用的载体是人工染色体。 12、产物检测还需用高通量的研究手段(如生物芯片,包括核酸芯片、蛋白/酶芯片、抗体芯片、底物芯片等)来检测基因群体、达图谱及产物群。) 13、胃蛋白酶是酸性酶。P104 14、由于只有L—型氨基酸才具有生理活性,外消旋氨基酸必须转化为L—型氨基酸,主要的拆分方法有物理化学法、化学法和酶法等三种。酶拆分化学合成DL—氨基酸生产L—氨基酸的反应式如图(P110) 15、极端酶的研究和应用。P118 16、催化抗体制备的方法很多,通常有单克隆技术、拷贝法、天然来源分离法、基因工程、蛋白质工程和化学修饰等方法。 17、放线菌是最主要的抗生素产生菌,目前已经发现的约6000种抗生素中,有4000多种是由放线菌产生的。放线菌也是原核生物,细胞构造和细胞壁的化学组成都与细菌类似,因其菌落呈放射状而得名。 18、酵母的生长特性:绝大多数酵母菌都是单细胞,但是体积比细菌要大得多,一般呈球形、卵形或柠檬行。出芽生殖是酵母菌中常见的生殖方式之一。有些酵母细胞也能以与细菌类似的裂殖方式来产生后代。这两种生殖方式都是无性繁殖。很多酵母还能通过产生囊孢子的形式进行有性繁殖。酵母在自然界中分布很广,尤其喜欢在偏酸性且含糖较多的环境中生长。酵母与我们的生活密切相关,很多人几乎天天都在享受着酵母的劳动成果。每天吃的面包或馒头,常喝的啤酒、葡萄酒等各种酒类饮料,都是由酵母菌参与制造的。酵母还可以用来生 1 产维生素、甘油和酶制剂。 19生物反应器的类型:①搅拌罐。②鼓泡塔。③气升式反应器。④流化床反应器和填充床反应器。 20、发酵过程的检测和控制:环境参数方面,PH值、温度、溶氧值、出口CO2浓度和部分底物或产物的在线测量技术也已基本成熟,有望在短期内应用。操作变量方面,搅拌速度、通气量、冷却水流量、罐压、酸碱泵流速、流加速率等的测定和控制也已经不存在技术问题。可以说,发酵控制的硬件已经基本具备。 21、温室气体主要成分为CO2。 22、生化需氧量(BOD)指在氧的存在下,微生物将有机物降解并达稳定化所消耗的氧量。 23、微生物间各种相互作用的类型:①种间共处。②共栖现象。③互惠互生。④竞争作用。 ⑤偏害共生。⑥寄生关系。⑦捕食关系。 24、微生物洗涤法的特点是利用污水处理厂剩余的活性污泥配置混合液,作为吸收剂处理废气。 一:名词解释: 1、蛋白质工程:通过定位突变的方法使所表达的蛋白质产物的结构和功能发生变化,根据需要设计新的氨基酸序列,已经发展成为一门新的交叉学科。 2、DNA:一个DNA分子可以通过半保留复制机制精确的复制成两个完全相同的DNA分子, DNA复制从特定的位点开始,半保留复制,DNA复制具有高度的忠实性,DNA复制是多种酶和蛋白因子协同有序工作的结果,DNA解旋酶的功能是在复制叉处使双螺旋DNA解旋。 3、逆转录酶:是从mRNA逆转录形成互补DNA(cDNA)的酶,亦称为依赖于RNA的DNA 聚合酶。 4、质粒:是能自主复制的双链闭合环状DNA分子,它们在细菌中以独立于染色体外的方式存在。 5、基因库:也叫基因组文库,是指用克隆的方法将一种生物的全部基因组长期以重组体方式保持在适当的宿主中。 6、基因文库:也叫cDNA文库。首先获得mRNA,反转录得cDNA,经克隆后形成文库。cDNA文库和基因库的不同之处在于,cDNA文库在mRNA拼接过程中已经除去了内含子等成分,便于DNA重组时直接使用。 7、干细胞:是一类极特殊的来自胚胎或成体的未分化细胞,同时具有不断增长繁殖的功能以及向多种功能细胞分化的潜能。 8、原代细胞:是直接从组织器官中分离得到的,原代细胞培养一般由组织器官解剖分离、解聚和离体细胞培养三个步骤组成。 9、酶法分离:是目前应用最广的动物细胞分离法,最常使用的酶有胰蛋白酶、胶原酶、弹性蛋白酶等,它们可以单独使用或混合使用。 10、细胞系:一旦原代细胞进行了传代培养(亦称转种),便被称为细胞系。 11、细胞株:细胞系中往往存在若干表型相似或相异的细胞世系,若其中一世系,经过选殖克隆、物理性细胞分离,或其他选择技术,而培养的细胞群体中辨识出其特殊表型性质,该细胞系便称为细胞株。 12、植物细胞具有“全能性”,即单一的离体细胞在一定环境下能分化成不同的细胞组织乃至整个植株。 13、干细胞:即未分化的细胞,是一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。机体的各种细胞、组织和器官、甚至完整的生物都是通过干细胞分化发育而成的。干细胞分胚胎干细胞和组织干细胞两类。 14、胚胎干细胞:具有形成所有组织和器官的能力,具有“全能性”。胚胎干细胞逐渐定向分化,朝着特定的组织器官发展,失去全能性而变得比较专一,它们只能发育分化成一个系统中的几种细胞,但不能生成其他系统的细胞,因为这些干细胞称为“多能”干细胞。“多能”干细胞继续分化发育,将生成更加专门化的细胞,即“专能”干细胞,它们只能再增殖分化为一种类型的“终端”细胞,如红细胞、肌细胞、神经细胞等。终端细胞失去了分裂增殖能力,只能完成专门的生理机能,如输送氧气、肌肉收缩、传递信息等。 15、组织再生工程:采用自体细胞,借助人工细胞外基质,在各种生长因子的促进下使细胞分裂、增殖、分化,以重新构筑患者自己的组织。 16、酶的活力:是指酶催化特定底物转化成产物的速率,酶活力还常常是制订酶制剂价格的最重要的参考指标。(国际上对酶的活力单位尚未制订统一的单位,主要原因是影响酶催化活性的因素太多。) 17、酶活力是在规定的环境条件下、化学因素和生物因素下,根据酶所催化反应的初速度而测定的。酶活力的单位一般是:单位时间、单位质量酶蛋白所催化的底物反应或产物生成的物质的量(或质量)。 18、靶酶:每一种酶都有一些特定的抑制剂,通常将这种酶称为该抑制剂的靶酶。 19、人工酶或模拟酶:根据酶的作用原理,用人工方法合成具有活性中心和催化作用的非蛋白质结构的化合物称为人工合成酶或人工模拟酶。 20、分子印迹技术:是指制备对某一特定分子具有选择性的聚合物的过程,该特定分子通常称为印迹分子或模板。 21、核酸酶:具有催化功能的核酸就是核酸酶。 22、抗体酶:是指通过一系列化学与生物方法制备的具有催化活性的抗体。 23、代谢工程:又称代谢途径工程或途径工程,是基于代谢流分析和基因重组技术改善菌株遗传性状的一种先进的工程技术。 24、一般将为微生物提供碳元素的营养物质称为碳源,而将微生物提供氮元素的营养物质称为氮源。 25、生物修复就是利用生物的吸收、富集、代谢等功能作用将污染物转化或降解为无害物质甚至有用物质,从而加速消除环境污染物、恢复生态系统的一种生物技术。 26、原位微生物修复技术:是在不破坏土壤或地下水基本结构的情况下利用微生物就地修复受污染土壤或地下水的一类技术。 二、填空: 1、几乎所有的酶都是蛋白质,酶又具有催化剂的功能,即能够降低化学反应的活化能、加快反应的速率,在反应中不消耗,反应结束时恢复到原来的状态。 2、发酵工程已经泛指所有细胞(动物、植物、微生物及基因工程细胞)的大规模培养并获得目标产物的过程。 3、动物细胞的悬浮培养操作方式有间歇培养、补料—分批培养和灌流培养等。 4、植物体受到切割等伤害后会产生愈伤组织,愈伤组织的形成实际上是一种创伤反应,是植物脱分化的结果,产生愈伤组织的植物器官可以是种子、根、茎、叶等。 5、酶的三级结构是在二级结构的基础上,借助于各种次级键(非共价键)盘绕成具有特定肽链走向的紧密球状构想。 6、寡聚酶是由两个或两个以上亚基组成的酶。 7、(选)生物传感器是用生物活性物质做敏感器件、配以适当的换能器所构成的分析工具,大致可分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器和场效应晶体管生物传感器等四大类。其中利用酶的催化作用制成的酶传感器是问世最早、成熟度最高的一类生物传感器。 8、目前已知的核酸酶大致上可以分为剪切型核酸酶和剪接型核酸酶。 9、荷兰的业余显微镜制造者列文虎克利用自己制造的显微镜首先发现了肉不可见的微生物。 10、(选)最早确定发酵与微生物关系的是著名的微生物学家巴斯德。巴斯德早期从事化学研究。 11、弗莱明发现了青霉素。 12、氢元素主要来自水和各种有机物,有些微生物也能吸收和利用氢气。其他的主要元素或微量元素则大多来自无机盐。 13、只有当固氮细菌和某些蓝细菌将空气中的氮转变为硝酸盐时,才能被高等植物利用。在自然界里大气中氮的固定有四种主要途径:生物固氮、工业固氮、大气固氮和岩浆固氮。 三、选择题: 1、1970年Baltimore等人和Temin等人同时在各自的实验室发现了逆转录酶,打破了中心法则,使真核基因的制备成为可能。 2、基因工程也称为基因克隆或DNA分子克隆。 3、1953年Watson和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型,阐明了DNA分子的二级结构。 4、决定DNA双螺旋结构因素有:氢键的形成、碱基的堆积力、磷酸基之间的静电斥力,碱基分子内能的作用力。 5、翻译过程:是非常复杂的生物反应过程,需要大约200多种以上的生物大分子参与,包括核糖体mRNA、tRNA、氨酰tRNA合成酶、各种可溶性的蛋白因子等参加并协同作用,从而完成蛋白质的生物合成,体现了生物体的功能基因性状。 6、质粒广泛存在于细菌中,某些蓝藻、绿藻和真菌细胞中也存在质粒。 7、减少乙酸等抑制性副产物的形成:①降低比生产速率。②降低培养温度。③限制性流加葡萄糖。④基因工程菌培养和乙酸分离耦合过程。(P45) 8、效仿体内营养供给模式,动物细胞的离体培养最初采用天然体液培养基,如小鸡胚胎萃取液、血清、淋巴液等。 9、旋转瓶和中空纤维反应器是比较常见的动物细胞大规模贴壁培养的反应器。 10、聚苯乙烯、葡聚糖和胶原等都是通用的微载体材料,通过加工而成为珠状颗粒。 11、(P103)E+S ES →E+P E代表游离酶;ES为酶与底物的复合物;S为底物;P为产物;为相应各步反应的反应速率常数。 12、酶的固定化方法或技术:按所用载体和操作方法的差异,可分为载体结合法、包埋法和交联法等三类。载体结合法包括了物理吸附法、离子结合法、螯合法和共价结合法等,包埋法又包括了聚合物包埋法、疏水相互作用法、微胶囊包埋法、脂质体包埋法等。 13、自20世纪80年代初Cech和Altman各自独立地发现了RNA具有生物催化功能后,人们发现除蛋白质具有酶的催化功能以外,某些RNA和DNA分子也具有催化功能。 14、细菌是单细胞原核生物,个体极小,没有成型的细胞核,一般以典型的“一分为二”的繁殖方式繁殖。细菌根据外形可以分为球菌、杆菌和螺旋菌三个大类。球菌按其细胞排列方式又可进一步分为单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌和链球菌等。 15、有些细菌除了具有一般的细胞结构和细胞质内含物外,还具有一些特殊的结构,如荚膜、芽孢、鞭毛、线毛等。芽孢是细菌的休眠体。有些杆菌和弧菌还能长出细长的丝状物,称为鞭毛,主要成分是蛋白质。鞭毛是细菌的运动器官。球菌通常没有鞭毛,杆菌中有的有,有的没有。弧菌和螺旋菌一般都有鞭毛。除了染色体DNA外,很多细菌细胞内还存在染色体外的遗传物质,称为质粒。 16、霉菌有菌丝。霉菌的无性孢子直接由生殖菌丝分化而形成,常见的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子。最后形成一些厚壁的休眠孢子,称为厚垣孢子。 17、霉菌有性孢子是指经过两性细胞结合而形成的孢子。霉菌有性孢子的产生不及无性孢子那么频繁和丰富。常见的有卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子,分别由鞭毛菌亚门、接 合菌亚门和担子菌亚门的霉菌产生。 18、腐乳是在豆腐块上接种了鲁氏毛霉而制成的,制造四川豆用的则是另一种毛霉——总状毛霉。 19、在微生物体内,这些能量主要储存在一种叫三磷酸腺苷的高能化合物中。而另一些微生物则需要比较复杂的营养成分,除了需要各种有机物作为碳源和氮源外,甚至还需要一些生长因子,如某些维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶类化合物等。 17、人们对细胞内代谢调节和控制的很多认识就是从氨基酸发酵菌种选育时获得的。 18、第一个实际应用的生物杀虫剂是苏云金杆菌。 19、微生物发酵生产的多糖主要有黄原胶、右旋糖酐、结冷胶、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖和热凝多糖等。 20、固定床:生物滤池,生物转盘,淹没式生物滤池,膜—生物膜生物反应器。 流动床:生物流化床,气提式生物膜反应器,机械搅动床,厌氧生物膜膨胀床,移动床生物膜反应器。(P208) 21、P209 22、用于生物脱硫的生物反应器有:搅拌釜反应器、气升式反应器、流化床反应器、固定床反应器和膜反应器。 23、生物修复包含微生物修复、植物修复以及水生生物修复等方法。 24、影响微生物修复的因素:①有机污染物和土壤的物化性质。②营养物质。③电子受体。 ④环境因素。 25、植物修复利用植物具有萃取、吸收、积累、挥发等特性进行土壤中金属元素去除。四:解答: 1、基因工程载体的必备条件:①能够进入宿主细胞。②载体可以在宿主细胞中独立复制, 即本身是一个复制子,或者能够整合到宿主细胞的染色体。③要有筛选标志。④对多种限制酶有单一或者较少的切点,最好是单一切点。 DNA重组使用的载体可以分为三大类:①克隆载体:是以繁殖DNA片段为目的的载体。 ②穿梭载体:用于真核生物DNA片段在原核生物中增殖,然后再转入真核细胞宿主表 达。③表达载体:用于目的基因的表达。 2、真核生物目的基因的获得:①cDNA方法。②DNA的化学合成法。③PCR法。1983年 美国Cetus公司的Mullis等人建立起了一套大量快速地扩增特异DNA片段的系统,即聚合酶反应系统。PCR法要求反应体系具有以下条件。①要有与被分离的目的基因两条链各一端序列互补DNA引物。②具有热稳定性的酶,如TaqDNA聚合酶。③dNTP。④作为模板的目的DNA序列。 PCR反应过程包括以下三个方面:①变性,将模板DNA置于95℃的高温下,使双链DNA 的双链解开变成单链DNA。②退火,将反应体系的温度降低到55℃左右,使得一对引物能分别与变性后的两条模板链相配对。③延伸,将反应体系温度调整到TaqDNA聚合酶作用的最适温度72℃,以目的基因为模板,合成新的DNA链。 3、重组体的筛选:重组体筛选的方法很多,在核酸水平或蛋白质水平上筛选。从核酸水平 筛选克隆子可以通过核酸交杂的方法。这类方法根据DNA-DNA、DNA-RNA碱基配对的原理,以使用基因探针技术为核心,发展了原位交杂、Southern交杂、Northern交杂等方法。从蛋白质水平上筛选克隆子的方法主要有:检测抗生素抗性及营养缺陷型、观测噬菌斑的形成、检测目标酶的活性、目标蛋白的免疫特性和生物活性等。 ①利用抗生素抗性基因。②营养缺陷互补法。③核酸杂交法。④通过免疫反应筛选。 ⑤通过酶活性筛选。 ②4、目的基因的高效表达:⑴影响目的基因表达的基本基因:从基因表达系统构建 继续阅读