现代生物技术(书名：生物技术概论)作业课后习题解答

一、生物技术总论1.现代生物技术是一项高新技术，它具有高新技术的“六高”特征是指哪“六高”？高效益；高智力；高投入；高竞争；高风险；高势能。

2.什么是生物技术，它包括那些基本的内容？它对人类社会将产生怎样的影响？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，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。

生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。

它主要包括发酵技术和现代生物技术。

其包括：基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因和基因组人工设计和合成生物学等系统生物技术。

生物技术设计人类各个的层面，大到人类基因组的研究，小到我们平时吃到的米饭，在医药、动植物设计广泛，在电子产品中也有运用到生物技术。

3.为什么说生物技术是一门综合性的学科，它和其他学科有什么关系？因为生物技术设计到很多个方面，有医药、林农业、食品、环境、能源、化学品、设等等，不仅仅是局限于生物这一方面，例如研究使用到了高科技电子设备，两者必须结合才能进行研究，生物分子学也被运用到计算机的研发中去。

4.简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术和传统生物技术的关系。

现代生物技术是通过生物化学和分子生物学的基础研究而加快发展起来的。

两者的差别：传统生物技术的研究水平是细胞或组织水平，现代生物技术的研究水平是在分子水平。

两者的关系：现代生物技术的研究是以传统生物技术为基础。

现代生物技术的研究能够促进传统生物技术研究。

5. 生物技术的使用包括那些领域？其涉及到：农业、食品、人类健康、能源问题、环境问题、工业、金属、军事、电子二、基因工程1. 基因工程研究的理论依据是什么？不同基因具有相同的物质基础；基因是可以切割的；基因是可以转移的；多肽和基因之间存在对应关系；遗传密码是通用的；基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。

2. 简述基因工程研究的基本技术路线。

通过基因文库筛选、PCR扩增或人工化学合成等手段获得目的基因；构建所需基因载体；目的基因和载体在体外重组后导入受体细胞，进行增值或表达等。

3. 简述限制性内切酶和DNA连接酶的作用机制。

限制性内切酶是特异性地打断磷酸二酯键；DNA连接酶是特异性地形成磷酸二酯键。

4. 在什么情况下最好使用粒载酶或γ噬菌体载体或cosmid载体？γ噬菌体载体适用于建立cDNA基因文库；cosmid载体适用于克隆大片段的外源DNA片段，所以被广泛地用于构建基因文库。

5. 阐述人工染色体作为载体的特点。

天然染色体基本功能单位包括复制起始点、着丝粒和端粒。

复制起始点，保证了染色体复制，着丝粒保证了染色体分离，端粒封闭了染色体末端，防止粘附到其他断裂端，保证了染色体的稳定存在。

6. 简述染色体定位整合克隆载体的使用价值。

使用于生命科学的各个领域，包括构建生物基因组文库，研究基因表达和调控等重要的生命现象，推动医、农、林、牧、渔等产业的发展，甚至和环境保护有密切的联系。

三、细胞工程1.如何从一片嫩叶经组织培养出众多的完整植株？首先，将嫩叶细胞成为一个原生质体，然后脱分化，再进行再分化，在良好的环境中进行培育，得到完整的植株。

2.如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢物产量？1.选择良好的外植体；2.高产细胞系的选育；3.培养条件的优化；4.提高培养技术水平；5.前体物的适当添加；6.抑制剂的适量使用。

3.单倍体植株形单体弱，为什么还有不少科学家热衷于诱发产生单倍体植株？对于植株来说，缩短育种年限，易得纯种。

对人类来说，在无性繁殖这方面有无限的可能。

4.什么叫植物原生质体？如何进行植物原生质体的融合？脱去细胞壁的细胞叫原生质体，两亲本菌株的选择和遗传标记的制作（选择不同的营养缺陷型；原生质体的制备（高渗条件）；原生质体再生（测定再生率）；融合（PEG、离心沉淀、电脉冲等）；融合子的检出（直接检出法和间接检出法）；实用性菌株的筛选5.可以采取那些途径脱去植物体内的病毒？如何检测植株中是否还有病毒？1.用植物的根尖或茎尖，进行无性繁殖；2. 有性脱毒，利用植株的种子。

6.人工种子包括哪几部分？如何制备人工种子？一般都是由人工种皮、人工胚乳和胚状体三部分构成。

将其某些植物细胞在试管中培育成胚状体，再用富含营养物质和其他必要成分的凝胶物将胚状体包裹起来，制成人工种子。

7.怎样才能在体外大量培育哺乳动物细胞？1.无菌操作取出目地细胞所在组织，以培养液漂洗干净；2.以锋利无菌道具割舍多余部分，切成小组织块；3.将小组织块置解离液离散细胞；4.低速离心洗涤细胞后，将目的细胞吸移至培养液内培养。

8.如何获得能在体外大量生长、分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞克隆？实验前数周分次用特异抗原免疫实验动物，得到大量的B淋巴细胞的脾细胞后，将骨髓瘤细胞和脾细胞以聚乙二醇法进行融合。

再帅选出合适的杂合细胞进行繁殖。

9.如何用体细胞克隆出一只哺乳动物？克隆动物有什么积极意义？先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下和提供细胞核者基因相同的动物。

10.开展干细胞研究对人类有何积极意义？在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以这样的干细胞为“种子”，培育出一些人的组织器官。

干细胞及其衍生组织器官的广泛临床使用，将产生一种全新的医疗技术，也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官，从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官，来替换自身病变的或衰老的组织器官。

假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官，那么，这位老年人的寿命就可以得到明显的延长。

11.有什么方法可以去除革兰阳性细菌、革兰阳性细菌和真菌的细胞壁？革兰阳性细菌：植物细胞壁用纤维素酶和果胶酶；真菌：用溶菌酶四、发酵工程1.微生物发酵产物有哪几种类型？酒类、醋、酱油、酸奶、醪糟、面包、糖果、果汁、罐头2.发酵培养基有哪些成分组成？发酵培养基的组成应丰富、完全，碳、氮源要注意速效和迟效的互相搭配，少用速效营养，多加迟效营养；还要考虑适当的碳氮比，加缓冲剂稳定pH值；并且还要有菌体生长所需的生长因子和产物合成所需要的元素、前体和促进剂等。

除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。

3.比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵的优缺点？分批发酵：能迅速获得足够量的菌体细胞后，延长稳定期，从而提高产量；连续发酵：优点：1.维持低基质浓度：可以除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不至于加剧供氧的矛盾；2.避免培养基积累有毒代谢物；3.可以提高设备利用率和单位时间的产量，节省发酵罐的非生产时间；4.便于自动控制。

缺点：1.长时间的连续培养难以保证纯种培养；2.菌种发生变异的可能性较大。

补料分批发酵：优点：1.可以除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不至于加剧供氧的矛盾；2.克服养分的不足，避免发酵过早结束。

4.下游处理过程分为哪几个步骤？相应的分离方法有哪些？分为分离、纯化、加工、剂型制备；分离方法：吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法、超滤法。

5.简述青霉素的生产工艺。

在冷冻管取材料至斜面母瓶进行孢子25摄氏度培养7天，得到大米孢子后，再进行25摄氏度孢子培养7天，移至一级种子罐进行种子培养40～45个小时，移至二级种子罐继续进行种子培养15小时，移至发酵罐进行24小时的发酵，放罐，冷至15摄氏度，最后提炼。

五、酶工程1.酶有什么特性？什么是酶工程？专一性，高效性，常温性等；酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并使用于社会生活的一门科学技术。

2.为什么要进行酶的修饰，酶的蛋白质工程是如何进行的？酶的修饰能让酶更好的发挥催发的作用；从预期的酶功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的核糖核苷酸序列（RNA）→找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列（DNA）3.酶固定方法有哪些，各有何优缺点？通过将酶包埋于凝胶、微囊体内，或通过共价键、离子键或吸附连接至固相载体上，或通过交联剂使酶分子互相交联等方法使酶不溶或局限在一个有限的空间内。

优点：酶固定化以后，既保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的不足之处，使其具有一般化学催化剂能回收反复使用的优点，并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。

4.如何维持酶反应器恒定的生产力？1.选择适合的大小；2.选择进行适合的酶反应；3.考虑好催化剂的机械强度和比重六、蛋白质工程1.简述蛋白质结构的基本组件。

α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链，再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物。

2.简述氨基酸的基本理化性质。

1.一般性质缬氨酸；2.紫外吸收性质；3.酸碱性质3.简述反向生物学的途径。

先分离特定蛋白推测其基因或直接分离其基因，经克隆测序、表达，再研究其功能。

4.举例说明对现有蛋白质进行改造的主要方法及其使用。

1.胰蛋白酶：具有更高的专一性；2.金属硫蛋白；3.人白细胞介素-2；4.组织纤维蛋白溶酶原激活因子；5.枯草杆菌蛋白酶5.什么是蛋白质组学？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。

七、生物技术和农业1.现代植物生物技术和传统农业技术相比有何突出优越性？试举例说明。

例如，培养出抗逆性强的植株，使得农作物能够少受天灾的影响。

2.基因工程抗虫棉已大面积使用和生产，同时也造成食棉昆虫的耐食性，如何看待这个问题？并提出解决问题的途径。

耐食性这个是个必然的结果，昆虫也有优胜劣汰，剩下来的都不是省油的灯，一般难以解决，毕竟是生物间的问题，顺其自然，才是回到自然的最好方法。

3.简述开展水稻基因组计划的意义。

人类赖以生存的农作物，水稻是一主要植物，水稻共有12条染色体，它们记录着和水稻的高产优质、美味香色以及和生长期、抗病抗虫、耐旱耐涝、抗倒伏等所有性状相关的遗传信息。

因此，分析水稻基因组序列，是改进水稻品质、提高水稻产量的前提和基础。

4.简述生物农药的意义，并列出几种常用的生物农药。

生物农药更适合于扩大在未来有害生物综合治理策略中的使用比重。

而且它选择性强，对人畜安全，对生态环境影响小，并可以诱发害虫流行病。

5.动物转基因常用的外源基因导入方法有哪些？各有何优缺点？显微注射法：优点：准确、快捷。

缺点：成本很高。