现代林业生物技术复习题

《现代林业生物技术》复习题
1.生物技术主要包括？基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程。

2.何谓基因？是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也称为遗传因子，是控制性状的基
本遗传单位。

3.何谓DNA的变性、复性与杂交？在高温、强碱及某些试剂存在的条件下，双链DNA分子
氢键断裂，两条链完全分离，形成单链DNA分子，这种情况称为DNA变性。

DNA的复性是指变性DNA在适当的条件下，二条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象，它是变性的逆转过程。

热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程称之为“退火”。

杂交的基本原理是应用核酸分子的变性和复性的性质，使来源不同的DNA（或RNA）片段按碱基互补关系形成杂交双链分子。

4.何谓基因工程？基因工程是将不同来源的基因（DNA分子），按照工程学的方法进行设计，
在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录、表达的操作。

基因工程又称DNA重组技术。

其实施包括四个必要条件：工具酶、目的基因、载体和受体细胞。

5.何谓基因组文库？由某种生物的基因组所有DNA片段构成的克隆群体。

何谓cDNA文库？
由某种生物（或组织）在特定发育时期的mRNA经反转录得到的所有cDNA片段构成的克隆群体。

6.cDNA克隆与基因组克隆有何不同？基因组克隆包含所有不在cDNA中出现的内含子。

7.基因工程的基本步骤？（1）分离制取带有目的基因的DNA片段；（2）DNA片段和载体
DNA在体外连接；（3）将重组DNA分子导入合适的受体细胞，并扩增繁殖；（4）从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重组DNA分子的重组体克隆；（5）外源基因的表达和产物的分离纯化。

8.基因工程涉及的工具酶一般分为哪三类？限制性核酸内切酶（是一类能够识别和切割双链
DNA分子中某种特定核苷酸序列的酶）、连接酶和修饰酶。

9.基因工程载体？就是携带外源基因进入受体细胞进行繁殖和表达的一种工具。

10.良好质粒载体的条件有哪些？（1）具有复制起点。

（2）带有抗菌素抗性基因，最好具有
两种抗菌素抗性基因，且抗性基因内有若干单一的酶切位点，便于利用插入失活法筛选重组体。

（3）具有若干限制酶单一识别位点，这样可以有选择地供带有不同末端的外源DNA 定点插入。

（4）较小的分子量和较高的拷贝数，小分子量的质粒易于操作，更能抵抗机械剪切力的切割，可容纳外源DNA片段也更长（不超过15kb），且可有效地转化给受体细胞；小分子量的质粒往往属于松弛型质粒，在细胞中拷贝数较高，扩增后回收率高。

凡经改建而适于作为基因克隆载体的所有质粒DNA分子，都必定包括三种共同的组成部分，即复制基因、选择性记号和克隆位点。

11.PCR扩增原理？用PCR扩增某一基因，必须预先得到什么样的信息？PCR是根据DNA半
保留复制的原理，模仿细胞内DNA复制的过程，在体外进行DNA变性、退火和引物延伸反应。

进行PCR扩增，应对目的基因片段两侧的序列了解清楚，至少要预先知道足够合成一对引物的靶DNA序列。

12.简述农杆菌介导法的转基因基本原理及其优缺点。

利用农杆菌的Ti质粒为载体，通过农杆
菌感染植物受体细胞将外源基因导入受体细胞，借助T-DNA与受体基因组交换将外源基
因整合到受体基因组上从而实现遗传转化。

优点：（1）模仿天然载体转化系统，成功率高，效果好；（2）可以转化较大的完整的DNA片段至植物基因组中；（3）外源基因在受体中多数为单拷贝，稳定性好。

缺点：受宿主范围的限制，主要适应于双子叶植物，单子叶植物效果较差。

13.简述基因枪法的转基因基本原理及其优缺点。

基因枪法是在真空条件下，利用粒子加速器
将外面包裹了外源基因DNA的金粉颗粒打入完整的受体细胞，使外源基因在受体细胞中实现遗传转化。

基因枪法优点：（1）不受植物宿主范围和组织类型的限制；（2）操作简便；
缺点：（1）转化频率不高；（2）外源基因在受体中多数为多拷贝；（3）成本较高。

14.转基因食品？是指以转基因技术改良的动物、植物和微生物所生产的食品、食品原料和食
品添加剂等。

15.为什么说基因工程技术是上世纪60年代末70年代初发展起来的？因为：（1）1967年发现
了连接酶；（2）大肠杆菌的转化技术是1970年获得突破；（3）限制性内切核酸酶的分离始于1970年；（4）Berg在1972年构建了第一个重组的DNA分子。

16.重组DNA的含义是什么？将一个生物的DNA片段插入到一个载体中，并引入到另一个生
物体中进行繁殖。

17.基因工程中，为什么不喜欢用BAP来脱去DNA的5’端的磷酸基团？CIP的活性比BAP
高10-20倍，且加热到68℃就可完全失活，而BAP却是耐热酶，耐酚抽提。

18.DNA重组连接的方法大致分为四种：黏性末端连接，平末端连接，同聚物接尾连接，人
工接头连接。

其中黏性末端连接法是最常用的连接方法，具有实验操作简单，易于回收外源DNA片段的优点，而不足之处：（1）载体易自身环化；（2）用同一种限制酶产生的黏性末端连接不易定向克隆；（3）难插入特定的基因；（4）大片段DNA的重组率较低，即使用碱性磷酸酶处理了载体，载体也有成环的倾向；（5）用这种方法产生的重组体往往含有不止一个外源片段或不止一个载体连接起来的串联重组体，增加筛选工作的困难。

19.什么是同尾酶？为什么说用同尾酶进行体外重组效率最高？同尾酶是又一类限制酶，它们
虽然来源各异，识别的靶子序列也各不相同，但却产生相同的粘性末端。

用同尾酶处理载体和外源DNA得到的粘性末端可以像完全亲和的粘性末端那样进行连接，不同的是连接后的产物往往失去原有的限制性内切核酸酶的切点，却又能被另外一种同尾酶识别。

用同尾酶进行体外重组时，在限制酶切割反应之后不必失活原有的内切酶，即可直接进行重组连接。

由于连接体系中存在原有的限制酶，载体就不会自连，从而保证了载体同外源DNA 的连接。

所以在用同尾酶进行的连接反应中不必用碱性磷酸酶进行载体的脱磷反应而得到最高的连接效率。

反应中通常涉及三种不同的限制酶，其中两种是识别六碱基的酶，另一种是识别四碱基的酶。

20.什么是受体细胞的感受态？常用的诱导方法有哪些？接受外源DNA的生理状态；化学法
（CaCl2）、电击法。

21.Northern和Southern的根本区别在于：（1）印迹对象不同：Northern是RNA，而Southern
是DNA；（2）电泳条件不同，Northern变性条件，Southern是非变性条件（酶切）。

在Southern印迹中，DNA转移的速度主要取决于DNA片段的大小和琼脂糖凝胶的浓度。

22.下面几种序列中你认为哪一个（哪些）最有可能是Ⅱ类酶的识别序列：GAATCG，
AAATTT，GATATC，ACGGCA。

为什么？AAATTT，GATATC，因为它们是回文序列。

23.何谓发酵工程？其主要内容？发酵工程是利用微生物的生命活动进行物质加工的工程。

包
括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。

24.目前具有生产价值的发酵类型有哪几类？微生物菌体发酵、微生物酶发酵、微生物代谢产
物发酵、微生物的转化发酵和生物工程细胞发酵五种。

25.发酵常用的微生物？主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。

26.发酵培养基的组成成分？a.碳源（葡萄糖、果糖；蔗糖、麦芽糖；淀粉、纤维素）；b. 氮
源(有机氮、无机氮)；c.无机盐和微量元素；d.水；e.生长因子；f. 产物形成的诱导物、前体和促进剂。

27.根据操作方式分类有哪几种发酵类型？（1）分批发酵：营养物和菌种一次加入进行培养，
直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。

（2）连续发酵：指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。

（3）补料分批发酵：是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。

（4）固体发酵：一定温度和湿度下，微生物在含有必需营养物的固体培养基表面进行生长和繁殖，称为固体发酵。

我国传统的酿酒、制酱及天培（大豆发酵食品）的生产等均为固体发酵。

28.对发酵过程影响较大的参数？温度、pH、溶解氧浓度等。

29.通风搅拌式发酵罐中，通风的目的及优点？通风不仅供给微生物所需要的氧，同时还利用
通入发酵罐的空气，代替搅拌器使发酵液均匀混合。

与通用式发酵罐相比，它具有以下优点：1）发酵罐内没有搅拌装置，结构简单，清洗方便，加工容易；2）由于取消了搅拌用的电机，而通风量与通用式发酵罐大致相等，所以动力消耗有很大降低。

30.发酵下游加工过程包括？（1）发酵液预处理和固液分离。

预处理的目的是改善发酵液性
质，以利于固液分离，常用酸化、加热、加絮凝剂等方法，而固液分离则常用过滤、离心等方法。

（2）发酵产物的提取。

常用沉淀法、色谱分离法、萃取法和膜分离技术提取。

（3）精制。

通过沉淀、超滤及层析分离等方法进一步提高发酵产物的纯度。

（4）成品加工。

主要包括浓缩、无菌过滤和去热原、干燥、加稳定剂等步骤。

31.何谓酶？酶有何特性？酶---由生物体产生的一种具有特殊催化能力的蛋白质。

酶的催化特
性：a.反应条件温和；b. 催化效率高；c.反应专一性强；d.反应过程可调节控制。

32.何谓酶工程？酶工程包含哪些内容？酶工程即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器
中，将相应的原料转化成所需的产品。

酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术。

主要包括：a.酶的生产；b.酶的分离纯化；c.酶的固定化（酶和细胞固定化）；d.酶的修饰与改造；e.酶反应器的研制与应用。

其中固定化酶技术是酶工程的核心。

33.为何要控制酶分离提取的条件？主要有哪些方面？酶是蛋白质，在分离提取过程中容易变
性失活，降低分离纯化效率，因此应严格控制分离提取条件。

（1）温度：操作过程尽可能在低温（0－4℃）下进行，溶液中存在无机盐或有机溶剂时，更应如此，以防止蛋白质水解酶对目的酶的分解破坏。

（2）pH值：在提纯过程中通常采用一定pH值的缓冲液，防止溶液过酸或过碱影响酶的稳定性和溶解度。

（3）盐浓度：大多数蛋白质具有在适当的盐浓度下溶解度增大的性质，但当盐浓度过高时，酶蛋白易变性失活。

（4）杂菌污染：含酶溶液是微生物生长的良好培养基，在提纯过程中要防止杂菌污染。

34.为何进行酶的修饰与改造？天然存在的微生物所产生的酶，即使是通过一般遗传育种方式
改造过的微生物所产生的酶，在提取、贮藏和应用方面都存在着局限性。

例如，酶的稳定性差，不利于工业化大规模提取分离和贮存；大多数酶作用的最适pH值为中性，且不抗热，在偏离中性和高温的环境中难以充分发挥作用；酶对人体而言是外源蛋白质，具有免疫原性，能够引起过敏反应，限制了酶在医学上的应用。

为弥补酶的缺欠，人们一般通过化学方法对已分离出来的酶进行分子修饰，或通过基因工程的方法改变酶的编码基因来改造酶。

35.何谓酶分子修饰？酶分子修饰是以化学方法或物理方法对酶分子的构型及活性和非活性
侧链及辅基及结构等进行的结构改变，称酶分子修饰。

它不同于酶分子的改造，并不改变酶分子基因本身。

36.何谓酶的固定化？为何进行酶的固定化？酶的固定化是指固定在载体上并在一定的空间
范围内进行催化反应的酶。

酶制剂最简便的应用方法就是在液相中与底物混合，以达到对底物进行加工目的。

由于在这种方法中酶是游离的，缺点也非常明显：酶在溶液中不稳定，容易变性失活；酶在反应后难以回收，不能重复利用；生产不能以连续化方式进行；酶与产物混合在一起，增加产品分离纯化的难度，从而导致生产效率下降，成本上升。

固定化酶既保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的缺点，应用前景非常广阔，它可用于产品的生产、产品的分离纯化、医疗检测等方面。

37.固定化酶的特点：(1)优点：不溶于水，易于与产物分离；可反复使用；可连续化生产；稳
定性好。

(2)缺点：固定化过程中往往会引起酶的失活。

38.酶和细胞的固定化方法？酶和细胞的固定化方法主要有载体结合法、交联法和包埋法。

39.生物传感器？生物传感器是用生物活性物质做敏感元件，配以适当的换能器所构成的分析
工具（或分析系统）。

40.何谓乳腺生物反应器？有何作用？乳腺生物反应器是指将有益的外源目的基因置于动物
乳腺的特异性启动子下转入动物细胞获得转基因动物，利用转基因动物乳腺作为反应器，生产分泌目的基因产物。

特点:生产的蛋白活性高、成本低、无污染。

其主要应用：是生产昂贵的药用蛋白。