生物技术概论复习题及答案

复习思考题
第一章
1. 现代生物技术是一项高技术，它具有高技术的“六高”特征是指哪“六高”？
答：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，它包括哪些基本的内容？它对人类社会将产生怎么样的影响？
答：生物技术，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。

生物工程主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。

每一次重大的科学发现和科技创新，都使人们对客观世界的认识产生一次飞跃；每一次技术革命浪潮的兴起，都使人们改造自然的能力和推动社会发展的力量提高到一个新的水平。

生物技术的发展也不例外，它的发展越来越深刻地影响着世界经济、军事和社会发展的进程。

3. 为什么说生物技术是一门综合性的学科，它与其他学科有什么关系？
答：因为生物技术涉及到很多个方面，有医学、林农业、食品、环境、能源、化学品等等，不仅仅是局限于生物这一方面，例如研究使用到高科技电子设备，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与传统生物技术的关系。

答：传统生物技术诞生较早。

在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造酒，这是最早的发酵技术。

在公元前221年周代后期，我国人民就能制作豆腐、酱和醋，并一直沿用至今。

公元10世纪，我国就有了预防灭花的活疫苗。

到了明代，就已经广泛地种植痘苗以预防天花。

16世纪，我国的医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。

在西方，苏美尔人和巴比伦人在公元前6000年就已开始啤酒发酵。

埃及人则在公元前4000年就开始制作面包。

而现代生物技术是以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志的。

1944年Avery等阐明DNA是遗传信息的携带者。

1953年Watson和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型阐明了DNA的半保留复制模式，从而开辟了分子生物学研究的新纪元。

现代生物技术足从传统生物技术发展而来的。

5. 生物技术的应用包括哪些领域？
答：生物技术被世界各国观为一项高新技术。

它广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成。

6. 南开大学生物命科学学院为什么要开设生物技术概论？
第二章
1. 基因工程研究的理论依据是什么?
答：不同基因具有相同的遗传物质(DNA/RNA)；基因是可以从DNA上切割下来的；基因是可以转移的；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用的(绝少数除外)；可以通过DNA 复制把遗传信息传递给下一代。

3. 简述限制性内切核酸酶和DNA连接酶的作用机制。

答：限制性内切核酸酶能识别双链DNA中特殊核苷酸序列,并在合适的反应条件下,使每条链的一个磷酸二酯键断开,产生具有3´OH和5´P的DNA片段。

DNA连接酶催化双链DNA片段紧靠在一起的3´OH末端与5´P末端之间形成磷酸二酯键，使两末端连接。

2. 简述基因工程研究的基本技术路线。

答：
4. 在什么情况下最好使用质粒载体或λ噬菌体载体或cosmid载体？
答：质粒载体是以质粒DNA分子为基础构建的，是最常见的载体；λ噬菌体载体由λDNA 和蛋白外壳组成，主要用于cDNA文库的构建，也可用于克隆外源目的基因；cosmid载体适用于插入较大片段。

5. 阐述人工染色体作为载体的特点。

答：人工染色体指能在宿主细胞中稳定地复制并准确传递给子细胞的人工构建的染色体。

特点是能容纳长达100kb以上的外源DNA片段。

6. 简述染色体定位整合克隆载体的应用价值
答：质粒载体容易丢失，导致转基因生物的不稳定性；病毒（噬菌体）载体虽然能稳定维持，但是内于插入的位点的不确定性，可能对受体细胞基因组的自稳系统产生干扰，进而导致出现有害的突变，给选育转基因生物带来不可知性和难度。

而基因定位整合平台系统可克服这两者的负面效应。

7. 简述各种特殊用途克隆载体的特点
答：人工染色体能承载100kb以上的DNA大片段；而染色体定位整合克隆载体能保证插入整合的稳定性。

8. 从cDNA文库和基因组文库中获得的目的基因有什么不同？
答：基因组文库是指把某种生物基因组的全部遗传信息通过通过克隆载体贮存在一个受体菌克隆子群体中。

而cDNA文库是以mRNA为模板，因此包含着细胞全部mRNA信息。

9. 如何采用PCR技术从生物材料中分离出目的基因？
答：1）没有内含子的基因，直接可以设计引物从DNA中扩增出来。

2）有内含子的，可以利用RNA反转录得到的cDNA为模板，扩增获得。

3）基因组测序没有完成的物种，可以利用RACE的方法获得相应的基因。

10. 什么样的细胞可用作受体细胞？
答：具有以下特点。

①便于重组DNA分子导入和筛选；②便于重组DNA分子稳定存在于细胞中；③适于外源基因的高效表达；④遗传稳定性高，密码子无明显偏爱性；⑤易于扩大培养与发酵；⑥安全性高，无致病性。

11. 阐述外源基因转入受体细胞的各种途径。

答：转化是重组DNA分子进入受体细胞，并在受体细胞内稳定维持并表达的过程。

病毒(噬菌体)颗粒转导法是用病毒(噬菌体)的DNA（或cDNA）构建成重组DNA，在体外包装成重组病毒(噬菌体) 颗粒，通过感染使重组DNA进入受体细胞。

12. 筛选克隆子有哪些方法？
答：根据载体抗菌素抗性基因筛选转化子；根据载体除草剂抗性基因筛选转化子；根据LacZ ´基因互补显色筛选转化子；根据生长调节剂非依赖型筛选转化子；根据核苷酸合成代谢相关酶基因缺失互补筛选转化子。

13. 阐述基因工程的科学意义、应用价值以及发展前景。

答：基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。

它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家
落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。

它克服了远缘杂交的不亲和障碍。

基因工程可应用于农牧业、食品工业、环境保护、医学等多个领域。

科学界预言，21世纪是一个基因工程世纪。

第三章
1.如何从一片嫩叶经组织培养培育出众多的完整植株?
答：将采来的植物材料除去不用的部分，将需要的部分仔细洗干净；对材料的表面浸润灭菌；用灭菌剂处理；把消毒过的外植体接到培养基上，在光照培养箱中进行培养（若要得到愈伤组织，则无需光照，直接进行暗培养）；愈伤组织的诱导，把形成的愈伤组织转接到生芽生根培养基上，进行再分化；得试管苗、转种。

2.如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢物产量?
答：固定化细胞培养系统能够获得较高的次生代谢物产量。

细胞固定化有利于在细胞团内外形成化学物质和物理因素的梯度，这是高产次生代谢物的关键；
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?
答：单倍体只有一套染色体，加倍后可得到纯合隐性基因表达植株，具有极强的遗传改造价值。

4.什么叫植物原生质体?如何进行植物原生质体的融合?
答：植物原生质体指去除全部细胞壁的细胞。

其制备过程包括取材除菌、酶解、分离、洗涤、鉴定等步骤。

5.可以采取哪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？
答：物理方法（高温）、化学方法（孔雀绿等）、生物学方法（茎尖花瓣花药培养）。

外观、电镜免疫血清等手段检测。

6.人工种子包括哪几部分?如何制备人工种子?
答：胚状体（由组织培养或细胞培养产生）、人工胚乳（营养物质+激素+农药+抗生素+除草剂等）、人工种皮（抗压，保水，透气）。

胚状体、褐藻酸钠、合成胚乳三者混匀成圆形胶囊，再经无菌水漂洗后干燥处理成圆形人工种子。

7.怎样才能在体外大量培养哺乳动物细胞？
答：培养动物细胞一般步骤为，无菌取出目的组织，漂洗干净，切割成小组织块，解离成细胞，移放培养瓶内。

哺乳动物培养需要较大的支持界面，因此有微导管培养法、微载体培养法、微胶囊培养法等三种特殊方法。

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？
答：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。

再筛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?
答：1、供体细胞系的建立2、供体细胞的同期化处理3、卵母细胞的体外成熟4、卵母细胞核的去除5、供体核的移植6、供体细胞与去核卵的融合7、重构胚的体外激活8、重构胚的体外发育9、胚胎移植受体的同期化处理10、胚胎移植11、妊娠检查12、克隆动物出生意义是克隆出来的动物可以为提供细胞的个体提供需要的器官
10.开展干细胞研究对人类有何积极的意义？
答：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应用，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. 有什么方法可以分别去除革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌的细胞壁？
答：细菌使用溶菌酶（阴性细菌要添加EDTA）处理，真菌使用蜗牛酶和纤维素酶处理。

第四章
1. 微生物发酵产物有哪几种类型？
答：在菌体对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的，这些产物叫做初级代谢产物。

在菌体生长静止期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。

这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，叫做次级代谢产物。

2.发酵培养基由哪些成分组成？
答：碳源、氮源、无机盐和微量元素、生长因子、水、产物形成的诱导物、前体和促进剂。

3.比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵的优缺点。

答：分批发酵是营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。

传统的生物产品发酵多用此过程。

连续发酵是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。

补料分批发酵是又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指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.下游处理过程分为哪几个步骤？相应的分离方法有哪些？
答：预处理（加热、调pH、絮凝），细胞分离（过滤、离心分离、错流过滤），细胞破碎（匀化、研磨），细胞碎片分离（离心分离、错流过滤、两水相萃取），初步纯化（沉淀、吸附、离子交换、萃取、超滤），高度纯化（沉淀、超滤、层析分离、结晶），成品加工（浓缩、无菌过滤、干燥）。

5.简述青霉素的生产工艺。

答：
第五章
1. .酶有何特性？何谓酶工程？
答：酶是一种生物催化剂，它具有作用专一性强、催化效率高等特点，能在常温常压和低浓度条件下进行复杂的生化条件。

酶工程是指酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。

2. 为什么要进行酶的修饰，酶的蛋白质工程是如何进行的？
答：酶分子修饰是指通过对酶蛋白主链剪接切割和侧链的化学修饰对酶分子进行改造，改造的目的在于改变酶的一些性质，创造出天然酶不具备的某些优良性状，扩大酶的应用以达到较高的经济效益。

酶的蛋白质工程的流程图见下图，
3. 酶固定化方法有哪些，各有何优缺点？
答：载体结合法、交联法和包埋法。

4. 如何维持酶反应器恒定的生产力？
答：控制反应器的流速、提高温度、柱反应器串联。

第六章
1. 简单叙述蛋白质结构的基本组件。

答：蛋白质的基本组成单位是氨基酸，它们通过脱水缩合形成肽链，再经过加工，形成一定的空间结构。

2.简述氨基酸的基本理化性质。

答：氨基酸呈现无色结晶、特殊晶型、溶点极高等性质，以两性离子形式存在，同时具有氨基和羧基，可以接受质子和释放质子，是两性电解质。

3.简单描述反向生物学的途径。

答：反向生物学技术，其基本思路是按期望的结构寻找最适合的氨基酸序列，通过计算机设计，进而模拟特定的氨基酸序列在细胞内或在体内环境中进行多肽折叠而成三维结构的全过程，并预测蛋白质的空间结构和表达出生物学功能的可能及其高低程度。

4.举例说明对现有蛋白质进行改造的主要方法及其应用。

答：蛋白质改造的核心方法是基因人工定点突变技术。

蛋白质改造能实现有，分离纯化目标蛋白质；分析目标蛋白质的一级结构；分析目标蛋白质的三维结构以及结构与功能的关系；根据蛋白质的一级结构设计引物，克隆目的基因；根据蛋白质的三维结构和结构与功能的关系以及蛋白质改造的目的设计改造方案；对目的基因进行人工定点突变；改造后的基因在宿主细胞中表达；分离纯化表达的蛋白质并分析其功能，评价是否达到设计目的。

5.什么是蛋白质组学？
答：针对有关基因或转录组数据库的生物体或组织/细胞，建立其蛋白质组或亚蛋白质组及其蛋白质组连锁群，即组成性蛋白质组学研究。