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生物技术概论

1、五大工程的概念、基因治疗、基因疫苗、HGP、SCP的概念1)基因工程(gene engineering):又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。2)细胞工程(cell engineering):是指在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株,并可以产生新的物种或品系。3)酶工程(enzyme engineering):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应用于社会生活的一门科学技术。4)发酵工程(fermentation engineering):利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在合适的条件下通过现代化工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品。5)蛋白质工程(protein engineering):是指在基因工程的基础上,结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识,通过对基因的人工定向改造等手段,对蛋白质进行修饰、改造和拼接以产生满足人类需要的新型蛋白质的技术。6)基因治疗(gene therapy):是指将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病,以达到治疗目的。7)基因疫苗:基因疫苗指的是DNA疫苗,即将编码外源性抗原的基因插入到含真核表达系统的质粒上,然后将质粒直接导入人或动物体内,让其在宿主细胞中表达抗原蛋白,诱导机体产生免疫应答。8)HGP(人类基因组计划,humangenomeproject)旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息9)SCP:单细胞蛋白,生产蛋白质的生物大都是单细胞或丝状微生物个体,而不是多细胞复杂结构的生物。

2、基因工程的基本操作过程是什么?答:第一步:目的基因的制取:可用反向转录法、内切酶切割分离法和人工合成法;第二步:基因载体的选取:用人工方法,取得目的基因的适宜的载体,即质粒(一种环状双链DNA)或病毒;第三步:DNA的体外重组;第四步:DNA重组体导入受体细胞;第五步:受体细胞的繁殖扩增: 含重组DNA 的活受体细胞,再在适当的培养条件下,进行繁殖和扩增,使得重组DNA分子在受体细胞内的拷贝数大量增加;第六步:克隆子的筛选和鉴定第七步:目的基因的表达。

3.单克隆抗体生产的基本过程是什么?答:亲本细胞的选择→细胞融合→抗体的检测与杂交瘤选择→单克隆抗体的大量生产→单克隆抗体的鉴定(1)亲本细胞的选择:一般不分泌抗体,能在体外无限繁殖和连续继代培养;(2)细胞融合;(3)抗体的检测与杂交瘤选择:杂合细胞的选出是本技术的关键,通过选择性

培养后生长的杂交瘤细胞,仅有部分是

分泌预定特异性抗体的杂交瘤细胞;

(4)单克隆抗体的大量生产及鉴定:

待其增殖成一个细胞群体后,有特异技

术分别检测他们产生的抗体,从中挑出

能产生所需单一性抗体的杂合细胞(5)

杂交瘤细胞的克隆化培养;利用单个

细胞培养技术选育出遗传稳定的分泌

特异抗体的细胞系

4.发酵的操作方式有哪些?各有何优

缺点?答:根据操作方式的不同,液体

深层发酵主要有:1)分批发酵:优点:

对温度要求低,工艺流程简单;比较容

易解决杂菌污染和菌种退化等问题;对

营养物质利用率较高,产物浓度比连续

发酵高。缺点:人力、物力、动力消耗

较大;生产周期短;生产效率低。2)

连续发酵:优点:可以提高设备利用率

和单位时间产量,只保持一个期的稳定

状态;发酵中各参数趋于恒指,便于自

动控制;易于分期控制。缺点:对设备

的合理性和加料设备的精确性要求甚

高;营养成分的利用较分批发酵差,产

物浓度较分批发酵低;杂菌污染的机会

较多,菌种易因变异而发生退化。3)

补料分批发酵:优点:可以解除底物的

抑制、产物的反馈抑制和分解代谢物阻

遏作用;可以减少菌体生长量,提高有

用产物转化率;菌种的变异及染菌易控

制;便于自动化控制;避免在分批发酵

中一次性投入糖过多导致细胞大量生

长,耗氧过多,以致通风搅拌设备不能

匹配的状况。缺点:对补料过程中加入

的物料无菌要求高,如果这个过程中有

处理不当,之前的过程全部作废,发酵

倒罐。

5、什么是目的基因?获得目的基因有

哪些方法?答:目的基因:准备分离、

改造、扩增或表达的基因。方法:直接

分离法(限制性核酸内切酶法、随机片

段法、物理化学法);构建基因组文库

分离法;PCR分离法;化学合成法。

6、基因组文库和cDNA文库有何异

同?答:cDNA文库以mRNA为模板,

经反转录酶催化,在体外反转录成

cDNA,与适当的载体常用噬菌体或质粒

载体连接后转化受体菌,则每个细菌含

有一段cDNA,并能繁殖扩增,这样包

含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集

合称为该组织细胞的cDNA文库。cDNA文库具有组织细胞

特异性。cDNA文库比基因组DNA文库小得多,能够比较

容易从中筛选克隆得到细胞特异表达的基因。DNA文库所

含的是带有内含子和外显子的基因组基因,而从cDNA文

库中获得的是已经过剪接、去除了内含子的cDNA 基因组

文库,基因组文库,它包含了该生物的所有基因。

7、什么是转基因食品?有人说“转基因食品既是天使又

是魔鬼”,如何来理解?答:①转基因食品:指利用基因

工程技术在物种基因组中嵌入了外源基因,再制造出具

备新特征的食品种类。②优点:1.可延长水果和蔬菜的

货架期及感官特性。 2.可提高食品的品质。 3.提高必

须氨基酸的含量。 4.增加碳水化合物含量。 5.提高肉、

奶和畜类产品的数量和质量。 6.生产功能性食品。③缺

点:1、转基因作物可能产生新的病毒疾病;2、破坏生

物多样性;3、转基因生物所引入的外源基因往往可以表

达出蛋白质,可能会引起生物的代谢发生变化,造成该

生物营养成分的改变。④综合:在当前对于转基因食品

的安全性,国际上没有统一说法,争论的重点应在转基

因食物是否会产生毒素、是否可通过DNA蛋白质过敏反

应、是否影响抗生素耐性等方面,但我倾向于支持在良

好的科研基础上把转基因技术应用于食品生产。

8.植物组织培养一般要经历哪几个阶段?答:①预备阶

段:包括选择合适的外植体,除去病原菌及杂菌,配制

适宜的培养基;②诱导去分化阶段:诱导产生愈伤组织、

原球茎、顶芽和腋芽、不定芽、体细胞胚状体等③继代

增殖阶段:将初代培养的产物切割、分离转接到新鲜的

培养基上培养。以增加培养物的数量;④生根培养阶段:

愈伤组织经过重新分化形成胚状物,继而生成小植株;

⑤移栽成活阶段:移栽室外,保证适度的光、温、湿条

件下以利生长。

9.生物技术在农业上有哪些方面的应用?答:①生物技

术在诱导植物雄性不育中的应用;②生物技术培育抗逆

性作物品种:在一定逆行环境选择压力下,采用随机筛

选、物理化学诱变等传统方法,或采用组织培养、原生

质体融合和体细胞杂交等生物技术手段,可以定向筛选

具有抗逆性的个体,培育抗逆新品种;③转基因作物品

质改良:利用这些基因进行转化会使受体植株的蛋白质

含量得到提高

④植物细胞工程的应用:包括植物次级代谢产物的生产,

快速无性繁殖,花药、花粉和胚的培养⑤生物农药及生

物控制

10、生物工程下游技术,产物分离提取处理过程分为哪

些步骤?答: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,以至于固液分离,常用酸化、加

热和加絮凝剂等方法②提取:常用方法有吸附法、离子

交换法、沉淀法、萃取法、超滤法③精制:由于提取时,

纯度提高不多,需要进一步精制;④成品加工:根据产

品应用要求,有时需要浓缩、无菌过滤和去热源、干燥,

加稳定剂等加工步骤.