生物工程导论复习资料.doc

1. 生物工程: 它是以现代生命科学为基础,结合先进的技术手段和其它基础科学的科学原理,按照预先的设计改造生物体或加工原料，为人类生产出所需要的产品或达到某种新技术。2. 生物工程的研究对象: 包括活的生物体或它们的一部分.3. 生物工程的任务: 就是为细胞的生长和目标产物的积累创造最好的条件,研究开发最适合的工艺路线和设备,实现工业化生产以满足社会需要.生物工程研究的是有活细胞参与的更复杂的反应过程。4.生物工程的研究领域:基因工程,在1967年完全确定DNA分子中64个三联密码子后不久,第一个基因工程产品-人胰岛素就面世了.基因工程的工力功能是编码蛋白质.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，根据需要设计新的蛋白质氨基酸序列。-蛋白质工程 （名词解释） 细胞工程,细胞是构成包括人类、动物、植物和微生物在内的几乎所有生物的基本单元。细胞最显著的特点:吸收环境中的营养物质,通过细胞内无数个由酶催化并得到良好组织和调节的化学反应. 例如：从微生物细胞培养中，得到了抗生素、氨基酸、有机酸、溶剂、酶制剂及SCP（单细胞蛋白）等；从植物细胞培养得到了紫杉醇、紫草宁等；从动物细胞培养得到了EPO（促红细胞生成素）、生长因子及单克隆抗体等。（选择）酶工程,是研究酶的分离,提纯及利用酶作为催化剂,实现化学转化,合成各种产物或达到人类所需社会目标的工程科学.几乎所有的酶都是蛋白质,酶具有催化剂的功能.酶的来源包括动物,植物及微生物,来源不同的酶有不同的用途.（动物来源的酶一般用于医药或诊断试剂.植物和部分微生物来源的酶可用于食品工业,而工业用酶一般都来源于微生物. ）（填空）酶催化反应的特点：是有很高的效率和专一性，酶催化反应的专一性包括底物专一性、基团专一性及立体专一性等。 微生物工程(发酵工程),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.是典型的多相、多尺度问题.采用液体深层发酵的方法.发酵过程是以细胞为催化剂的化学反应工程。 生物分离工程.特殊性:A.目标产物的浓度低.B.目标产生与杂质的物理和化学性质十分接近,而且成分非常复杂.C.目标产物往往具有生物活性.D.在许多应用领域,生物技术产品有很高的纯度和安全性要求.5.酶催化反应的特点: 有很高的效率和专一性,酶催化反应的专一性包括底物专一性,基团专一性及立体专一性等. 6.生物工程的服务领域: 人类健康,农业,资源和能源,环境保护. 7.基因工程的诞生和发现: 基因工程诞生于1973年.三大发现:20世纪40年代发现了生物的遗传物质是DNA20世纪50年代提出了DNA是双螺结构20世纪60年代确定了遗传信息的传递方式. 8.基因工程技术上的三大发明: 工具酶；载体；逆转录酶 9.基因工程:也称基因克隆或DNA分子克隆.指将外源基因通过体外重组后导入受体内,使这个基因能在受体细胞内自制,转录,翻译表达的操作过程. 10.基因工程的实施至少要四个条件: 工具酶；基因；载体；受体细胞。11.基因工程区别于其他遗传育种方法的显著特点：跨越天然物种屏障的能力；克服了固有的生物种间的限制；引入了定向创造新物种的可能性。11.遗传工程,基因工程,DNA重组之间的差别: 遗传工程是发生在遗传过程中的自然界原本存在的导致变异的一种现象,即自然出现的不同DNA链断裂并连接成新的DNA分子,新的DNA分子含有不同于亲体的DNA片段；DNA重组是人们根据遗传工程原理利用限制性内切酶在体外对DNA进行的人工操作（即采用酶法）；基因工程是遗传重组和DNA重组的目的和结果,无论是利用自然的（遗传重组）还是人工的（DNA重组）方法,最终目的都是要实现基因重组. 12.克隆:(名词)指从同一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代,或具有相同遗传性状的DNA分子,细胞或个体所组成的特殊的生命群体. (动词)指从同一祖先生产这类同一的DNA分子群或细胞过程.13.基因工程的主要内容: 带有目的基因的DNA片段的分离或人工合成；在体外,将带有目的基因的DNA片段连接到载体上,形成重组DNA分子；重组DNA分子导入受体细胞(也称宿主细胞或寄主细胞)；带有重组DNA分子的细胞培养,获得大量的细胞繁殖群体；重组体的筛选； 重组体中目的基因的功能表达。14.基因工程工程的理论基础: 是分子生物学.一方面,分子生物学的快速发展促成了基因工程的建立和发展完善；另一方面,基因工程的诞生和发展不仅带动了现代生物技术产业化,而且也使整个生命科学的研究产生了革命性的变化 ,使得生命科学成为当今发展最快的学科之一. 15.DNA的组成: DNA是由大量的脱氧核糖核苷酸组成的极长的线状或环状大分子.DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸,它由碱基,脱氧核糖和磷酸基三部分组成.在核苷酸分子中有4种不同的碱基,即腺嘌噙(A),鸟嘌呤(G),胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C). DNA中的嘌呤核和嘧啶碱基携带遗传信息，其中的糖和磷酸基则起了结构作用。16.1953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.这一理论的核心是:碱基配对互补.碱基配对是DNA分子结构的主要特性. 17. 决定DNA双螺旋结构的因素有: 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等. 18.DNA的复制: 一个DNA分子可以通过半保留复制机制精确地复制成两个完全相同的DNA分子,并分配到两个子细胞中,从而将亲代细胞所含的遗传信息原原本本地传到子代细胞.19.DNA复制的特点: DNA的复制从特定的位点开始,这个特定的位点称为复制起始点,有复制起始点双链DNA解旋,形成复制叉； 半保留复制； DNA复制具有高度的忠实性,其复制的忠实性同DNA聚合酶所具有的自我校正功能密不可分.虽然DNA聚合酶是是DNA复制的主酶,然而DNA复制是多种酶和蛋白因子协同有序工作的结果. 20.DNA作为遗传物质的优点: 信息量大,可以微缩.表面互补,电荷互补,双螺旋结构保证了精确复制的机制.核糖的2位脱氧,在水溶液中稳定性好.可以突变,以求进化.有T无U,基因组得以增大. 21.DNA的变性:在加热或某些试剂的作用下,DNA配对碱基之间的氢键结构受到破坏,双链DNA的多核苷酸链能完全分离的过程,也称熔解.（双链单链（变性） 22.复性的过程:当两条链互相碰撞,一条链的某个区域遇到了互补的另一条链的配对时,便在这个区段形成双链核心,然后从核心向两侧对应互补链扩大互补配对,最后完成复性过程.（复性:变形后的DNA在一定条件下能够复性，由单链形成双链。）23.发生复性必须满足的两个条件: 盐浓度必须高到足以消除两条链中的磷酸基团的静电斥力；通常用0.150.5mol/L NaCl；温度必须升高到足以破坏其随机形成的链内氢键,但温度又不能太高,否则不能形成和维持稳定的链间碱基配对。 24.杂交:当复性的DNA分子由不同的两条单链分子形成时,称为杂交. 25.遗传信息的传递方向-中心法则: 1958年,Crick提出.DNA通过以自身为模板进行复制而使遗传信息代代相传,并通过RNA最终将遗传信息传递给蛋白质分子,最后蛋白质分子表现出各种性状,即DNA(基因)RNA蛋白质(性状). 26.转录:利用DNA为模板合成RNA的过程.转录是基因表达的关键一步. 翻译:以RNA为模板合成蛋白质的过程.就是将以核苷酸形式编码在mRNA中的信息转变成多肽链中特定的氨基酸顺序. 27. mRNA的合成过程: RNA合成以四种核糖核苷三磷酸为底物,即ATP,GTP,CTP,UTP. RNA聚合酶结合于DNA分子上的特定位置；使DNA双链解旋,起始RNA合成； RNA链的延伸；RNA合成的终止和释放. 28.基因的表达:DNA分子把它所承载的遗传信息转变为特定氨基酸顺序构成的多肽或蛋白质分子的过程. 29.基因的分类: 基因根据功能的不同可分为:结构基因,调节基因和操纵基因. 作为一个能转录和翻译的基因必须包括转录启动子,基因编码区和转录终止子. 30.原核生物中基因转录有两种情况: 一种是组成型的,另一种是基因的转录是受到调控的. 原核生物中最早开始研究的基因调控体系是大肠杆菌乳糖操纵子. 31.真核生物翻译后修饰主要体现在: 形成正确的二硫键；切割前体；蛋白质糖基化；对氨基酸的修饰。 32.工具酶:一般把切割DNA分子,进行DNA片段修饰和DNA片段连接等所需的酶称为工具酶. （名词解释）33.工具酶按用途分类: 限制性内切酶：指识别和切割双链DNA分子内特殊核苷酸顺序的酶的统称. 连接酶,指将两段乃至数段DNA片段拼接起来的酶. 最常用的连接酶是T4DNA连接酶。修饰酶. 其它基因工程的工具酶:DNA聚合酶,逆转录酶,T4多核苷酸酶和碱性磷酸酶等. 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。 34.基因工程载体: 外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞,这种能承载外源DNA片段并带入受体细胞的传递者称为基因工程载体. 目前已构建应用的基因工程载体有:质粒载体,噬菌体载体,病毒载体以及由它们互相组合或与其他基因级DNA组合成的载体.这些载体可分为克隆载体和表达载体. 35.用于原核生物宿主的载体: 质粒载体：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.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选择。两种常用的质粒载体：A质粒载体pBR322（原核质粒常见）B.pUC19（实验较常用）. 常用的细菌质粒有F因子、R因子、大肠杆菌素因子等。（填空） 噬菌体载体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。 36. 用于真核生物宿主的载体: （真核载体大多是所谓的穿梭载体-填空） YIP载体；YRP载体；YAC载体是酵母人工染色体的缩写其他载体. BAC是以细菌F因子为基础组建的细菌克隆体系。 都是由大肠杆菌质粒和酵母的DNA片段组成. 37. 用于植物宿主的载体:Ti质粒.（最常用）-Ti质粒是诱发植物肿瘤的质粒。A.整合型法B.双载体系统法。 植物DNA病毒和植物转座子. 38.用于动物宿主的载体:用于昆虫细胞的载体用于哺乳动物细胞的载体. 39.基因工程载体的必备条件和简单分类: 条件:能够进入宿主细胞； 载体可以在宿主细胞中独立复制； 要有筛选标记； 对多种限制酶有单一的切点,一定是单一切点. 分类:克隆载体. 是以繁殖DNA片段为目的的载体。 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。 表达载体. 用于目的基因的表达。 40. 基因：是具有遗传功能的DNA分子上的片段。 41、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。 42、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。 43、基因组文库的筛选：DNA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。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。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。 44.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. 在基因组工程研究中，采用的载体是人工染色体。 45.1982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。 46、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。 47、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。 48、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。 49、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。 50.真核生物目的基因的获得： cDNA方法。DNA的化学合成法。PCR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:要有与被分离的目的基因两条链各一端序列互补DNA引物。具有热稳定性的酶，如TaqDNA聚合酶。dNTP。作为模板的目的DNA序列。 PCR反应过程包括以下三个方面：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。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。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。51.（名）DNA重排的基本原理： 是首先将同源基因（单一基因或基因家族）切成随机DNA片段，然后进行PCR重聚。那些带有同源性但核苷酸序列有差异的随机DNA片段，在每一轮PCR循环中互为引物和模板，经多次PCR循环后能迅速产生大量的重组DNA，创造出新基因。 基因组重排技术可以用来改造细菌的基因组，实现表型的改良。经典杂交育种在每一代只有两个亲本进行重组，而重排技术则具有多亲本杂交的优势。对细菌群体进行重复的基因组重排可以有效构建新菌株的组合文库。 52.基因组文库筛选的鉴定方法: 一是标记的DNA探针进行DNA杂交,二是用抗体对蛋白质进行免疫杂交.三是对蛋白质的活性进行鉴定. 53.PCR技术具有的特点: 能够指导DNA序列的合成,因为新合成的DNA链的起点,是由加入在反应混合物中一对寡核苷酸引物,在模板DNA链两端的退火位点决定.能够使特定的DNA区段得到迅速大量的扩增. 54.目的基因与载体DNA的连接分类: 按是否形成黏性末端可分为:黏性末端DNA片段的连接.方法:插入法(单酶切)和取代式(双酶切)非互补黏性末端或平端DNA片段的连接(方法:同聚物加尾法,衔接物连接法及接头连接法). 55.提高连接反应的效率的方法: 采用碱性磷酸酶处理,同聚物加尾连接技术或采用柯斯质粒等手段防止未重组载体的再环化减少非重组体克隆的出现合理正确地配比DNA的总浓度以及载体DNA和外源DNA之间的比例根据不同的反应类型控制合理的反应温度和时间. 可以大幅度提高转化子数量. 56.受体细胞,DNA重组使用的受体细胞,也称宿主细胞或基因表达系统.受体细胞为基因的复制,转录,翻译,后加工及分泌等提供了条件,以便实现目的基因的表达.目前用做基因克隆受体的原核生物主要是大肠杆菌和枯草杆菌.酵母和霉菌等也已经广泛用做基因工程的宿主细胞. 57.受体细胞选择的一般原则: 根据所用的载体体系及各种受体细胞的基因型进行选择,使重组体的转化或转染效率高,能稳定传代,受体细胞基因型与载体所含的选择标记匹配,易于筛选重组体及外源基因可以高效表达和稳定积累等. 58.重组DNA分子导入受体细胞的方法: 转化,就是一个携带基因的外源DNA分子通过与膜结合进入受体细胞,并在胞内复制和表达的过程.转化过程包括制备感受态细胞和转化过程。（填空题）大肠杆菌是用得最广泛的基因克隆受体。转导,指通过噬菌体（病毒）颗粒感染宿主细胞的途径将外源DNA分子转移到受体细胞内的过程.显微注射；高压电穿孔法；多聚物介导法；磷酸钙或DEAE-葡聚糖介导的转染法；脂质体介导法；粒子轰击法. 59. 重组体的筛选的方法: 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。 利用抗生素抗性基因营养缺陷互补法核酸杂交法通过免疫反应筛选通过酶活性筛选. 60. 目的基因的高效表达： 影响目的基因表达的基本基因：从基因表达系统构建和目的基因表达过程这两个方面分析，目的基因的表达效率不仅取决于宿主菌体特性和表达载体的构建，而且还取决于重组菌的培养工程。从表达系统来看，主要表现在转录和翻译两个水平上。目的基因的不溶性高效表达。对于不需要翻译后修饰的蛋白质产物，利用生长速度快、培养基简单的大肠杆菌为宿主细胞，采用不溶性融合蛋白表达策略仍是一种提高目的基因表达效率的很好选择。（通过采用目的蛋白与带纯化标签的细菌蛋白融合的新策略，所得到的融合蛋白不仅能够抵抗蛋白酶的进攻，而且可以利用带纯化标签的蛋白与相应的抗体之间的亲和反应，实现目的蛋白的高效亲和分离。）目的基因的高效可溶性表达。对于不少目的蛋白，可通过降低启动子强度和减少培养温度的手段成功的实现高水平的可溶性表达。目的基因的高效分泌型表达。当采用大肠杆菌作为表达系统时，如果在质粒设计时就加上一段信号肽基因，就有可能实现目的蛋白质的分泌型表达。构建分泌型、特别是胞外分泌型的表达载体是实现目的基因高效表达的重要发展方向之一。61. 如何减少乙酸等抑制性副产物的形成: 降低比生长速率降低培养温度限制性流加葡萄糖基因工程菌培养和乙酸分离耦合过程. 62.基因工程制药的基本内容: 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.这类蛋白主要以激素类为代表.第二类基因工程药物属于酶类,第三类基因工程药物属于疫苗,用于防治病毒引起的人或动物的传染性疾病.第四类产物单克隆抗体既能用于疾病诊断,又能用于治疗,单克隆抗体已成为研究和开发的新热点. 63.基因工程与基因组工程的对比: 操作的基因和载体.两者都是对基因进行工程性的遗传操作.但基因工程常用的载体是质粒和病毒载体,克隆基因的容量有限.面基因组工程研究中,采用的载体是人工染色体,容纳的基因属于基因因群体的表达, 克隆和扩增的宿主.用于基因工程的研究的克隆和扩增的宿主有细菌,真菌,动植物细胞,但大多是以大肠杆菌为主.用于基因组工程研究的克隆和扩增的宿主也可以是细菌,真菌,动植物细胞,但主要以酵母和哺乳动物细胞为主. 工程操作手段.重组DNA技术是基因工程研究的基础,它依赖于质粒或病毒载体,限制性内切酶,DNA连接酶和大肠杆菌宿主等,基因导入宿主的手段通常有转化,转导,转染和显微注射等,基因组工程在重组DNA技术应用上,发展人工染色体作为载体,建立遗传同源重组技术作为Mb级的DNA大片段切割和整合的基础,需要完善酵母和培养细胞的转化和融合技术,开拓干细胞和体细胞克隆个体的方法. 产物检测.在基因工程研究中,利用限制性内切酶图谱,Southern印迹,Northern印迹,PCR,序列分析等手段分析基因表达,对表达产物可以用蛋白质分析,酶学分析,抗体或底物结合等手段来研究.在基因组工程研究中,操作的基因数量大,产物非常复杂,除了用深远手段检测基因表达之外,还需用高通量的研究手段来检测基因群体,表达图谱及产物群. 64.基因组工程学的研究展望: 遗传语文遗传,发育,分化的操作指令和程序细胞生命活动的网络(整合生物学)人类社会21世纪主导产业的希望之星基因组工程产业. 65.提高工程菌的质粒稳定性: 要从质粒构建和培养方法改进两条途径进行研究.在质粒构建时,一般都插入了抗生素抗性基因,可以抑制不含质粒细胞的生长,另外加入称为par和cer的位点,能从源头上提高质粒稳定性.在工程菌的培养过程中,适当降低菌体的生长速率,采用细胞生长期和诱导表达时期分开的分段培养策略,也有人提出采用培养条件循环控制策略,还可以受用固定化细胞培养也有利于提高质粒的稳定性. 66.重组菌的高密度培养: 不仅取决于上游重组系统的构建,而且还取决于重组菌的培养工程策略.宿主菌和培养菌.流加发酵实现高密度重组菌培养. 67.目的蛋白表达的质量: 在重组细胞的产物表达后,目的蛋白常常会受到各种修饰,而且经过修饰的蛋白质与目的蛋白质的性质十分接近,所以宿主细胞选择是一个很重要的因素.在培养方法上,通过将菌体生长与蛋白表达时期分开,可以降低目的蛋白的暴露时间,从而减少目的蛋白被修饰的机会.另外,降低培养温度可以降低修饰酶活性,也有利于提高目的蛋白的质量. 68、干细胞及其特点： 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。 特点: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。(脱分化增殖和定向分化) 69、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。 70、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。 71、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。 72、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。 73.植物细胞培养的细胞生理特性： 植物细胞尺寸较大。植物细胞对剪切力非常敏感。易沉降。植物细胞生长缓慢。植物细胞生长与次级代谢产物的合成无显著关联。易染菌。 74.干细胞的研究进展： 胚胎干细胞造血干细胞。造血干细胞分布于骨髓、外周血和脐血中。尤其脐血中含有丰富的造血干细胞。造血干细胞是造血细胞的“种子”，体内所有血细胞，包括红细胞、白细胞、血小板等，都由它分化发育而来，也是人们认识最早的干细胞之一。间充质干细胞。间充质干细胞是分化发展成为骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、成肌肉细胞和骨髓基质细胞的干细胞，在成年后主要存在于骨髓下和骨髓腔中，也分布于肌肉、胸腺和皮肤中。神经及其他干细胞。神经干细胞存在于成体神经组织中，具有再生神经元、星形胶质细胞和少突状细胞的潜在能力。 75、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。 76.动物细胞培养: 离体培养的动物细胞主要有哺乳动物和昆虫细胞两种. 离体培养环境可分为贴壁(绝大部分动物细胞)和悬浮生长两种方式.通气搅拌罐悬浮培养是目前最为理想的培养方式.动物细胞的悬浮培养方法主要有间歇培养,流加培养和灌注培养等.动物细胞没有细胞壁,对剪切力非常敏感,因此动物细胞培养不仅要求氧气的及时供给,还要求搅拌适宜,避免引起的流体剪切力造成对细胞的破坏,因此动物细胞培养的生物反应器需要满足特殊的要求.(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) 77.哺乳动物细胞种类: 从具有特定功能的组织器官中分离得到的,可分为非致死和致死的两大类. 78.原代细胞:一般,将从特定功能组织器官中分离后无法增殖或处于未稳定传代培养前的动物细胞. 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. 79、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。属被淋滤到地下水或通过空气扩散到环境的植物固化。 80.连续化细胞:将能稳定传代培养并能连续生长系列的细胞. 81.动物细胞培养的生物特性: 动物细胞一般呈圆形,直径为720 m,与微生物细胞不同,动物细胞非常复杂,具有许多精密分工,职能专一的各种细胞,保证其生命活动的高度程序化与高度自控性. 82.哺乳动物细胞培养的营养要求: 通过血液或其他体液循环来吸收血液基其他体液中的营养.仿效体内营养供给模式,动物细胞的离体培养最初采用天然体液培养基,由于细胞繁殖对投师稳定的培养基的大量需求,逐渐形成仿照天然体液的化学成分明确的培养基配方.同时还需要不同程度地少量补充血清,蛋白质水解物或胚胎萃取物后,这此培养基就能满足绝大多数连续细胞株的营养需要. 83.血清的添加造成下述致命缺陷: 生理变异性难于控制的保存期限和质量血清不能采用加热方法灭菌,只能应用过滤方法,使含血清培养基很容易被杂菌污染昂贵的下游处理成本动物血清可能存在各种病毒,使动物细胞培养的产物有潜在的病毒交叉感染危险血清的价格昂贵. 84.天然产物(次生代谢物): 从植物中提取得到的植物性药物,信用香料或化妆品都是植物体内细胞积累的上些中间代谢物,与植物的生长无关 85.植物细胞培养生物反应器: 搅拌罐是最早用于植物细胞培养的生物反应器.目前,鼓泡床反应器和气升式反应器最常用于植物细胞培养. 86.植物细胞培养的应用: 生产有用物质(次级代谢产物),快速繁殖植物无性系以及深入研究植物细胞遗传,生理,生化病毒感染等. 87.利用植物细胞培养进行药物生产: 太平洋紫杉细胞培养生产抗癌药物紫杉醇人参细胞培养生产人参皂苷和人参多糖毛地黄细胞培养转化毛地黄毒苷. 88.目前最为成功的应用植物细胞 大规模培养生产色素的是利用紫草细胞培养生产紫草宁.89.植物细胞培养的发展趋势: 建立和选择高产植物细胞系植物组织化培养固定化细胞技术产物促进释放技术产物合成与分离耦合过程. 90.常用的建立转基因动物方法: 显微注射法逆转录病毒感染法胚胎干细胞精子载体法体细胞核移植法. 91.转基因植物的构建方法: 农杆菌导入法基因枪法花粉管通道法原生质体融合法. 92.转基因植物疫苗的优点: 易于形成产业化规模价格便宜,易于栽培和管理,生产成本很低安全,植物病毒不会感染人类和家畜使用方便. 93.造血干细胞和间充质干细胞 前者分布于骨骼,外周血和脐血中.后者是分化发展为成骨细胞,成软骨细胞,脂肪细胞,成肌肉细胞和骨骼基质细胞的干细胞.成年后主要存在于骨膜下和骨髓腔中,也分布于肌肉,胸腺和皮肤中. 94.组织工程的研究 几乎遍及人体所有的器官和组织。一些组织工程产品如生物人工肝等已进入三期临床试验。组织工程以组织为核心，借助工程学方法由细胞重新构筑人体组织。组织工程按组织器官构筑方式可分为两个部分：组织再生工程和组织替代工程。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。 95.组织工程的三种基本要素： 细胞、支架材料与调节因子。理想的种子细胞应具备的特点:以取材容易而且对肌体损伤小,体外培养增殖能力强,易稳定表达原有功能特性,植入体内后能耐受肌体免疫,无致瘤性等. 细胞支架材料需要考虑的指标：有良好的生物相容性和细胞亲和性、能阻挡外来组织的侵袭、通畅的营养物质补给、可以控制释放生长因子、能灭菌消毒、有利于细胞大量分泌各种蛋白质等，还应该具有良好的力学性能。用于组织工程细胞支架的生物材料主要有无机材料、天然高分子材料和合成高分子材料三大类. 96、酶的修饰方法: 通过酶分子的改造或修饰就有可能克服酶在应用中的缺点，使酶能发挥最大的催化效能。分子水平上对酶进行化学修饰，如金属离子置换修饰、大分子结合修饰、肽链有限水解修饰、酶蛋白侧链基团修饰、氨基酸置换修饰以及物理修饰等。 金属离子置换修饰是通过改变酶分子所含的金属离子，使酶的特性和功能发生改变的方法，简称离子置换法。 大分子结合修饰利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性与功能，简称为大分子结合法。 蛋白质侧链基团修饰可以改变蛋白质表面电荷和疏水性，从而影响其催化活性和稳定性。经过修饰的酶可显著提高酶活力、增加稳定性或降低抗原性、显著提高酶的使用范围和应用价值。 化学修饰法是改造酶分子的有效方法，化学修饰法并不适用于所有的酶，同时也不是经过化学修饰后，酶所有性质都有改善。97.非水系统中的酶催化特点： 绝大多数有机化合物在非水系统中进行。根据热力学原理，一些在水中不可能进行的反应，有可能在非水系统中进行。与水相比，酶在非水系统中的稳定性比较高。从非水系统中回收反应产物比从水相中容易。在非水系统中酶很容易回收和反复使用。 98.影响酶催化反应速率的因素: 底物浓度、PH值、酶浓度、温度,激活剂和抑制剂等.99.酶的来源和生产： 酶作为生物催化剂普遍存在于动物、植物和微生物细胞中。早期酶的生产多以动植物为主要来源。直接从生物体组织经过分离、纯化而获得。微生物发酵生产酶，主要有两种方式：固体发酵和液体深层发酵。固体发酵技术也称为表面培养或曲式培养。 100.酶催化反应的特点： 反应条件温和极高的催化效率高度专一性(底物专一性。反应专一性。立体化学专一性)。辅酶和辅酶因子。许多酶只有在某些非蛋白质成分存在时才表现出催化作用，人们将这些非蛋白成分称为辅助因子。其中能通过透析除去的称为辅酶，而不能通过透析除去的叫做辅基或辅因子。酶催化活性的调控机制。 101.为什么要进行酶的固定化？ 为了适应工业化生产的需要，人们模仿生物体中酶的作用方式，通过固定化技术将酶加以改造固定，使固定化酶具有酶的催化性能，又具有一般化学催化剂能回收、反复使用的优点，并在生产过程中可以实现连续化和自动化。 102.固定化酶的优缺点: 酶固定化的最大特点是既具有生物催化剂的功能,又具有结合在菌体或细胞碎片上的酶或酶片. 固定化酶具有以下优点：可以重复多次使用，而且在大多数情况下，酶的稳定性也有明显改善。催化反应后，酶与底物以及产物容易分开，产物中没有残留酶，易于分离纯化，使产品的质量有大的提高。反应条件易于控制，可实现生物催化反应的连续化和自动化控制。酶的利用效率高，单位酶量催化的底物量增加，而用酶量则大为减少。比水溶性酶更适合于多酶催化反应。 固定化酶也带来了一些问题和缺点：在固定化过程中，总是有一部分酶会失活，其中以共价键法固定时造成的酶活损失最为严重。酶的固定化将消耗固定化材料，增加酶的成本。酶被固定到载体后将增加底物和产物的传质阻力。 103.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。 104.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。 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）。 105.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。 106.人工合成酶或模拟酶：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。 107.核酸酶：具有催化功能的核酸就是核酸酶。可分为:剪切型核酸酶(异体催化剪切型和自身催化剪切)剪接型核酸酶. 108.酶工程主要研究内容: 酶的大量生产和分离纯化及它们在细胞外的应用新颖酶的发现,研究和应用酶的固定化技术和固定化酶反应器基因工程技术应用于酶制剂的生产及遗传修饰酶的研究酶分子改造与化学修饰以及酶的结构功能之间的研究有机介质中酶反应的研究酶的抵制剂,激活剂的开发和研究抗体酶,核酸酶的研究模拟酶,合成酶以及酶分子的人工设计,合成的研究. 109.酶的分类: 氧化还原酶类转移酶类水解酶类裂合酶类异构酶类合成酶或连接酶. 110.酶的存在类型: 酶是具有催化功能的蛋白质.以单体酶,寡聚酶,多酶复合体,多酶整合体等. 全酶:指包含辅基的酶. 单体酶:一般由一条肽链组成,分子质量通常在35KD以下,不含四级结构. 多酶复合体:由两个或两个以上的酶靠共价键连接而成. 多酶融合体:是指一条多肽链上含有两种或两种以上催化活性的酶. 寡聚酶是由两个或两个以上亚基组成的酶。 111.利用微生物生产酶制剂的突出优点: 微生物种类繁多,制备出的酶种类齐全微生物繁殖快,生产周期短,培养简便微生物具有较强的适应性和应变能力. 微生物细胞产生的酶可分为:结构酶和诱导酶. 112.一个优良的产酶菌种应具备的要求: 繁殖快,产酶量高,酶的性质应符合使用要求菌种不易变异退化,产酶性能稳定,不易受噬菌体感染侵袭易于培养,能够利用廉价的原料进行酶的生产,且发酵周期短菌种不是致病菌除了目标产物是蛋白酶外,生产其他酶的微生物应不产或尽量少产蛋白酶. 113.酶的分离提纯: 酶的浓度往往很低细胞破碎或发酵液的组成都非常复杂酶是具有生物活性的蛋白质,对环境条件非常敏感.因此,酶的分离提纯一般都在低温,缓冲中进行,无疑将增加分离成本. 114对酶催化反应速率做出贡献的主要因素: 邻近和定向效应酸碱催化张变和扭曲效应共价催化多元催化与协同效应. 115.固定化酶反应器: 根据进料和出料的方式不同,可分为间歇式和连续式.在研究和生产中必须根据固定化酶的形状,底物的物理和化学性质,固定化酶反应动力学,固定化酶的稳定性,操作要求,反应器的费用等因素为选择具体的固定化酶反应器形式. 116.酶工程的应用: 酶法生