生物工程概论.doc

1、 生物工程: 将活生物体、 生物体系、 生物化学过程来制造工业产品。包含基因工程、 细胞工程、 酶工程、 发酵工程、 蛋白质工程。五大生物工程之间关系: 以基因工程为关键, 带动其她技术发展。
2、 生物工程对人类影响: 现代生物工程技术极大地改善了人类生活质量, 关键包含: 愈加正确地诊疗、 开发疫苗、 预防或诊疗遗传性疾病和传染病; 开发能够生产化学药品、 生物多聚体、 氨基酸、 酶类、 多种食品添加剂微生物; 有效地作物产量, 取得含有抗病虫害、 抗逆境、 品质形状优良农作物和家畜及其她动物; 简化从环境中清除污染物和废弃物程序, 并将这些污染物和废弃物再生转化为可利用物质。
4、 生物技术在各个领域中应用: 农业生产（转基因作物）; 医药产业（中药材培育、 分离、 提取有效成份）; 开发能源与环境保护（降解污染物）; 工业生产（生产贵金属）; 海洋生物资源开发（海洋生物育种）。
5、 现代生物技术“六高”: 高效益; 高智力; 高投入; 高竞争; 高风险; 高势能。
6、 生物技术发展史: 传统生物技术, 19匈牙利工程师Karl Ereky提出“生物技术”; 近代生物技术, 19世纪人类有意识地利用微生物进行大规模生产各类产品, 20世纪50、 60年代, 氨基酸出现, 酶制剂成为关键组成部分; 现代生物技术, 1953年, Watson和Crick发觉DNA双螺旋结构, 奠定现代生物技术基础; 1970年限制性内切酶和DNA连接酶等工具酶发觉, 使DNA重组成为现实。
传统生物技术研究水平是细胞或组织水平, 现代生物技术研究水平是在分子水平。现代生物技术研究是以传统生物技术为基础。现代生物技术研究能够促进传统生物技术研究。。限制性核酸内切酶作用: 切断外源DNA, 保护固有DNA免受降解。DNA连接酶作用: 催化双链DNA片段紧靠在一起3'-OH末端与5'-P末端之间形成磷酸二酯键, 使两端连接。
2、 基因工程: 外源基因经过体外重组后导入到受体细胞内, 使这个基因能在受体内复制、 转录、 翻译、 表示操作过程。基因工程实施条件: 目基因、 工具酶、 载体、 受体细胞。
3、 受体细胞: 适于外源基因高效表示、 分泌或积累; 含有很好翻译后加工机制, 便于真核目基因高效表示; 重组DNA分子在受体细胞内遗传性稳定, 易于扩大培养或发酵; 便于重组DNA分子导入, 便于筛选克隆子‘安全性高, 不会对外界环境造成生物污染; 在理论研究和生产实践上有较高应用价值。
4、 基因克隆载体特点: （1能携带外源DNA进入受体细胞, 或游离在细胞质中进行自我复制; （2）含有对应限制性内切酶位点, 确保外源DNA片段组入载体;
（3）必需含有选择标识, 承载外源DNA载体进入受体细胞后, 方便筛选克隆子;
（4）最好含有开启子, 从而能使外源基因有效地表示。
类型: 质粒克隆载体 病毒（噬菌体）载体 人工染色体克隆载体
5、 基因工程操作步骤;
(1)获取目基因（2）获取基因载体（3）重组DNA
（4）把重组DNA导入受体细胞进行扩增（5）克隆筛选和目基因表示检测。
6、 获取目基因方法
反向转录法 直接分离法和人工合成法, 外源基因导入受体细胞路径
转化法 电穿孔转化法 微弹轰击转化法 激光微束穿孔转化法 显微注射法 花粉管道转化法, 第三章 细胞工程
1、 怎样从一片嫩叶经组织培养培育出色多完整植株？
（1） 培养基制备和灭菌（2）嫩叶消毒（3）接种（4）培养
3、 为何科学家热衷与诱发产生单倍体植株？
单倍体自含有单套染色体, 没一对同源染色体中都只有一条染色体, 就不存在等位基因干扰, 对于基因定位、 隐性基因机能等遗传学研究是不可缺乏试验材料。在育种实践上, 单倍体也是相关键作用。（1）加紧育种速度 （2）提升选择效率
4、 什么是植物原生质体？怎样进行原生质体融合？融合杂种细胞怎样筛选？
原生质体是植物细胞去壁后裸露部分。诱发不一样原生质体融合方法有两类 化学融正当和物理融正当 化学融正当包含盐类融合、 高Ca2+高pH融合、 PEG融合和PEG-高Ca2+-高pH融合, 物理融正当有电融正当
7、 怎样用体细胞克隆出一只培育动物？
能够经过两条路径而取得: 一条是将细胞中遗传物质转入去了核卵细胞后再将其激活, 即是已分化细胞中细胞核借助于卵细胞质中一些特殊物质, 进行正常生长发育; 另一条是经过胚胎切割方法产生孪生子。
8、 干细胞研究对人人类有何主动意义？
干细胞是指含有自我更新、 无限增殖扩容及多向分化潜能细胞。研究干细胞主动意义有能够揭示人单一受精卵怎样分化、 发育成200多个类型细胞、 组织, 最终组成成体机理。干细胞有自我修复、 无限增殖扩容以及分化潜能特点, 将能够为人类战胜疑难杂症、 永葆青春, 干细胞经诱导能够修复心肌、 血管、 神经、 免疫等多个组织和系统, 还能够用来诊疗帕金森病、 老年痴呆、 脊髓损伤、 糖尿病、 心脏病、 类风湿性关节炎等疾病以及形成“移植器官, 第四章 发酵工程
1、 发酵通常过程？
（1）原料预处理（2）发酵培养基制备（3）发酵设备和培养基灭菌
（4）无菌空气制备 5）菌种制备及扩大培养（6）发酵（7）发酵产品分离和纯化
2、 发酵操作方法有那些？各有何特点？
依据发酵过程操作方法不一样, 能够将工业发酵分为三种, 即间歇发酵、 连续发酵和流加发酵。间歇发酵特点, 是操作简单、 不轻易染菌、 投资低, 生产能力低、 劳动强度大, 而且每批发酵结果都不完全一样, 对产物分离造成一定困难。
连续发酵特点, 是能够长久连续进行, 生产能力能够达成间歇发酵数倍, 操作控制要求较高, 投资较高。 流加发酵特点, 是介于间歇发酵和连续发酵之间同时含有二者部分优点, 在流加阶段按一定规律向发酵罐中连续地补加营养物或前体, 因为发酵罐不向外排放产物, 罐中发酵体积将不停增加, 直到要求体积后放罐。
第五章和第六章 酶工程和蛋白质工程
1、 酶特征: 催化效率高; 专一性强; 反应条件温和; 对环境反应敏感; 在体内受到严格调整和控制。
酶工程: 是生物工程关键组成部分是以酶工业化生产和大规模应用为关键内容起始, 并逐步发展起来技术学科。
酶工程基础内容: 酶制剂生产; 现成酶功效优化和新催化活性发掘; 新型酶催化剂研究和开发; 酶在废水介质中催化反应; 酶反应器研发; 多种形式酶催化剂应用技术开发研究。
2、 酶发酵生产工艺步骤: 种子罐→发酵罐→盐析→板筐压滤→湿酶泥烘干→40℃以下→测定糖化酶活力调至出厂标准即为成品酶制剂
酶分离纯化方法技术: 按分子大小、 轻重分, 离心技术、 膜过滤技术、 凝胶过滤技术; 按电荷性质分, 离子交换技术、 电泳技术、 等电点沉淀技术、 等电聚焦技术; 按溶解度差异分, 盐析技术、 等电点沉淀、 有机溶剂沉淀、 共沉淀; 疏水特征有, 疏水色谱技术; 按分子识别分, 亲和色谱技术、 免疫电泳技术、 免疫沉淀技术; 按外界条件对稳定性影响分, 热变性控制技术、 酸碱选择性变性技术、 表面变性控制技术。
3、 为何要对酶进行修饰和改造: 因为多个原因, 人类已经不能满足于仅仅对天然酶利用, 而期望经过人工方法来改造酶, 使其能更适合于各行各业需要。酶化学修饰能够简单地定义为在分子水平上对酶进行改造, 即在体外将酶侧链基团经过人工方法与部分化学基团, 尤其是含有生物相容性大分子进行共价连接, 从而改变酶酶学性质技术。
酶蛋白质工程: 首先要分离纯化需改造目蛋白质; 其次, 分析目蛋白质一级结构、 三维结构以及结构与功效关系; 第三, 从cDNA文库或基因组文库中获取编码该蛋白质基因序列; 第四, 设计改造方案; 第五, 对目基因进行人工定点突变; 第六, 改造后基因在宿主细胞中表示; 第七, 分离纯化表示蛋白质并分析其功效, 评价是否达成设计目。
4、 酶固定化方法: a.吸附法, 利用多种吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使酶固定方法。采取吸附法固定酶, 操作简便、 条件温和, 不会引发酶边形或失活, 且载体廉价易得, 可反复使用; b.包埋法, 酶被裹在凝胶细格子中或被半透性聚合物膜包围而成为格子型和微胶囊型两种。优点酶包埋在聚合物中不易漏出;操作条件温和、 对外界环境缓冲作用大, 可预防酶体机械损伤,易于再生,产物分离提取轻易; c.共价结正当（属化学法中结正当）即酶蛋白非必需基团经过共价键和载体形成不可逆连接。共价结正当酶与载体之间结合紧密, 不易脱落, 稳定性好, 但反应条件猛烈, 操作复杂, 控制条件苛刻, 活力损失较大; d.交联法, 依靠双功效团试剂使酶分子之间发生交联凝集成网状结构, 使之不溶于水从而形成固定化酶, 此法制备细胞与载体结合紧密, 但制备麻烦, 活力损失较大。
5、 维持酶反应器恒定生产力: a、 对不一样方法制备固定化酶, 控制不一样操作条件; b.预防底物带来不一样影响; c.酶反应器操作中, 控制流速或搅拌转速, 防治操作引发酶变性, 还必需控制流速波动, 预防产生沟流和拥堵现象; d.立刻补充或更换催化剂; e.严格管理, 预防酶反应器被微生物污染。
6、 对天然蛋白质进行改造, 你认为应该直接对蛋白质分子进行操作, 还是经过对基因操作来实现？
基因工程是实现蛋白质工程关键技术, 对于现在所进行蛋白质工程, 不管是定点诱变、 插入或缺失一个肽段或替换一个结构域, 以及从头设计, 不管在对蛋白质结构、 功效研究分析基础上做出怎样合理分析设计, 要想实现并检验此设计, 最关键技术还是基因工程。这一步包含基因工程方方面面, 从基因分离、 克隆、 表示、 突变一直到多种工程蛋白质特征分析。
7、 蛋白质工程操作程序基础思绪与基因工程有什么不一样？
酶蛋白质工程是在基因工程基础上发展起来, 而且仍需要应用基因工程全套技术。所不一样是, 酶基因工程关键处理是酶大量生产问题, 而蛋白质工程则致力于天然蛋白质改造, 制备多种定做蛋白质, 但也要用到基因工程技术手段。
1、 DNA诊疗概念: DNA诊疗也称基因诊疗、 DNA探针技术, 是对患者某一特定基因或其转录产物进行检测, 找出基因变异, 从而对疾病进行诊疗。特点: 正确可靠, 针对性强; 含有很高特异性; 诊疗灵敏快速; 实用型强诊疗范围广; 有利于早预防早诊疗。
2、 RFLP: DNA次序上发生改变而出现或丢失某一限制性内切酶位点, 使酶切产生长度和数量发生改变称为RFLP。
3、 产前诊疗方法: 1.绒毛穿刺2.脐血穿刺3.羊膜腔穿刺4.植入前诊疗（PGD)
4、 癌症病因学有哪三种学: 病毒致癌、 化学致癌、 遗传原因。
5、 DNA诊疗法优点
6、 基因检测概念及一优越性:基因检测是在基因水平上, 以受检者一滴血或者一根带毛囊头发进行记忆全方面扫描, 从而对人体在未得病前进行健康趋势预查, 即解读生命密码, 检测出受检者受损基因和疾病易感性基因, 并提出正确健康方案和行之有效预约方法
优越性: 1、 基因检测有利于“三早”, 早知道, 早发觉, 早诊疗。2、 基因检测能够预防误诊。3、 基因检测可监视和发觉受检者基因改变情况, 从而提醒和指导受检者。
7、 DNA芯片概念和优点: DNA芯片, 又称基因芯片或DNA微列阵, 属于生物芯片中一个, 优点: 　1、 采取了平面微细加工技术, 可实现大批量生产, 经过提升集成度, 降低单个芯片成本。2、 结合微机械技术, 可把生物样品预处理, 基因物质提取、 扩增, 以及杂交后信息检测集成为芯片试验室, 制备成微型、 自动化、 无污染、 可用于微量试样检测高度集成智能化基因芯片。
8、 基因工程疫苗概念: 基因工程疫苗是将病原保护性抗原编码基因片段克隆入表示载体,用以转染细胞或真核细胞微生物及原核细胞微生物后得到产物.或者将病原毒力相关基因删除掉, 使成为不带毒力相关基因基因缺失苗
9、 核酸疫苗分类: DNA疫苗和RNA疫苗
10、 基因诊疗概念及三大关键技术问题: 将正常基因导入造血干细胞或其她组织细胞, 以纠正其特定遗传性缺点, 从而达成诊疗目方法。 技术问题: 1、 基因抑制或基因失活2、 基因增强。3、 重新开放已关闭你基因
11、 DNA指纹判定概念: 用RFLP方法分析人类基因组DNA, 检测到多条谱带, 这些谱带如同人指纹, 含有高度个体特异性, 故称之为“DNA指纹”技术
12、 干细胞概念及分类: 是指有自我更新, 无限增殖扩容及多向分化潜能细胞。分为胚胎干细胞和组织干细胞
13、 诊疗性克隆概念: 是应用于人类疾病干细胞诊疗, 它是把体细胞克隆技术和人类干细胞体外培养、 诱导分化结合而成一个新型临床诊疗路线, 含有强大生命力
14、 人类基因组计划概念及内容: 是指合成有功效人体各类细胞中蛋白质及多肽链和RNA所必需全部DNA次序和结构, 包含人类24条染色体上全部DNA所携带遗传信息总和, 内容: 物理图谱、 基因图谱、 遗传图谱和序列图谱
15、 组织培养技术概念: 是在无菌条件下将活器官、 组织或细胞置于培养基内, 并放在适宜环境中, 进行连续培养而成细胞、 组织或个体。这种技术已广泛应用于农业和生物、 医药研究。
16、 什么叫单倍体: 它们从花粉发育而成幼小植物, 因为它们细胞中只含有来自父本一套染色体, 在植物学上叫做单倍体
17、 细胞融合技术概念: 即原生质体融合, 也称体细胞杂交, 经过不一样类型原生质体融合能够克服传统育种方法所面对不亲和及生殖障碍, 转移有力农艺性状。发明新种质材料, 而且能够是新不一样材料核质基因重组和胞质重组, 培育出植物新品种。
18、 转基因育种概念: 经过基因工程技术定向转移基因后取得植物
19、 转基因植物产品应用: 1、 抗病毒转基因植物（抗烟草花叶病毒转基因基因植物, 抗黄瓜花叶病毒转基因植物）2、 抗虫转基因植物3、 抗真菌、 细菌转基因植物4、 抗除草剂转基因植物5、 耐储藏转基因番茄6、 雄性不育植物
20、 人工种子概念及优点和制备程序: 就是讲知趣组织培养产生体细胞胚或不定芽包裹在能提供养分胶囊理, 再在胶囊外包上一层含有保护功效、 能够透气吸水外膜, 造成一个类似于种子结构, 可直接用于大田生产, 优点: 1、 固定杂种优势, 缩短育种年限2、 在人工胚乳中除含有营养成份外, 还含有生长调整物质, 菌肥及农药, 为生产打下基础, 3、 能够保留及快速繁殖病毒苗4、 成本低, 运输方便, 能够工厂化生产, 能够机械化操作, 。。制备: 1胚状体制备及其同时生长2、 人工胚乳制备3、 配制包埋剂及包埋
21、 分子标识辅助选择概念（MAS）和优越性: 是经过对与目标基因紧密连锁分子标识分析, 判定目标基因是否存在, 进而判定分离群体中含有目标基因个体。优越性: 1、 能够克服性状表现型判定困难2、 分子标识辅助育种目标明确, 可在生育早期判定基因型3、 是能够降低田间种植群体数量, 达成省钱, 省时, 省力目4、 利用分子标识技术只需少许组织或叶片, 有利于研究者对该群体进行其她形状选择。,
22、 常见分子标识有哪几类？1、 是以分子杂交为基础DNA标识技术, 关键有限制性片段长度多态性标识等, 2、 以聚合酶链式反应为基础多种DNA指纹技术, 3、 是部分新型分子标识
23、 物转基因技术概念和方法: 是把外源DNA导入动物基因组中去, 并使外源DNA能在动物后代中表示一个新育种技术, 方法: DNA显微注射法、 病毒载体法、 精子载体法, 胚胎干细胞介导法, 脂质体介导法、 染色体片段注入法、 电转移法等
24、 分子标识技术在动物育种方面应用: 1、 构建遗传图谱和基因定位2、 监测、 分离和克隆与关键经济性状相关基因和部分有害基因3、 亲缘关系分析4、 DNA标识辅助育种5、 性别诊疗与控制6、 突变分析
25、 胚胎冷冻保留技术指什么？它影响原因有哪些？是指鲜胚在干冰和液氮中快速降温冷冻保留方法, 包含胚胎冷冻i和解冻。影响原因: 抗冻剂种类和浓度, 加入抗冻剂速度和解冻速度, 稀释速度和温度等, 抗冻剂毒性、 胚胎渗透改变及冰晶形成等
26、 1、 单细胞蛋白SCP概念: 是利用富含蛋白质藻类、 微生物进行大规模培养并从中提取蛋白质。2、 蛋品加工怎样去除微量葡萄糖？用葡萄糖氧化酶去除蛋白中微量葡萄糖。3、 生物技术在食品保鲜中应用关键是什么？而且举例说明。1.利用葡萄糖氧化酶保鲜2.利用溶菌酶保鲜3.利用生物防治进行食品保鲜。4、 检测食品鲜度标准是什么？5、 常见生物技术调味剂和香料有哪些？1.酸味剂2.鲜味剂3.甜味剂4.食用香料6、 利用生物技术开发天然色素方法关键有哪些？1.组织培养2.微生物发酵3.酶反应法
27、 环境监测传统指示生物是什么？有什么不足之处？答: 哺乳动物; 存在周期长、 费用高、 结果有较大偶然性等不足之处。污水生物处理方法？ 答: 物理法、 化学法、 生物法（包含活性污泥法、 生物膜法、 厌氧生物处理法）。固体废弃物生物处理方法? 答、 填埋法、 堆肥法。4、 堆肥法概念？ 答: 堆肥法是在有控制条件下, 利用微生物分解垃圾中易降解有机成份生物化学过程。现在生物修复有原位、 异位、 原位—异位结合三种
28、 。1、 什么事生物柴油？ 答: 生物柴油又称脂肪酸甲醋,是以植物果实、 种子、 植物导管乳汁或动物脂肪油、 废弃食用油等作原料,与甲醇进行醋化反应,改性成为可供内燃机使用一个燃料,是经典“绿色能源”。
2、 沼气发酵条件？
答: ①严格厌氧条件; ②接种物——菌种选择; ③合理配料; ④料液PH; ⑤发酵温度。
3、 微生物产氢有哪多个？
答: ①光合生物产氢; ②发酵产氢; ③古细菌产氢。
1、 蓝色生物农业是什么？举例。
答: 蓝色生物农业指是在水体中开展海洋水产农牧化活动, 具体来说, 全部在近岸浅海海域、 潮间带以及潮上带室内外水池水槽内开展虾、 贝、 藻、 鱼类养殖业都包含在内。, 海洋生物药品有哪些药用价值？
答: 1、 先说鱼类, 鱼类不仅味道鲜美, 营养丰富, 而且有很好医疗保健作用。松弛人体肌河豚鱼毒素可肉痉挛和减轻晚期癌肿疼痛。
2、 在中国浙、 闽沿海有一个头带盔甲, 尾似利剑甲壳动物叫中国鲎, 可治白内障、 风癞疾。海鳗, 它血涂在面部, 可诊疗面神经麻痹引发口眼歪斜。海蛇可制成海蛇酒, 有祛风湿, 舒筋活血之效, 其肉又是诊疗小儿营养不良上等药材。海马、 海龙为补肾、 壮阳、 止血催产名贵中药。
3、 从海狗肌肉中提出海狗肽有降压、 扩张血管等作用。
4、 海参被誉为“海中人参”, 不仅是海味珍品, 也是名贵中药滋补药品, 含有滋阴、 补血、 调经、 养胎等功效, 亦是诊疗高血压和冠心病良药。
5、 海蜇可诊疗高血压、 哮喘、 并可催乳。海葵可用于诊疗痔疮、 脱肛、 蛲虫病、 体癣。馒头蟹和梭子蟹有诊疗伤痛、 溃疡功效。乌贼骨及墨囊有止血特效。蛤蜊油能治烫伤。珍珠母可用于诊疗扁桃腺炎、 咽喉炎、 高血压、 肝炎、 烫伤。珍珠粉能治鼻咽癌、 子宫癌。锥螺可诊疗痔疮, 红螺可诊疗神经衰弱, 角螺能治白带过多, 石决明有平肝明目功效。, 怎样看待克隆人问题？
答: ①克隆人对人权和人尊严挑战; ②克隆人将扰乱正常伦理定位;
③克隆人违反生物进化自然发展规律; ④克隆人在技术上安全性也值得怀疑。