生物技术概论思考题

第一章生物技术概论思考题•1、什么是生物技术？它包括那些内容？•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者加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。包括基因工程,细胞工程,酶工程,发酵工程和蛋白质工程等五项工程这五项工程是互相联系,互相渗透的,其中以基因工程为核心.•2、生物技术对人类产生什么样的影响？•1.3.1改善农业生产，解决食品短缺•1.3.1.1提高农作物产量及其品质（1）培育抗逆的作物优良品系（2）植物种苗的工厂化生产（3）提高粮食的品质（4）生物固氮，减少化肥使用量（5）生物农药，生产绿色食品•1.3.1.2发展畜牧业生产•（1）动物的大量快速无性繁殖体细胞克隆（2）培养动物的优良品系•1.3.2提高生命质量，延长人类寿命•1.3.2.1开发制造奇特而又贵重的新型药品1.3.2.2疾病的预防和诊断1.3.2.3基因治•1.3.2.4人类基因组计划（HGP）•1.3.3解决能源危机，治理环境污染•1.3.4制造工业原料，生产贵重金属•3、为什么说生物技术是一门综合性学科？它与其他学科有什么关系？基因工程微生物动植物个体或细胞工程菌蛋白质或酶发酵工程蛋白质工程或酶工程细胞工程优良动植物品系产品基因工程微生物动植物个体或细胞工程菌蛋白质或酶发酵工程蛋白质工程或酶工程细胞工程优良动植物品系产品•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.现代生物技术是一门集生物学,医学,工程学,数学,计算机科学,电子学等多学科互相渗透的综合性学科.•4、生物技术的应用包括那些领域？•应用领域包括农业,工业,医学,药物学,能源,环保,冶金,化工原料等•5.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•高效性高智力高投入高竞争高风险高势能：对国家的政治，经济、文化和社会发展具有很大的影响，具有很强的渗透性和扩散性。•6.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.1传统生物技术的生产前生物工程（经验生物工程）时期：从公元前7000年-1593年（明朝末年）古典生物工程时期：荷兰人发明显微镜，实验生物工程时期：2现代生物技术的发展1953J．D．Watson和F．H．C．Crick发现DNA双螺旋结构~2003人类基因组测序工作完成第二章基因工程思考题•1什么是基因工程？基因工程操作的基本技术路线是什么？•基因工程：按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，有目的地改造生物种性，使现有的物种在较短时间内趋于完整，创造出符合人们需要的新的生物类型，或者利用这种技术对人类疾病进行基因治疗。••2简述供体DNA分离过程和方法，并且比较这些方法的优缺点。•1)DNA分离纯化过程•破碎细胞+DNA抽提液(EDTA、去污剂、还原剂)→65℃温育20’――→冰浴冷却――→离心去细胞碎片――→苯酚抽提法①•CsCl密度梯度离心②•两种方法比较：•①CsCl法操作步骤少，分离DNA分子量大，耗财多，且需超速离心机。•②苯酚法耗时少，不需昂贵仪器，但操作步骤多，易使DNA分子断裂。若小心操作，所获DNA亦符合要求。•3核酸酶包括哪几类？简述限制性核酸内切酶的类型及其特点？•核酸酶的分类：•1）根据核酸底物分RNA酶（Rnase）、DNA酶（Dnase）和底物非专一性核酸酶；•2）根据作用方式分内切核酸酶（endonuclease）和外切核酸酶（exonuclease）；•3)根据对底物碱基专一性分碱基专一性核酸酶（切割部位的碱基序列高度专一性）和非碱基专一性核酸酶（切割部位的碱基序列随机性）•工具酶分为：限制性内切酶，dna连接酶，dna聚合酶，核酸修饰酶，核酸酶•限制性核酸内切酶按限制酶的亚基组成和切断核酸情况的不同分类•第一类（I型）限制性内切酶能识别专一的核苷酸顺序，它们在识别位点很远的地方任意切割DNA链，其切割的核苷酸顺序没有专一性，是随机的。这类酶如EcoB、EcoK等。•第三类（III型）限制性内切酶也有专一的识别顺序，在识别顺序旁边几个核苷酸对的固定位置上切割双链。但这几个核苷酸对也不是特异性的。•第二类(II型)限制性内切酶能识别专一的核苷酸顺序，并在该顺序内的固定位置上切割双链。由于这类限制性内切酶的识别和切割的核苷酸都是专一的。这种酶识别的专一核苷酸顺序最常见的是4个或6个核苷酸，少数也有识别5个核苷酸以及7个、8个、9个、10个和11个核苷酸的。•4什么是回文结构、粘性末端、平末端、位点偏爱、星号活性？•回文结构：序列正读和反读是一样的，即有一个中心对称轴，从这个轴朝两个方向读序列是完全一样的。•粘性末端：两条链上的断裂位置是交错和对称围绕着一个对称轴排列，这种形式的断裂结果形成具有粘末端的DNA片段；•平末端：两条链上的断裂位置是处在一个对称轴的中心，这样形式的断裂是形成具有平末端的DNA片段。•位点偏爱某些限制性内切酶对不同位置的同一个识别序列表现出不同的切割效率。•星号活性又称星活性，一些限制性内切酶在某些反应条件变化时酶的专一性发生改变，如酶浓度过高、反应液离子强度过低、pH改变、有机溶剂的影响等条件，酶切割位点专一性发生改变。•5解释同裂酶、同尾酶•同裂酶：有些来源不同的限制性核酸内切酶识别同样的核苷酸靶序列，产生同样的切割，形成同样的末端。•同尾酶：来源不同，识别的靶序列也各不相同，但都能产生相同的粘性末端，称为同尾酶。常用的BamHⅠ，BclⅠ，BglⅡ，XhoⅠ就是一组同尾酶，它们切割DNA之后都形成由-GATC-4个核苷酸组成的粘性末端。•6限制性核酸内切酶的特点有哪些？影响其活性的因素有包括哪些方面？•特点：①识别位点的DNA序列具有回文结构；②切割DNA均产生含5’磷酸和3’羟基的末端；③错位切割产生粘端，沿对称轴切割产生平末端；•影响活性的因素：DNA样品的甲基化程度：DNA的分子结构核酸内切酶的缓冲液性质：酶切消化反应的温度•7DNA聚合酶作用的特点是什么？简述几种重要的DNA聚合酶及其基本用途。•DNA连接酶：将目的基因连在载体（一般为质粒）上，作用于两脱氧核糖核苷酸间的磷酸二脂键。•DNA聚合酶：连接两条DNA单链行成一条DNA双链，作用于碱基对间的氢键；•DNA聚合酶作用的特点：•（1）要有底物4种dNTP为前体催化合成DNA；（2）接受模板指导；（3）需要有引物（3’羟基）的存在；（4）不能起始合成新的DNA链；（5）催化dNTP加到生长中的DNA链3’-OH末端；（6）催化DNA的合成方向是5’—3’。•几种重要的DNA聚合酶•（1）大肠杆菌DNA聚合酶I（DNApolI）•5’→3’的DNA聚合酶活性；5’→3’的核酸外切酶活性；3’→5’的核酸外切酶活性•（2）大肠杆菌DNA聚合酶I大片段（Klenow）•Klenow酶仍拥有5’→3’的DNA聚合酶活性和3’→5’的核核酸外切酶活性，但失去了5’→3’的核酸外切酶活性•用途：补平由核酸内切酶产生的5’粘性末端；DNA片段的同位素末端标记；cDNA第二链的合成；双脱氧末端终止法测定DNA序列•（3）T4-DNA聚合酶的基本特性：•5’→3’的DNA聚合酶活性和3’→5’的核酸外切酶活性；在无dNTP时，可以从任何3’-OH端外切；在只有一种dNTP时，外切至互补核苷酸暴露时停止；在四种dNTP均存在时，聚合活性占主导地位•用途：切平由核酸内切酶产生的3’粘性末端；DNA片段的同位素末端标记；•（4）依赖于RNA的DNA聚合酶（反转录酶）•性质：以RNA为模板聚合cDNA链；双向外切DNA-RNA杂合链中的RNA链•用途：将真核基因的mRNA转录成cDNA，构建cDNA文库；对具有5‘突出端的DNA片段的3’端进行补平和标记、制备探针；代替Klenow片段，用于DNA序列测定•（5）耐热DNA聚合酶（Taq酶）•性质：热稳定性；离子依赖性；忠实性：5’-3’聚合酶活性和5’-3’外切酶活性•8平末端DNA片段的连接方法包括哪几种？•（1）直接用T4DNA连接酶连接；（2）先用末端核苷酸转移酶，给平末端DNA分子加上同聚物尾巴之后再用DNA连接酶进行连接；（3）用衔接物连接平末端DNA分子；（4）DNA接头连接法。•9作为分子克隆载体必须具备的特点有哪些？•1.至少有一个复制起点，因而至少可在一种生物体中自主复制。2.至少应有一个克隆位点，以供外源DNA插入。3.至少应有一个遗传标记基因，以指示载体或重组DNA分子是否进入宿主细胞•10在分子克隆载体中，遗传标记基因的作用是什么？包括哪些种类？•作用：指示外源DNA分子（载体或重组分子）是否进入宿主细胞；指示外源DNA分子是否插入载体分子形成了重组子。•种类：抗性标记基因（可直接用于选择转化子）抗生素，重金属，代谢抗性基因；营养标记基因（可直接用于选择转化子）；生化标记基因；噬菌斑•11简述分子克隆载体的复制起点种类、标记基因与拷贝数之间的关系。•种类：1)核内复制起点•a.染色体复制起点—原核生物(环状)和真核生物(线状)染色体b.染色体外复制起点i.质粒—DNA,RNA,线状,环状,单链,双链原核与真核生物ii.病毒—同上,细胞内和病毒颗粒内•2)核外复制起点•a.线粒体—所有真核细胞两种质体中亦可能含有质粒b.叶绿体—所有绿色植物细胞•标记基因与拷贝数的关系•若标记基因表达效率高，宿主细胞可能不大量产生标记基因以满足选择压力要求，因而载体拷贝数会降低。对于不同标记基因，可采取相应方法提高其拷贝数。如：对于药物抗性标记基因，可提高药物浓度。对于营养标记基因，可降低该基因的表达效率或更换其他低效率的标记基因•12分子克隆载体根据功能可以划分哪几类？简述各类的特点、用途和类型。•分类：1.普通型载体•1)特点:至少有一个以上的克隆位点和两个标记基因，其中一个用于转化体选择，另一个用于重组子检测。•2)用途:基因组或cDNA文库的构建;次克隆(subcloning)或限制酶谱分析；外源DNA扩增。例子:pBR322和pUC载体。•2.表达型载体（expressionvector）•1)特点:a.基因的启动子序列和终止子序列；b.一般无检测标记基因；c.克隆位点是确定的（即位于启动子序列后）；d.重组分子用凝胶电泳检出（依赖于分子量差异）。•2)结构:a.转化单元--宿主细胞转化b.表达单元--外源基因表达•3)类型:Ⅰ型：转录起始区（调控序列+启动子）+终止子Ⅱ型:转录起始区终止子+翻译起始区（核糖体结合序列和起始密码子）+终止子Ⅲ型:转录起始区+翻译起始区+信号肽链编码区+终止子（常称之为表达分泌型载体）•3.失控型质粒载体(Run-awayplasmidvector)1)温控型2)药物控制型•4.探针型载体（probingvector）•启动，终止，复制起点，标记探针型•6定序型主要用于核苷酸的序列测定•7整合型结构与复制起点探针型载体相同，仅是用于不同目的，该类载体转化频率低，但转化体十分稳定。用途：稳定表达外源基因；基因治疗（野生型基因取代突变型基因）；基因突变（突变基因取代野生型基因）•13什么是基因的转移技术？基因导入的方法有哪些种类？•基因的转移技术就是将外源目的基因或DNA片段引人受体生物或细胞并检查其在转化细胞中表达结果的一种技术。•方法种类：1细胞融合2．微细胞介导的基因转移3．染色体介导的基因转移4．脂质体介导的基因转移5．磷酸钙沉淀介导基因转移6．原生质体融合术7．显微注射法穿刺法8．电脉冲介导的基因转移9．重组RNA病毒感染10．重组DNA病毒感染11．直接转化法12．接合转移法13．超声波法14.基因枪法•14什么是基因组、基因组学？基因组学研究内容包括哪几个方面？简述每个方面的研究的内容。•基因组：生物体配子中所包含的全部染色体及其基因，还包括细胞质基因组。•基因组学:研究生物体内基因组的分子特征。以整个基因组为研究对象，而不是以单个基因为单位作为研究对象。•结构基因组学基因定位基因组作图测定核苷酸序列•功能基因