生物技术概论

1/20《生物技术概论》复习题及参考答案一、名词解释1.生物技术（biotechnology）：有时也称为生物工程（bioengineering），是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物得体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。2．基因工程（geneenginerring）：是指在基因水平上的操作并改变生物遗传特性的技术。即按照人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子）在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作，也称DNA重组技术。3．细胞工程（cellengineering）：是指在细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。4．酶工程（enzymeengineering）：是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。5．发酵工程（fermentationengineering）：是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动、植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段（主要是发酵罐或生物反应品的自动化、高效化、功能多样化、大型化）生产各种特定的有用物质；或把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。由于发酵多与微生物密切联系在一起，所以又称之为微生物工程或微生物发酵工程。6.生物反应器（bioreactor）：主要包括微生物反应器、植物细胞培养反应器，动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器，转基因动物生物反应器等。7.转基因动物：是指在基因组中稳定地整合有导入的外源基因的动物。8.转基因植物：是指通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。9.细胞培养（cellculture）：是指微生物细胞或动物细胞、植物细胞在体外无菌条件下的保存和生长，即细胞或组织在体外人工条件下的无菌培养、生长增殖。10.抗原：凡能刺激机体免疫系统发生免疫应答的物质均称为抗原。11.组织培养：指在无菌和人为控制外因（营养成分、光、温、湿）的条件下，培养研究植物组织、器官，甚至进而从中分化发育出整个植株的技术。一、简答题（每小题10分，共60分）2/201.什么是生物技术，生物技术的技术范畴包含哪几方面？答：1.生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物得体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。2.生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程（蛋白质工程）5项工程（技术）。2.什么是细胞培养，细胞培养成功的关键因素是什么？答：（1）细胞培养就是使动、植物和微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长。（2）细胞培养成功的关键因素有两个方面：一是营养，包括糖、氨基酸和维生素等；二是生长环境，如一定的温度、湿度、光照、培养液的酸碱度和无菌条件等。3.在酶工程中对酶或细胞进行固定的方法有哪些？答：（1）载体结合法：将酶结合在非水溶性的载体上；（2）交联法：利用双功能试剂或多功能试剂的作用使酶与酶或细胞与细胞发生交联而进行固定化；（3）包埋法：将酶或细胞包裹在凝胶格子中或由半透膜组成的微囊中。4.简述发酵工程的基本过程。答：（1）发酵原料的预处理：对发酵原料进行粉碎、蒸煮、水解等；（2）发酵过程的准备：进行种子制备和无菌消毒；（3）发酵过程：由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程，分为厌氧性发酵和好氧性发酵两种类型；（4）产品的分离与纯化：从发酵液中制取符合质量指标的产品。5.简述生物技术在种植业的良种繁育中的作用。答：（1）快速无性繁殖：用植物组织培养的方法将小块植物组织在室内迅速、大规模繁殖的技术。可用于生长缓慢的名贵花卉和珍稀植物的繁殖。（2）人工种子：是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素及其它成分的人工胶囊。应用人工种子有利于保持农作物品种优良的种性，不受环境因素制约，进行工厂化生产，在人工种皮中还可添加各种有利于胚状体生长的成分使作物高产稳产。6.可以用生物技术方法进行生产的细胞因子有哪些？答：（1）白细胞介素：一组介导免疫细胞间相互作用的物质，是人体免疫系统的重要组成部分，对治疗肿瘤及感染性疾病起重要作用；（2）促红细胞生成素：由肾和胎肝产生的一种细胞因子，能治疗各种原因引起的贫血；（3）集落刺激因子：一类刺激各类造血干细胞生长和分化的细胞因子；（4）肿瘤坏死因子：可使肿瘤细胞坏死而对正常细胞无毒性，对多种肿瘤有治疗效果。7.基因工程中，把外源基因（目的基因）分离出来的方法主要有哪些？答：（1）利用限制性内切核酸酶酶切法直接分离目的基因（鸟枪法）；（2）利用PCR直接扩增目的基因；（3）目的基因的化学合成；（4）通过构建基因组文库或cDNA文库分离目3/20的基因。1.与传统的技术相比，生物技术有什么优越性？答：（1）不可取代；（2）快速、精确；（3）低耗、高效；（4）副产物、副作用小，安全性好。2.简述单克隆抗体产生的技术原理。答：将能产生单一抗体的淋巴细胞与有增殖能力的骨髓瘤细胞进行融合，形成杂交瘤细胞。由于杂交瘤细胞继承了双亲细胞的遗传物质，因此它们既能表现出淋巴细胞分泌单一抗体的能力，又能表现出骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量繁殖的能力，从而可通过大规模培养杂交瘤细胞来生产单克隆抗体。3.在酶工程中对酶或细胞进行固定的方法有哪些？答：（1）载体结合法：将酶结合在非水溶性的载体上；（2）交联法：利用双功能试剂或多功能试剂的作用使酶与酶或细胞与细胞发生交联而进行固定化；（3）包埋法：将酶或细胞包裹在凝胶格子中或由半透膜组成的微囊中。4.什么是生物反应器，设计生物反应器时应考虑的因素主要有哪些？答：（1）利用酶或生物体所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统称为生物反应器。（2）设计生物反应器应考虑的因素有：一是选择特异性高的酶或特殊生产率高的细胞，以减少副产物的生成，提高原料利用率；二是尽可能提高产物的浓度，以尽量减少投资和产品后处理的开支。5.简述生物技术在种植业的品种改良中作用。答：（1）细胞技术：应用花药或花粉培养进行单倍体育种；诱导、筛选体细胞突变体，培育抗逆性强、品质优良的新品种；应用原生质体融合进行体细胞杂交培育远缘杂种，创造新物种；应用茎尖培养技术脱除植物病毒，保持优良品种的种性。（2）基因工程：植物抗病基因工程，植物抗虫基因工程，植物抗除草剂基因工程，改良作物品质的基因工程，生产有用药物的基因工程。6.基因工程中，把外源基因（目的基因）分离出来的方法主要有哪些？答：（1）利用限制性内切核酸酶酶切法直接分离目的基因（鸟枪法）；（2）利用PCR直接扩增目的基因；（3）目的基因的化学合成；（4）通过构建基因组文库或cDNA文库分离目的基因。7.基因工程常用的工具酶和载体有哪些？答：（1）常用的工具酶有：限制性内切酶、DAN连接酶和DNA末端修饰酶；（2）基因工程常用的载体有质粒载体、噬菌体和动植物病毒载体。8.简述单克隆抗体产生的技术原理。4/20答：将能产生单一抗体的淋巴细胞与有增殖能力的骨髓瘤细胞进行融合，形成杂交瘤细胞。由于杂交瘤细胞继承了双亲细胞的遗传物质，因此它们既能表现出淋巴细胞分泌单一抗体的能力，又能表现出骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量繁殖的能力，从而可通过大规模培养杂交瘤细胞来生产单克隆抗体。9.什么是发酵工程，发酵的基本原理是什么？答：（1）发酵工程是指给微生物提供最适宜的发酵条件生产特定产品的一种技术；（2）发酵工程的基本原理是单一菌种在培养基中的纯培养。10.胚胎分割在动物遗传育种上的重要意义是什么？答：（1）可以成倍地增加胚胎数量，有利于良种扩群，可培育出相同遗传性状的同卵孪生动物，为药物学、医学、生物学研究生产理想的动物；（2）便于深入研究胚胎单个卵裂球的发育能力及其全能性，间接控制性别；（3）对进行后裔测定，诱导母牛产双犊等都有重要意义。11.利用生物技术生产单细胞蛋白的原料来源极为广泛，概括起来有四类，试问是哪四类？答：（1）糖质原料，如淀粉或纤维素的水解液、亚硫酸纸浆废液、制糖的废蜜等；（2）石油原料，如柴油、正烷烃、天然气等；（3）石油化工产品，如醋酸、甲醇、乙醇等；（4）氢气和碳酸气。12.基因工程中，将目的基因导入受体后，对摄入重组DNA分子的转化细胞进行筛选和检测的方法有哪些？答：（1）根据载体选择标记基因筛选转化子；（2）根据报告基因筛选转化子；（3）根据形成的噬菌斑筛选转化子。13.什么是细胞培养，细胞培养成功的关键因素是什么？答：（1）细胞培养就是使动、植物和微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长。（2）细胞培养成功的关键因素有两个方面：一是营养，包括糖、氨基酸和维生素等；二是生长环境，如一定的温度、湿度、光照、培养液的酸碱度和无菌条件等。14.在酶工程中对酶或细胞进行固定的方法有哪些？答：（1）载体结合法：将酶结合在非水溶性的载体上；（2）交联法：利用双功能试剂或多功能试剂的作用使酶与酶或细胞与细胞发生交联而进行固定化；（3）包埋法：将酶或细胞包裹在凝胶格子中或由半透膜组成的微囊中。15.简述发酵工程的基本过程。答：（1）发酵原料的预处理：对发酵原料进行粉碎、蒸煮、水解等；（2）发酵过程的准备：进行种子制备和无菌消毒；（3）发酵过程：由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程，分为厌氧性发酵和好氧性发酵两种类型；（4）产品的分离与纯化：从发酵液中制取5/20符合质量指标的产品。16.什么是有益微生物，它们在农业生产中的有什么作用？答：有益微生物是指对病菌和害虫有抑制作用，而对植物有促进生长作用的特殊微生物类群。它们能产生杀菌、杀虫物质，与病菌争夺营养，占据病虫赖以生存、繁殖的空间，以及通过自身代谢产物诱导寄主植物增强抗病能力。有益微生物还能产生多种生物活性物质，其中激素可以刺激植物生长，SOD还可消除植物体内的有害自由基，增强生理活性，延缓植物衰老。因此，有益微生物在农业生产中可以用作生物农药来防治病、虫害。17.可以用生物技术方法进行生产的细胞因子有哪些？答：（1）白细胞介素：一组介导免疫细胞间相互作用的物质，是人体免疫系统的重要组成部分，对治疗肿瘤及感染性疾病起重要作用；（2）促红细胞生成素：由肾和胎肝产生的一种细胞因子，能治疗各种原因引起的贫血；（3）集落刺激因子：一类刺激各类造血干细胞生长和分化的细胞因子；（4）肿瘤坏死因子：可使肿瘤细胞坏死而对正常细胞无毒性，对多种肿瘤有治疗效果。18.基因工程中，把外源基因（目的基因）分离出来的方法主要有哪些？答：（1）利用限制性内切核酸酶酶切法直接分离目的基因（鸟枪法）；（2）利用PCR直接扩增目的基因；（3）目的基因的化学合成；（4）通过构建基因组文库或cDNA文库分离目的基因。19.基因工程常用的工具酶和载体有哪些？答：（1）常用的工具酶有：限制性内切酶、DAN连接酶和DNA末端修饰酶；（2）基因工程常用的载体有质粒载体、噬菌体和动植物病毒载体。20.简述单克隆抗体产生的技术原理。答：将能产生单一抗体的淋巴细胞与有增殖能力的骨髓瘤细胞进行融合，形成杂交瘤细胞。由于杂交瘤细胞继承了双亲细胞的遗传物质，因此它们既能表现出淋巴细胞分泌单一抗体的能力，又能表现出骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量繁殖的能力，从而可通过大规模培养杂交瘤细胞来生产单克隆抗体。21.什么是发酵工程，发酵的基本原理是什么？答：（1）发酵工程是指给微生物提供最适宜的发酵条件生产特定产品的一种技术；（2）发酵工程的基本原理是单一菌种在培养基中的纯培养。22.胚胎分割在动物遗传育种上的重要意义是什么？答：（1）可以成倍地增加胚胎数量，有利于良种扩群，可培育出相同遗传性状的同卵孪生动物，为药物学、医学、生