最全面生物工程导论复习资料2021.docx

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1、精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考1. 生物工程 :它为以现代生命科学为基础, 结合先进地技术手段与其它基础科学地科学原理 , 按照预先地设计改造生物体或加工原料，为人类生产出所需要地产品或达到某种新技术。2. 生物工程地研究对象 :包括 活地生物体 或它们地一部分 .3. 生物工程地任务 :就为为细胞地生长与目标产物地积累创造最好地条件, 研究开发最适合地工艺路线与设备, 实现工业化生产以满足社会需要.生物工程研究地为有 活细胞 参与地更复杂地反应过程。4. 生物工程地研究领域 :基因工程 , 再 1967 年完全确定 DNA分子中 64 个三联密码子后

2、不久 , 第一个基因工程产品 - 人胰岛素 就面世了 . 基因工程地工力功能为编码蛋白质.通过 定位突变 地方法使所表达地蛋白质产物地结构与功能发生变化，根据需要设计新地蛋白质氨基酸序列。-蛋白质工程（名词解释）细胞工程 , 细胞为构成包括人类、动物、植物与微生物再内地几乎所有生物地基本单元。细胞最显著地特点 : 吸收环境中地营养物质, 通过细胞内无数个由酶催化并得到良好组织与调节地化学反应.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

3、。 （选择）酶工程 , 为研究酶地分离, 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地工程科学.几乎所有地酶都为 蛋白质 , 酶具有 催化剂 地功能 . 酶地来源包括动物 , 植物及微生物, 来源不同地酶有不同地用途. （动物来源地酶一般用于医药或诊断试剂. 植物与部分微生物来源地酶可用于食品工业, 而工业用酶一般都来源于微生物.）（填空）酶催化反应地特点：为有很高地效率与专一性，酶催化反应地专一性包括底物专一性、基团专一性及立体专一性等。学习资料第 1 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考微生物工程 (

4、发酵工程 ) , 泛指所有细胞（动物、植物、微生物及基因工程细胞）地大规模培养 并获得目标产物地过程. 为典型地多相、 多尺度问题 . 采用液体深层发酵地方法 .发酵过程为 以细胞为催化剂 地化学反应工程。生物分离工程 . 特殊性 :A. 目标产物地浓度低 .B. 目标产生与杂质地物理与化学性质十分接近 , 而且成分非常复杂 .C. 目标产物往往具有生物活性.D. 再许多应用领域 , 生物技术产品有很高地纯度与安全性要求.5. 酶催化反应地特点 :有很高地效率与专一性, 酶催化反应地专一性包括底物专一性 , 基团专一性及立体专一性等.6. 生物工程地服务领域 :人类健康 , 农业 , 资源与能

5、源 , 环境保护 .7. 基因工程地诞生与发现:基因工程诞生于1973 年.三大发现 : 20 世纪 40 年代发现了生物地遗传物质为DNA20 世纪 50 年代提出了 DNA为双螺结构 20 世纪 60 年代确定了遗传信息地传递方式.8. 基因工程技术上地三大发明: 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 , 使这个基因能再受体细胞内自制, 转录 , 翻译表达地操作过程 .10. 基因工程地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地显著特点：跨越天然物种屏障地能

6、力；克服了固有地生物种间地限制；引入了定向创造新物种地可能性。11. 遗传工程 , 基因工程 ,DNA重组之间地差别 :遗传工程为发生再遗传过程中地自然界原本存再地导致变异地一种现象, 即自然出现地不同 DNA链断裂并连接成新地DNA分子 , 新地 DNA分子含有不同于亲体地 DNA片段； DNA重组为人们根据遗传工程原理利用限制性内切酶再体外对DNA进行地人工操作 （即采用酶法） ；基因工程为遗传重组与DNA重组地目地与结果, 无论为利用自然地（遗传重组）还为人工地（DNA重组）方法 , 最终目地都为要实现基因重组 .学习资料第 2 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有

7、成学习资料收集于网络，仅供参考12. 克隆 : ( 名词 ) 指从同一个祖先通过无性繁殖方式产生地后代, 或具有相同遗传性状地DNA分子, 细胞或个体所组成地特殊地生命群体.(动词 ) 指从同一祖先生产这类同一地DNA分子群或细胞过程 .13. 基因工程地主要内容:带有目地基因地DNA片段地分离或人工合成；再体外 , 将带有目地基因地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分子地细胞培养 , 获得大量地细胞繁殖群体；重组体地筛选；重组体中目地基因地功能表达。14. 基因工程工程地理论基础:为分子生物学 . 一

8、方面 , 分子生物学地快速发展促成了基因工程地建立与发展完善；另一方面, 基因工程地诞生与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地研究产生了革命性地变化, 使得生命科学成为当今发展最快地学科之一.15.DNA地组成 :DNA为由大量地 脱氧核糖核苷酸 组成地极长地 线状或环状 大分子.DNA 分子地基本单位为 脱氧核糖核苷酸 , 它由 碱基 , 脱氧核糖与磷酸基 三部分组成 . 再核苷酸分子中有4 种不同地 碱基 , 即腺嘌噙 (A), 鸟嘌呤 (G), 胸腺嘧啶 (T),胞嘧啶 (C). DNA中地嘌呤核与嘧啶碱基携带遗传信息，其中地 糖与磷酸基 则起了结构作用。16.19

9、53 年 Watson与 Crick提出了 DNA地双螺旋结构模型 阐明了 DNA分子地二级结构 . 这一理论地核心为 : 碱基 配对互补 . 碱基配对为 DNA分子结构地主要特性.17. 决定 DNA双螺旋结构地因素有 :氢键地形成；碱基地堆积力；磷酸基之间地静电斥力；碱基分子内能地作用等.18.DNA地复制 :一个 DNA分子可以通过 半保留复制 机制精确地复制成 两个完全相同地DNA分子 , 并分配到两个子细胞中, 从而将亲代细胞所含地遗传信息原原本本地传到子代细胞 .学习资料第 3 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考19.DNA 复

10、制地特点 :DNA地复制从特定地位点开始, 这个特定地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复制具有高度地忠实性, 其复制地忠实性同DNA聚合酶所具有地自我校正功能密不可分 . 虽然 DNA聚合酶为为 DNA复制地主酶 , 然而 DNA复制为多种酶与蛋白因子协同有序工作地结果.20.DNA 作为遗传物质地优点: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地机制. 核糖地2位脱氧 , 再水溶液中稳定性好 .可以突变 , 以求进化 . 有 T 无 U,基因组得以增大 .21.DNA 地变性 : 再加热或某些试剂地作用

11、下,DNA 配对碱基之间地氢键结构受到破坏 , 双链 DNA地多核苷酸链能完全分离地过程, 也称熔解 .（ 双链单链（变性）22. 复性地过程 : 当两条链互相碰撞 , 一条链地某个区域遇到了互补地另一条链地配对时 , 便再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: 变形后地 DNA再一定条件下能够复性，由单链形成双链。）23. 发生复性必须满足地两个条件:盐浓度必须高到足以消除两条链中地磷酸基团地静电斥力；通常用0.15 0.5mol/LNaCl；温度必须升高到足以破坏其随机形成地链内氢键, 但温度又不能太高, 否则不能形成与维持稳定地链

12、间碱基配对。24. 杂交 : 当复性地 DNA分子由不同地两条单链分子形成时, 称为杂交 .25. 遗传信息地传递方向 - 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地过程 . 转录为基因表达地关键一步.翻译 : 以 RNA为模板合成蛋白质地过程. 就为将以核苷酸形式编码再mRNA中地信息转变成多肽链中特定地氨基酸顺序.学习资料第 4 页，共 35 页精品资料积

13、极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考27. mRNA地 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分子上地特定位置；使 DNA双链解旋 , 起始 RNA合成； RNA链地延伸； RNA合成地终止与释放 .28. 基因地表达 : DNA分子把它所承载地遗传信息转变为特定氨基酸顺序构成地多肽或蛋白质分子地过程.29. 基因地分类 :基因根据功能地不同可分为: 结构基因 , 调节基因与操纵基因 .作为一个能转录与翻译地基因必须包括转录启动子, 基因编码区与转录终止子.3

14、0. 原核生物中基因转录有两种情况:一种为组成型地 , 另一种为基因地转录为受到调控地 .原核生物中最早开始研究地基因调控体系为大肠杆菌乳糖操纵子.31. 真核生物翻译后修饰主要体现再:形成正确地二硫键；切割前体；蛋白质糖基化；对氨基酸地修饰。32. 工具酶 : 一般把切割 DNA分子 , 进行DNA片段修饰与 DNA片段连接等所需地酶称为工具酶 .（名词解释）33. 工具酶按用途分类 :限制性内切酶：指识别与切割双链DNA分子内特殊核苷酸顺序地酶地统称.连接酶 , 指将两段乃至数段DNA片段拼接起来地酶 .最常用地连接酶为T4DNA连接酶。修饰酶 .其它基因工程地工具酶: DNA聚合酶 ,

15、逆转录酶 , T4 多核苷酸酶与碱性磷酸酶等 .逆转录酶：为从mRNA逆转录形成互补DNA（cDNA）地酶，亦称为依赖于 RNA地 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与动植物受体细胞 , 这种能承载外源DNA片段并带入受体细胞地传递者称为基因工程载体.目前已构建应用地基因工程载体有: 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组合成地载体 . 这些载体可分为克隆载体与表达载体 .学习资料第 5 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考35. 用于原核生物宿主地载体:

16、质粒载体：质粒 为能自主复制地 双链闭合环状DNA分子 , 它们再细菌中以独立于染色体外地方式存再. 质粒广泛存再于细菌中，某些蓝藻、绿藻与真菌细胞中也存再 质粒选择。两种常用地质粒载体： A质粒载体 pBR32（2 原核质粒常见）B.pUC19（实验较常用） . 常用地细菌质粒有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地人工载体大多具有大肠杆菌质粒地耐药性或噬菌体地强感染力，同时还应满足携带真核生物目地基因大片段DNA地要求。36. 用于真核生物宿主地载体:（真核载体大多为所谓地穿梭载体 - 填空 ）YIP 载体； YRP载体； YAC载体为酵母人

17、工染色体地缩写其他载体. BAC为以细菌 F 因子为基础组建地细菌克隆体系。都为由大肠杆菌质粒与酵母地 DNA片段组成 .37. 用于植物宿主地载体 : Ti质粒 .（ 最常用）- Ti 质粒为诱发植物肿瘤地质粒。A. 整合型法 B. 双载体系统法。植物 DNA病毒与植物转座子 .38. 用于动物宿主地载体 : 用于昆虫细胞地载体用于哺乳动物细胞地载体.39. 基因工程载体地必备条件与简单分类:条件 : 能够进入宿主细胞；载体可以再宿主细胞中独立复制；要有筛选标记；对多种限制酶有单一地切点, 一定为单一切点 .分类 : 克隆载体 .为以繁殖 DNA片段为目地地载体。穿梭载体 .用于真核生物DN

18、A片段再原核生物中增殖，然后再转入真核细胞宿主表达。表达载体 .用于目地基因地表达。40. 基因： 为具有遗传功能地DNA分子上地片段。41、基因库 ：也叫基因组文库， 为指用克隆地方法将一种生物地全部基因组长期以重组体方式保持再适当地宿主中。学习资料第 6 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考42、基因文库： 也叫 cDNA文库。首先获得 mRN，A 反转录得 cDNA，经克隆后形成文库。cDNA文库与基因库地不同之处再于，cDNA文库再 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、基因组文库地筛选： DNA杂

19、交法。双链 DNA分子可以通过热处理或碱变性地方法变性成单链DNA分子。加热后缓慢冷却地过程称为退火。退火后有地DNA分子地两条链分别来自于不同地DNA分子，即形成了杂合DNA分子。免疫反应法：若一个目地基因DNA序列可以转录与翻译成蛋白质、那么只要出现这种蛋白质，甚至只需要该蛋白质地一部分，就可以用免疫地方法检测。酶活性法：如果目地基因编码一种酶， 而这种酶又为宿主细胞所不能编码地，那么就可以通过检查酶活性来筛选目地基因地重组子。44. 基因工程中一般都使用松弛型质粒载体。两种常用地质粒载体为pBR322 与pUC19. 再基因组工程研究中，采用地载体为人工染色体。45.1982 年，第一基

20、因工程药物人胰岛素就再美国地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地疾病。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地突破。47、1970 年 Baltimore等人与 Temin等人同时再各自地实验室发现了逆转录酶，打破了中心法则，使真核基因地制备成为可能。48、1953 年 Watson 与 Crick提出了 DNA地双螺旋结构模型， 阐明了 DNA分子地二级结构。49、决

21、定 DNA双螺旋结构因素有： 氢键地形成、碱基地堆积力、磷酸基之间地静电斥力，碱基分子内能地作用力。学习资料第 7 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考50. 真核生物目地基因地获得：cDNA方法。 DNA地化学合成法。 PCR法。1983 年美国 Cetus 公司地 Mullis等人建立起了一套大量快速地扩增特异DNA片段地系统，即聚合酶反应系统。PCR法要求反应体系具有以下条件:要有与被分离地目地基因两条链各一端序列互补DNA引物。具有热稳定性地酶，如TaqDNA聚合酶。dNTP。作为模板地目地DNA序列。PCR反应过程包括以下三个方面：

22、变性， 将模板 DNA置于 95地高温下， 使双链 DNA地双链解开变成单链DNA。退火，将反应体系地温度降低到55左右，使得一对引物能分别与变性后地两条模板链相配对。延伸，将反应体系温度调整到TaqDNA聚合酶作用地最适温度72，以目地基因为模板，合成新地DNA链。51. （名） DNA重排地基本原理：为首先将同源基因（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地随机 DNA片段，再每一轮 PCR循环中互为引物与模板， 经多次 PCR循环后能迅速产生大量地重组DNA，创造出新基因。基因组重排技术可以用来改造细菌地基因组，实现表型地改良。

23、经典杂交育种再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地优势。 对细菌群体进行重复地基因组重排可以有效构建新菌株地组合文库。52. 基因组文库筛选地鉴定方法:一为标记地 DNA探针进行 DNA杂交 , 二为用抗体对蛋白质进行免疫杂交. 三为对蛋白质地活性进行鉴定.53.PCR技术具有地特点 :能够指导DNA序列地合成 , 因为新合成地DNA链地起点 , 为由加入再反应混合物中一对寡核苷酸引物, 再模板DNA链两端地退火位点决定 . 能够使特定地DNA区段得到迅速大量地扩增.学习资料第 8 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考54

24、. 目地基因与载体DNA地连接分类 :按为否形成黏性末端可分为: 黏性末端DNA片段地连接 . 方法 : 插入法 ( 单酶切 ) 与取代式 ( 双酶切 ) 非互补黏性末端或平端 DNA片段地连接 ( 方法: 同聚物加尾法 , 衔接物连接法及接头连接法).55. 提高连接反应地效率地方法: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地再环化减少非重组体克隆地出现合理正确地配比 DNA地总浓度以及载体DNA与外源 DNA之间地比例根据不同地反应类型控制合理地反应温度与时间.可以大幅度提高转化子数量.56. 受体细胞 ,DNA 重组使用地受体细胞, 也称宿主细胞或基因表

25、达系统. 受体细胞为基因地复制 , 转录 , 翻译 , 后加工及分泌等提供了条件, 以便实现目地基因地表达 . 目前用做基因克隆受体地原核生物主要为大肠杆菌与枯草杆菌. 酵母与霉菌等也已经广泛用做基因工程地宿主细胞.57. 受体细胞选择地一般原则:根据所用地载体体系及各种受体细胞地基因型进行选择 , 使重组体地转化或转染效率高, 能稳定传代 , 受体细胞基因型与载体所含地选择标记匹配 , 易于筛选重组体及外源基因可以高效表达与稳定积累等.58. 重组 DNA分子导入受体细胞地方法:转化 , 就为一个携带基因地外源DNA分子通过与膜结合进入受体细胞, 并再胞内复制与表达地过程 . 转化过程包括

26、制备感受态细胞 与转化过程 。（填空题）大肠杆菌 为用得最广泛地基因克隆受体。转导 , 指通过噬菌体（病毒）颗粒感染宿主细胞地途径将外源DNA分子转移到受体细胞内地过程 .显微注射；高压电穿孔法；多聚物介导法；磷酸钙或 DEAE葡-聚糖介导地转染法；脂质体介导法；粒子轰击法.学习资料第 9 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考59. 重组体地筛选地方法 :重组体筛选地方法很多， 再核酸水平 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地方法。这类方法根据DNA-DN、ADNA-RNA碱基配对地原理，以使用基因探针技术为核心，发展了

27、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地方法主要有：检测抗生素抗性及营养缺陷型、观测噬菌斑地形成、 检测目标酶地活性、 目标蛋白地免疫特性与生物活性等。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. 目地基因地高效表达：影响目地基因表达地基本基因：从基因表达系统构建与目地基因表达过程这两个方面分析，目地基因地表达效率不仅取决于宿主菌体特性与表达载体地构建， 而且还取决于重组菌地培养工程。 从表达系统来看，主要表现再转录与翻译两个水平上。目地基因地不溶性高效表达。对于不需要翻译后修饰地蛋白质产物，利用生长速度快

28、、培养基简单地大肠杆菌为宿主细胞，采用不溶性融合蛋白表达策略仍为一种提高目地基因表达效率地很好选择。（通过采用目地蛋白与带纯化标签地细菌蛋白融合地新策略， 所得到地融合蛋白不仅能够抵抗蛋白酶地进攻，而且可以利用带纯化标签地蛋白与相应地抗体之间地亲与反应，实现目地蛋白地高效亲与分离。）目地基因地高效可溶性表达。对于不少目地蛋白， 可通过降低启动子强度与减少培养温度地手段成功地实现高水平地可溶性表达。目地基因地高效分泌型表达。当采用大肠杆菌作为表达系统时，如果再质粒设计时就加上一段信号肽基因，就有可能实现目地蛋白质地分泌型表达。构建分泌学习资料第 10 页，共 35 页精品资料积极向上，探索自己本

29、身价值，学业有成学习资料收集于网络，仅供参考型、特别为胞外分泌型地表达载体为实现目地基因高效表达地重要发展方向之一。61. 如何减少乙酸等抑制性副产物地形成: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与乙酸分离耦合过程 .62. 基因工程制药地基本内容: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地疾病. 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, 用于防治病毒引起地人或动物地传染性疾病. 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与开发地新热点 .63. 基因工程与基因组工程地对比:操作

30、地基因与载体. 两者都为对基因进行工程性地遗传操作. 但基因工程常用地载体为质粒与病毒载体, 克隆基因地容量有限. 面基因组工程研究中 , 采用地载体为人工染色体 , 容纳地基因属于基因因群体地表达,克隆与扩增地宿主 . 用于基因工程地研究地克隆与扩增地宿主有细菌, 真菌 , 动植物细胞 , 但大多为以大肠杆菌为主. 用于基因组工程研究地克隆与扩增地宿主也可以为细菌 , 真菌, 动植物细胞 , 但主要以酵母与哺乳动物细胞为主.工程操作手段 . 重组 DNA技术为基因工程研究地基础, 它依赖于质粒或病毒载体, 限制性内切酶 ,DNA 连接酶与大肠杆菌宿主等, 基因导入宿主地手段通常有转化, 转导 , 转染与显微注射等 , 基因组工程再重组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级地 DNA大片段切割与整合地基础 ,需要完善酵母与培养细胞地转化与融合技术, 开拓干细胞与体细胞克隆个体地方