食品生物技术导论题库及答案20131212

1、第一章 绪论1 什么是食品生物技术？食品生物技术(food biotechnology)：是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其它学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料。2 举例说明传统生物技术与现代生物技术？两者的区别和联系答：传统生物技术指制造酒、面包、酱、醋、奶酪及其它食品的传统工艺。现代生物技术以现代生物学研究成果为基础、以基因工程为核心的新兴学科。两者的区别：传统生物技术的研究水平是细胞或组织水平，现代生物技术的研究水平是在分子水平。两者的联系：现代生物技术的研究是以传统生物技术为基础。现代生物技术的研究能够

2、促进传统生物技术研究。3 食品生物技术主要包含哪些内容？内容：基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程、发酵工程、生物工程下游技术、现代分子检测技术。4 食品生物技术各部分间是怎样的关系？答：基因工程技术是食品生物技术的核心和基础，它贯穿于细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生物攻城下游技术和现代分子检测技术之中。而细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生物攻城下游技术和现代分子检测技术又相互融合，相互穿插，与基因工程技术构成了一个既有中心，又有侧重点，又相互联系的密不可分的有机整体。5 食品生物技术各内容在食品工业发展中的地位和作用？答：（1）基因工程将处在21世纪食品工业的核心位置，可

3、以根据需要人为地设计新型的食品及食品原料，可以为发酵工程提供更优良的工程菌株；（2）发酵技术很早被人们用于生产食品，食品发酵工程在食品工业中占有举足轻重的作用；（3）食品与酶的关系密切，食品生产离不开酶处理，蛋白质工程和酶工程在食品工业中的作用将逐渐加强；（4）细胞工程在食品工业发展中的潜在重要作用，同食品工业密切相关的是离体细胞的培养及次生代谢物的产生；（5）生物工程下游技术作为现代食品工业不可缺少的部分将对食品工业的发展起到推动作用。第二章 基因工程6 什么是基因工程？答：基因工程也就是DNA重组技术，是用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切，拼接，重组形成基因重

4、组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中得以高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。7 基因工程的操作步骤有哪些？答：剪切拼接导入表达。在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备载体；把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接组成重组体；把重组体引入宿主细胞；筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。8 什么是工具酶，举例至少3种工具酶答：基因工程的操作，是依赖于一些重要的酶作为工具来对基因进行切割和拼接等操作，这些酶被称为工具酶。如：限制性内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶。9 限制性内切酶的定义及分类?答: 定义：指一类能识别双链DNA分

5、子中特定核苷酸序列，并在识别序列内或附近特异切割双链DNA的核酸内切酶。根据限制性内切酶的识别位点和切割位点及所需要的辅助因子，可分为3 种不同类型。I 型：切割位点不确定，不适用于基因工程。型：基因工程的工具酶。型：切割位点不在识别位点，对分子克隆操作亦无实用意义。10 限制性内切酶的平齐末端与粘性末端答：平齐末端：在识别序列内的对称轴上切割，其切割产物具平头末端（不易重新连接）。粘性末端：在识别序列2条链对应位上错位切割，有5 端突出的粘性末端和3端突出的粘性末端。11 同尾酶与同裂酶的定义答：同裂酶：来源不同，但识别序列相同的限制性内切酶。同尾酶：识别的序列不同，但能切出相同的粘性末端的

6、限制性内切酶。12 DNA连接酶的定义及功能答：定义：能将两段DNA拼接起来的酶称为DNA连接酶。功能：催化DNA相邻的5磷酸基团和3羟基末端之间形成磷酸二酯键，将DNA单链缺口封合起来。13 举例说明5种以上DNA聚合酶答：一、大肠杆菌DNA聚合酶 二、Klenow 片段 三、T4 噬菌体DNA聚合酶 四、T7噬菌体DNA聚合酶 五、耐热DNA聚合酶 六、末端转移酶 七、反转录酶14 基因工程载体的定义，及理想基因工程载体的特征?答：基因载体是一类将外源DNA 或基因带入宿主细胞的能自我复制的DNA分子。1. 能在宿主细胞内独立和稳定的自我复制；2. 易于从宿主细胞中分离，便于纯化；3. 具

7、有多种单一的限制性内切酶酶切位点4. 具有合适的遗传标记基因。15 质粒的定义，什么叫质粒拷贝数?答：定义，存在于细胞质中的一类独立于染色体的自主复制的双链环状DNA分子。质粒拷贝数：生长在标准的培养基条件下，每个细菌细胞中所含有的质粒DNA分子的数目。16 什么是穿梭质粒载体，举例1个穿梭质粒载体答：定义：一类由人工构建的具有两种不同复制起点和选择标记、可在两种不同的宿主细胞中存活和复制的质粒载体。如：大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭质粒载体、大肠杆菌-酿酒酵母穿梭质粒载体、大肠杆菌-土壤农杆菌穿梭质粒载体(植物转化载体)、大肠杆菌-动物细胞穿梭质粒载体。pHT304是应用于苏云金芽胞杆菌的穿梭载

8、体。17 什么是目的基因？获得目的基因的途径有哪些 答：目的基因（object gene ），靶基因（target gene ）根据基因工程的目的和设计所需要的某些DNA 分子片段。直接分离法、PCR扩增、构建基因组文库法、构建cDNA 文库法、化学合成法。18 聚合酶链式反应法（PCR）反应的基本过程是怎样的？答：DNA的变性：DNA双链在加热或碱性条件下，双链的氢键断裂为单链DNA，一般解链温度为85-95； 引物与单链DNA退火结合：单链DNA在温度逐渐降低时，重新与其互补的引物或另一条单链结合形成双链，称为退火； 引物延伸：以目标DNA为模板，以引物为固定起点，以四种脱氧核苷三磷酸为底

9、物在DNA聚合酶的作用下，由5端向3端的方向进行DNA复制。19 目的基因与载体的连接的方法有哪些答： 粘性末端连接。指将目的基因与载体用同一种限制酶酶切，产生相同的粘性末端，再通过DNA连接酶连接。 平端连接。指将目的基因与载体切割成平端，用T4DNA连接酶连接。人工接头连接，由平末端加上新的含有限制性酶切位点的接头，再用限制酶切除产生粘性末端，而进行粘端连接。同聚物加尾连接，在末端转移酶的作用下，在DNA片段末端加上同聚物序列 制造出粘性末端，再进行粘端连接。20 什么是受体细胞，受体细胞有哪些？答：宿主细胞，是能摄取外源DNA，使外源DNA进行复制，并且能够表达重组体所带有的表型特征的细

10、胞。分类：原核受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、棒状杆菌等；真核受体细胞：1、真菌细胞：酵母；2、植物细胞：水稻、棉花、玉米、马铃薯、烟草； 3、动物细胞：猪、羊、牛、鱼。21 什么是感受态细胞，如何获得感受态细胞答：感受态细胞，受体细胞经过一些特殊方法的处理后，细胞膜的通透性发生变化，成为能容许有外源DNA 的载体分子通过的细胞。方法：化合物诱导转化法、磷酸钙沉淀法、电穿孔转化法、基因枪转化法、微注射技术法。22 举例说明基因工程在食品产业中有哪些应用？答：利用基因工程改造食品微生物，如将-乙酰乳酸脱羧酶基因克隆到酵母中进行表达，可降低啤酒双乙酰含量而改善啤酒风味；利用基因工程改善食品原料的品质

11、，如改善乳牛的产奶量；提高植物性食品氨基酸含量；利用基因工程改进食品生产工艺，如采用基因工程改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性；降低大麦中的醇溶蛋白含量，改良啤酒的加工工艺；利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品，生产黄原胶，应用于生产保健食品的有效成分。23 谈谈基因工程在食品产业中的应用前景？答：1.解决粮食短缺问题。 2.减少农药使用，避免环境污染。 3.节省生产成本，降低食物售价。4.增加食物营养，提高附加价值。5.增加食物种类，提升食物品质。6.促进生产效率，带动相关产业发展。第三章 细胞工程1、什么是细胞工程？答：概念：也称细胞技术，以细胞为基本单位，在离体条件进行培养或人为的精细操作

12、，使细胞在体外大规模繁殖，以获得具有新性状的细胞系或生物体以及生物的次生代谢产物。2、什么是细胞全能性？ 答：一个与合子具有相同遗传内容的体细胞具有产生完整生物个体的潜在能力。3、什么是植物细胞培养？答：在离体条件下，将愈伤组织等置于液体培养基中震荡培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量细胞群体的一种技术。4、植物细胞培养基成分主要有哪些答：无机盐：“大量元素”和“微量元素”；碳源：蔗糖、葡萄糖，果糖；植物生长激素：生长素：吲哚乙酸和萘乙酸，分裂素：腺嘌呤衍生物，6-苄氨基嘌呤、玉米素；有机氮源：蛋白质水解物、谷氨酰胺、氨基酸；维生素：硫胺素，烟酸、泛酸、生物素、叶

13、酸；复合物质：细胞生长调节剂，酵母抽提液、麦芽抽提液、椰子汁、水果汁。5、植物细胞悬浮培养的主要流程答：1）诱导产生愈伤组织；2）继代培养：愈伤组织反复继代，使组织不断增殖，提高愈伤组织的松散性；3）悬浮培养，将愈伤组织在液体培养基中培养，建立悬浮培养物；4 ）过滤、离心，获得游离细胞；5）悬浮培养。6、什么是动物细胞培养？答：是指从机体取出动物组织或细胞，分散成单个细胞， 是指从机体取出动物组织或细胞，分散成单个细胞，给予必要的生长条件，模拟体内生长环境，使其在体外继续生长与增殖。7、根据是否贴附于支持物，动物细胞有哪两个类型，对应的培养方式分别为什么？答：悬浮型细胞：生长时呈悬浮状态。采用

14、悬浮培养。贴附型细胞：附着于带适量正电荷的固体或半固体。采用贴壁培养。8、动物细胞培养基主要成分有哪些？答：氨基酸；维生素；无机盐；糖类；有机添加剂；(6)激素和生长因素；(7)其它成分如：添加小牛血清。9、什么是动物细胞贴壁培养，动物细胞贴壁分为哪4个步骤？答：是指必须贴附在固体介质表面上生长的细胞培养。大多数哺乳动物细胞属于贴壁依赖性细胞。细胞贴壁的步骤包括：贴壁因子吸附于培养表面、细胞与表面接触、细胞贴壁于培养表面和贴壁细胞在培养表面上扩展等几个。10、什么是动物细胞微载体培养和微囊培养？答：微载体培养原理：细胞贴壁生长在微载体表面上，载体在轻度搅拌下携带细胞悬浮在培养液中。微囊培养，将

15、细胞包在半透性微囊内，在细胞内悬浮培养。原理：细胞在各自微小环境中生长，当细胞密度达到一定数值时，收集微囊，破开微囊获得高度纯化的大分子产物。11、细胞融合的定义和意义答：定义：在离体条件下，用人工方法将不同来源的原生质体融合成一个杂合细胞，生产特殊生物制品或形成新品种的技术。也称体细胞杂交、原生质体融合。意义：1）有性杂交变无性杂交，加快育种速度；2）打破远缘杂交的不亲和性；3）创造新细胞质杂种；4 ）生物制品制备，如单克隆抗体。12、简述细胞融合的三种方法及其原理答：生物法仙台病毒法，原理：病毒被膜具有凝聚细胞的能力，它一边黏连一个细胞的表面，另一边黏连另一个细胞的表面，从而使两个细胞在病

16、毒的作用下靠近发生凝结，诱导细胞的融合。化学法，PEG+Ca2+的作用机理：PEG分子具有轻微的负极性，与具有正极性基团的物质形成氢键，在原生质体之间形成分子桥，使原生质体发生粘连进而促使原生质体的融合；Ca2+和磷酸根离子结合形成不溶于水的络合物，作为“钙桥”，从而促进了融合。电处理融合法，原理：采用直流电脉冲的诱导，可改变原生质体质膜表面的电荷，使异种原生质体粘合，并使原生质膜瞬间破裂，相邻的原生质体连接、闭合、产生融合体。13、什么是植物细胞工程？植物细胞工程的内容是什么？答：植物细胞工程的基本含义是：以植物细胞为基本单位在离体条件下进行培养、繁殖或人为的精细操作，使细胞的一些生物学特性

17、按人们的意愿发生根本改变，从而达到改良品种或生产生物产品的一种技术。植物细胞工程主要包括原生质体的培养技术、植物细胞杂交技术、植物单倍体的培养技术等。14、植物细胞工程在食品工业中的应用？答：利用植物细胞工程生产香料；利用植物细胞培养技术生产食品添加剂；利用植物细胞培养技术生产天然食品；利用植物细胞培养技术生产植物药；利用植物细胞培养生产抗氧化剂。第四章 蛋白质工程1、什么是蛋白质工程？答：通过生物技术对蛋白质的分子结构或者对编码蛋白质的基因进行改造，以便获得更适合人类需要的蛋白质产品的技术。2、简述蛋白质工程的研究内容和基本目的答：研究内容：1 ）根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋

18、白质；2 ）确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。基本目的： 1 ）实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能；2）设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质。 研究内容和基本目的可以概括为:以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过有控制的基因修饰和基因合成，对现有蛋白质加以定向改造、设计、构建，并最终产出性能比自然存在的蛋白质更加优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质。3、简述蛋白质工程的基本步骤。答：分离纯化目的蛋白，使之结晶并作X晶体衍射分析，结合核磁共振等其他方法的分析结果，得到其空间结构信息。对目的蛋白的功能作详尽的研究，确定它的功能域。通过对蛋白质的一级结

19、构、空间结构和功能之间的相互关系的分析，找出关键的基团和结构。围绕这些关键的基团和结构提出对蛋白质进行改造的方案，并用基因工程的方法去实施。对经过改造的蛋白质进行功能性测定，看看改造的效果如何。重复步骤、，直至获得理想结果。4、蛋白质工程研究中主要采用的基因突变方法有哪些技术？答：M13-DNA寡聚核苷酸介导诱变技术；寡核苷酸介导的PCR诱变技术；随机诱变技术；盒式突变技术。5、简述蛋白质的定向改造的原理。答：在待进化蛋白质基因的PCR扩增反应中，利用Taq DNA多聚酶不具有35校对功能的性质，配合适当条件，以很低的比率向目的基因中随机引入突变，构建突变库，凭借定向的选择方法，选出所需性质的

20、优化蛋白质，从而排除其他突变体。6、按改造的规模和程度，蛋白质改造方法可分为哪三类，并解释内容。答：初级改造：个别氨基酸的改变和一整段氨基酸序列的删除、置换或插入；高级改造：蛋白质分子的剪裁，如结构域的拼接；从头设计合成新型蛋白质。7、什么是结构域？什么是结构域拼接？答：结构域是蛋白质构象中二级结构与三级结构之间的一个层次。在较大的蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别它与蛋白质亚基结构的区域。结构域拼接是通过基因操作把位于两种不同蛋白质上的几个结构域连接在一起，形成融合蛋白，它兼有原来两种蛋白的性质。8、寡核苷酸介导的PCR诱变技术的基本原理9

21、、举例说明如何利用蛋白质工程来提高蛋白质的稳定性？答：延长酶的半衰期;提高酶的热稳定性;延长药用蛋白质的保质期;抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失。10、列举蛋白质工程在食品工业中的应用实例。答：消除酶的被抑制特性；改变蛋白质的热稳定性；改变酶的最适pH值条件；提高酶的催化活性；修饰酶的催化特异性。第五章 酶工程1、什么是酶工程？答：又称酶技术，是指利用酶催化的作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需产品的过程，它是酶学理论与化学技术相结合而形成的一门新技术。2、为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？答：酶种丰富：微生物种类多、菌株易诱变，菌种多样；酶产量高：微生物生长繁殖快，易提

22、取酶，特别是胞外酶；生产成本低：微生物培养基来源广泛、价格便宜；可以采用微电脑等新技术，控制酶发酵生产过程，生产可连续化、自动化，经济效益高；可改造性强：可以利用以基因工程为主的现代分子生物学技术，选育菌种、增加酶产率和开发新酶种。3.打破酶合成调节机制限制的方法答：（1）条件控制：添加诱导物、降低阻遏物浓度；（2）遗传控制：使诱导型变成组成型、使阻遏型变成去阻遏型；（3）其它方法：添加表面活性剂、其他产酶促进剂。4、什么是酶的化学修饰，为什么要进行酶的化学修饰？答：定义：利用化学手段将某些化学物质或基团结合到酶分子上，或将酶分子的某部分删除或置换，最终达到改变酶理化性质的目的。酶化学修饰的原

23、因：细胞外稳定性差；酶活性不够高；具有抗原性。5、酶化学修饰的主要类型答：酶的表面修饰；酶的大分子修饰；酶分子的内部修饰；与辅因子相关的修饰；肽链伸展后的修饰。6、什么是固定化酶，固定化酶的优缺点答：定义：在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复使用。优点：多次使用，降低成本；固定化酶和反应物易于分开，有利于生产过程控制；可以装塔连续反应；酶稳定性显著提高；增加产物的得率，提高产物的质量。缺点：首次投入成本高；大分子底物较困难。7、酶的固定化方法及原理答：（1）吸附法，将酶液与具有活泼表面的吸附剂接触再经洗涤除去不吸附的酶便能制得固定化酶。物理吸附法，通过氢键等

24、物理作用，将酶固定在水不溶载体上的方法。离子吸附法，将酶同含有离子交换基的水不溶性载体相结合。（2）包埋法，将酶物理包埋在高聚物内以达到固定化的方法。网格型包埋法，凝胶包埋法，将酶或含酶菌体包埋在凝胶细微网格中，制成一定形状的固定化酶。微囊化法，原理：用各种类型的膜将酶封装起来。（3）共价结合法，原理：酶蛋白分子上的功能基团和固相支持物表面上的反应基团之间形成共价键。（4）共价交联法，原理：借助双/多功能试剂使酶分子间，或酶与载体间，或酶与惰性蛋白间发生交联反应。8、什么是酶反应器，列举酶反应器类型答：酶反应器是利用游离酶或固定化酶将底物转化成产物的装置。根据使用对象的不同，可分为游离酶反应器

25、和固定化酶反应器。固定化酶反应器的类型：间歇式搅拌罐；连续式搅拌罐；固定床反应器；流化床反应器；膜型反应器。第二代酶反应器。9、举例说明酶工程在食品工业中的应用。答：改进啤酒工艺，提高啤酒质量：固定化生物催化剂酿造啤酒新工艺，固定化酶用于啤酒澄清，添加蛋白酶和葡萄糖氧化酶，提高啤酒稳定性，-葡萄糖酶提高啤酒的持泡性，降低啤酒中双乙酰含量，改进工艺，生产干啤酒；改进果酒、果汁饮料的生产工艺：果汁提取，果汁澄清，果酒澄清、过滤；食品保鲜：利用葡萄糖氧化酶保鲜，蛋类制品的脱糖保险，利用溶菌酶保鲜；酶用于乳品加工：干酪生产，分解乳糖，黄油增香，因而奶粉；酶用于肉类和与鱼类加工：改善组织、嫩化肉类，转化

26、废弃蛋白，脱腥，脱色；酶用于焙烤食品。第六章 发酵工程1、发酵工程的定义答：利用生物细胞（或酶）的某种特性，通过现代化工业技术手段进行工业规模化生产的技术。2、发酵产品的4种类型?举例说明答：生物细胞的培养与发酵产品，如食用菌、乳酸菌、活菌疫苗、生物杀虫剂；生物酶的发酵生产，如淀粉酶、果胶酶等；生物细胞代谢产物的发酵产品，如氨基酸、核苷酸等；生物转化发酵，如类固醇、前列腺素的生产等。3、发酵培养基加热灭菌的实际应用类型，及两种方法的优缺点答：分批式灭菌实消，优点：1. 设备要求低，不需另外设置加热、冷却装置；2 . 操作要求低，适于手动操作；3. 适合于小批量生产规模；4. 适合于含有大量固体

27、物质的培养基的灭菌；缺点：1.营养物质损失较多，灭菌后培养基质量下降；2 .需进行反复的加热和冷却，能耗较高；3.不适合于大规模生产过程的灭菌；4.发酵罐的利用率较低。连续式灭菌连消，优点：1.灭菌温度高，可减少培养基中营养物质的损失；2.操作条件恒定，灭菌质量稳定；3.易于实现管道化和自控操作；4.避免了反复的加热和冷却，提高了热的利用率；5.发酵设备利用率高。缺点：1.对设备的要求高，需另外设置加热、冷却装置；2.操作较麻烦；3.染菌的机会较多；4 .不适合于含大量固体物料的灭菌；5.对蒸汽的要求高。4、发酵菌种扩大培养的一般工艺流程？答：发酵菌种扩大培养过程可分为实验室和车间二个阶段。其

28、一般工艺流程如下：实验室阶段菌种的扩大培养：原种活化试管固体或液体培养三角瓶液体震荡培养（或茄子瓶斜面培养）（或三角瓶固体浅层培养）【以级种子】生产车间菌种的扩大培养：种子罐培养【二级种子】扩大的种子罐培养【三级种子】发酵罐5、什么是发酵动力学？答：以化学热力学（研究反应方向）和化学动力学（研究反应速度）为基础，研究发酵过程中细胞生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律 成的动态平衡及其内在规律。6、描述发酵过程的3种反应比速？分别写出其公式答：S（底物） X （菌体）P（产物）基质的消耗比速：单位时间内单位菌体消耗的基质=-/X；菌体的生长比速：单位时间内单位菌体形成菌体的量=/X；产物形成比速：单位时间内单位菌体形成产物的量 =/X (S是底物，X是菌体浓度，P是产物)7、什么是发酵热，其产热因