生物技术概论

生物技术概论一、名词解释基因工程：（geneticengineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术。所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。DNA变性：指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂，双链变成单链，从而使核酸的天然构象和性质发生改变。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基间的堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变。凡能破坏双螺旋稳定性的因素，如加热、极端的pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺等，均可引起核酸分子变性。DNA克隆：应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质——同源或异源、原核或真核、天然或人工的DNA与载体DNA相结合成一具有自我复制能力的DNA分子——复制子，继而通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增、提取获得大量同一DNA分子，即DNA克隆。质粒：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。转座子：是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列。它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分，转座子可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置，即一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座。位点特异性重组：重组发生在同源的短序列的范围之内，重组时发生精确的切割、连接反应，DNA不失去、不合成。两个DNA分子并不进行对等的交换，有时是一个DNA分子整合到另一个DNA分子上（插入重组）。是遗传重组的一类。这类重组依赖于小范围同源序列的联会，重组也只发生在同源的短序列的范围之内，需要位点特异性的蛋白质分子参与催化。回文结构：双链DNA中的一段倒置重复序列,当该序列的双链被打开后,可形成局部“十”字形结构，这段序列被称为回文序列。载体：是指将外源DNA片段运送进宿主细胞进行扩增或表达的运载工具。克隆载体：都含有一个松弛型复制子，能带动外源基因在宿主细胞中复制扩增，它是用来克隆和扩增DNA片段的载体。表达载体：具有克隆载体的基本原件，还具有转录、翻译所必需的DNA顺序的载体。穿梭载体：指在两种宿主生物体内复制的载体分子，因而可以运载目的基因穿梭往返两种生物之间。穿梭质粒含有原核和真核生物2个复制子，以确保两类细胞中扩增。同源重组：是指发生在非姐妹染色单体之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。在基因工程中主要用于将外源基因定位导入受体细胞染色体上的方法，因为在该座位有与导入基因同源的序列，通过单一或双交换，新基因片段可替换有缺陷的基因片段，达到修正缺陷基因的目的。胚胎移植：又称受精卵移植是指对一头(只)雌性动物(供体)进行超数排卵处理，在其发情配种后一定时间内从其生殖道取出早期胚胎,然后把这些胚胎用移植到另外一头(只)与供体同期发情的未经配种的受体雌性动物生殖道的相应部位，让其在受体子宫着床并继续生长发育,最后产下供体的后代，，即俗称的“借腹怀胎”。启动子：可与RNA聚合酶特异性结合而使转录开始的一段DNA序列。但启动子本身并不被转录,属于基因上游对转录起调控作用的5′端非编码区。增强子：为真核基因组中的一种具有增强临近基因转录过程的调控顺序。起作用与增强子所在的位置与方向无关。负增强子及负调控子。超数排卵：在母畜的发情周期中，即在排卵前4～5天给予一定量的促性腺激素，使快要闭缩的卵泡发育并排卵，以达到超数排卵目的的技术。基因敲除：是指通过DNA同源重组定向将外源基因插入宿主细胞染色体DNA，从而使特定基因在细胞内或生物体内失活的过程。传代培养：当原代培养的细胞长满培养空间，就需要将培养物分割成小的部分，重新接种到另外的培养器皿内，再进行培养，这个过程就称为传代(passage)培养。细胞杂交：(cellhybridization)特指用人工方法把不同类型的两个或两个以上细胞合并成一个细胞的技术。同期发情：诱导母畜按照预定时间发情的这一过程称为同期发情(synchronizationofestrus)。细胞冷冻保存：就是对细胞采取特殊的保护措施和降温程序，使细胞在超低温（－79℃或－196℃）的条件下代谢停止，升温后又不失去代谢恢复的能力，从而长期保存细胞。胰腺干细胞：是一类存在于胎儿和成年胰腺组织中的成体干细胞，能自我更新，具有多分化潜能，其特点是在自然分化过程中首先分化为胰腺组织的各种细胞。多能干细胞：具有分化出多种组织细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能。转分化：一种组织类型的干细胞在适当条件下可以分化为另一种组织类型的细胞，称为干细胞的转分化。组织工程：利用生命科学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物和人类的正常及病理两种状态下结构与功能关系的基础上，研究、开发能用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态生物替代物的科学。二、填空题1、干细胞是具有自我更新和多向分化潜能的细胞群体。2、根据干细胞的发育潜能可将干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。3、干细胞的的两个增殖特性是缓慢性和自稳性。4、干细胞的分裂方式为对称分裂和非对称分裂。5.一般将体外培养贴壁依赖性细胞的形状分为成纤维细胞型、上皮细胞型、游走细胞型和多型细胞型等四种类型。6.培养细胞的生长曲线一般分为潜伏期、指数生长期、平台期和衰退期四个时期7.获得同步化培养细胞的手段有分离同步化和诱导同步化两类。8．细胞在冷冻降温过程中，存在冰晶损伤和溶质损伤。9.卵母细胞成熟包括胞质成熟与细胞核成熟。10．细胞融合分为自发细胞融合和人工诱导细胞融合两类。11、在基因工程实际中，常用的载体有质粒、噬菌体和腺病毒载体。12、限制性内切酶和DNA连接酶的发现和应用，才真正使DNA分子的体外切割与连接成为可能。13、根据质粒复制控制类型，可将质粒分为严紧型和松弛型质粒。14、生物技术主要包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等。三．选择题1.基因工程使用II型限制酶切割产生（）A.粘末端B.平末端C.不规则末端D.粘末端和平末端2.不同来源的限制性核酸内切酶识别不同的把序列，产生相同的末端，称作为（）A.同列酶B.同尾酶C.粘末端D.平末端3.II型限制酶裂解靶序列产生（）A.平末端B.3’粘末端C.5’粘末端D.以上全对4.为了用乙醇沉淀质粒DNA，合适的（）是最重要的。A.酸B.碱C.盐浓度D.以上对不对5.琼脂糖凝胶电泳中，能看到DNA降解呈现（）A.Smear（拖尾）B.清晰带C.A或BD.以上全不对6.质粒的分类是依据（）A.宿主范围B.不相容性C.拷贝数D.以上全对7．cDNA能够以mRNA为模板合成，是利用（）A.末端转移酶B.反转录酶C.DNA聚合酶D.RNA聚合酶8.在基因组中检测出特定DNA的方法是（）A.核酸杂交法B.反转录法C.特异性抗体法D.以上都对9.在杂交中使用DNA探针通常是采用（）标记A.缺口翻译B.Northern印迹C.Western印迹D.Southern印迹10.下列不是典型的PCR反应组分是（）A.引物B.模板C.CaCl2D.TagDNA聚合酶11、生物技术是以下列哪个为核心？A.基因工程B.细胞工程C.酶工程D.发酵工程12.分子克隆主要是指（）A.DNA的大量复制B.DNA大量转录C.DNA的大量切割D.RNA大量反转录13.设计聚合酶链反应引物时，应考虑引物与模板的（）A.5’端特定序列互补B.3’端特定序列互补C.5’端特定序列任意互补D.3’端特定序列任意互补14.多莉羊是（）的结果。A.体细胞克隆B.胚胎干细胞克隆C.胚胎细胞克隆D.成纤维细胞克隆15.基因组代表一个细胞或生物体的（）A.部分遗传信息B.整套遗传信息C.可转录基因D.非转录基因16.聚合酶链反应可表示为（）A.PERB.PDRC.PCRD.BCR17.就分子结构而言，质粒是（）A.环装双链DNA分子B.环装单链DNA分子C.环装双链RNA分子D.环装双链RNA分子18.催化聚合酶链反应的酶是（）A.DNA连接酶B.RNA连接酶C.反转录酶D.TagDNA聚合酶19.重组DNA技术中，实现目的基因与载体DNA连接的酶是（）A.DNA聚合酶B.DNA连接酶C.RNA聚合酶D.RNA连接酶20.遗传信息的携带者是（）A.蛋白质B.核酸C.DNAD.RNA四、判断题并改错1．所有的酶都是蛋白质（）。并非所有的酶都是蛋白质2．真核生物基因组结构和基因表达调控方式远复杂于原核生物（）。3．酶的生物化学本质是蛋白质（）。4．自然发生的基因突变的生物突变方向是受人工控制的（）。5.限制性核酸内切酶能把核酸切割成单个的碱基（）。6.克隆载体中加入一些表达调控原件就成为了表达载体()。7.原代培养中的“代”指培养细胞的“代”数，培养物中的细胞可能经过多代分裂增殖而产生多代子细胞。（）原代培养中的“代”指细胞长满生长空间进行再次传代的“代”。8.起源于内胚层和外胚层的细胞在体外培养时都呈现上皮型。（）神经细胞属于外胚层，但属于多型细胞型。9.在细胞培养过程中，培养液颜色变黄，表明是细菌污染了。也可能是细胞生长较快产酸使培养液颜色变黄。（）10.GVBD和第一极体排出表明卵母细胞核已经成熟。（）11.精子死活对显微受精不受影响。有影响。带下受精应用活精子。（）12.体外培养细胞的去分化指细胞完全返回胚胎时期的原始细胞状态。不是返回胚胎时期的原始细胞状态，指细胞有一定的可塑性。（）13.卵母细胞周围一群特化的细胞称为卵丘细胞。（）14.卵母细胞成熟过程中，胞核成熟先于胞质成熟。（）五、解答题1、基因工程研究的理论依据是什么？答：不同基因具有相同遗传物质（DNA/RNA）；基因是可以从DNA上切割下来的；基因是可以转移的；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用的（绝少数除外）；可以通过DNA复制把遗传信息传递给下一代。2、基因工程载体的特点有哪些？答：至少有一个复制起点，因而至少可以在一种生物体中自主复制；至少有一个克隆位点，以供外源DNA插入；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；具有较小的分子量和较高的拷贝数。3.成体干细胞有哪些应用前景？答：干细胞的应用前景主要有以下几个方面：①干细胞可作为组织工程的种子细胞，用于构建有功能的组织器官以修复缺损以及用于人造器官。②用于一些某些遗传疾病的基因治疗，达到控制和治愈疾病的目的。③为新药的药理、药效、毒理及药代等研究提供细胞平台，大大减少了药物检测所需动物的数量，降低了成本，加快了新药研发的速度。4.干细胞的生物学特性有哪些？答：干细胞的生物学特性包括：①形态和生化特征：干细胞体积较小，核质比大；不同干细胞表达不同生化标记，干细胞都具有较高的端粒酶活性。②干细胞的增殖特性：干细胞增殖特性表现为缓慢性和自稳性。③干细胞的分化特性：干细胞具有多潜能的分化特性，不同干细胞分化潜能不同。干细胞还具有去分化和转分化的分化潜能。5.胚胎干细胞和成体干细胞有哪些异同点？答：相同点：成体干细胞和胚胎干性细胞一样，具有自我更新的能力，并可在适宜条件下分化形成特殊形态和特定功能的子细胞（分化潜能）。不同点：（1）两者的来源不同。这是最根本的区别。胚胎性干细胞来源于囊胚内细胞团，成体干细胞大都来源于相应的组织。（2）两者增殖能力有差别。胚胎性干细胞可无限增殖；而成体干细胞的增殖能力则很有限。（3）两者分化潜能有差别。胚胎性干细胞的分化潜能高于成体干细胞。6.质粒载体必须具备的条件是什么？答：独立复制，有选择标记，有独特的酶切位点，能转化但不扩散。7.PCR的基本原理是什么？用PCR扩增某一基因，必须预先得到什么信息？答：DNA半保留复制的原理，在体外进行变性、复性和引物延伸。至少要预先知道足够合成一对引物的靶DNA序列。8.怎样将一个平端DNA片段插入到EcoRI限制酶切位点中去？答：化学合成一些长为10bp含有EcoRI识别位点的短DNA片段，然后与待克隆片段两端连接起来，如果用EcoRI切割这种连接片段，就会产生EcoRI的单链末端，这种片段就可以插入到任何EcoRI的限制内切酶位点中。9.获取目的基因的手段有哪些？答：利用PCR或反转录PCR获得，利用人工合成获得，从基因文库中提取。10.简述体外培养细胞的生长曲线。体外培养细胞的生长曲线分为潜伏期，指数生长期，平台期和衰退期。潜伏期即细胞对接种或传代操作所致损伤的恢复期和对新的生长环境的适应期，是原代培养和传代培养开始时细胞必须经历的时期。指数生长期是细胞增生最活跃、细胞活力最旺盛的阶段。平台期(plateauphase)也称停滞期(stagnatephase)，意即细胞不再分裂增殖，细胞数量维持在某一水平上，生长活动停滞。此时细胞仍有代谢活动。衰退期不同于细胞的停滞期。处于停滞期的细胞可通过传代进行挽救，而处于衰退期的细胞以任何方法都不能阻止其向死亡方向发展。11.简述胚胎移植的基本程序。包括供体和受体的选择及饲养管理、供体超数排卵、受体同期发情处理、供体胚胎回收与质量鉴定、受体胚胎移植。六．论述题1．简述现代动物生物技术对人类社会的主要影响及其发展趋势。答：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，电子学等多学科相互渗透的综合性学科。现代生物技术的应用领域非常广泛，它对人类社会产生了巨大的影响.其应用领域包括农业,工业,医学,药物学,能源,环保,冶金,化工原料等各个方面。可举例说明，如我们的医药卫生和诊断检测试剂、疫苗和扎UN基因产品。现代生物技术是一把双刃剑，它在给人类带来种种好处的同时，也可能给人类带来安全隐患以及对人类社会的伦理、道德、法律等方面带来冲击。人们需要在充分尊重科学的前提下，理性的合理运用现代生物技术。2.试述什么是细胞冷冻保存的冷冻保护剂？冷冻保护剂分哪两类，各有何特点？细胞冷冻保存的冷冻保护剂包括渗透性保护剂和非渗透性保护剂两类。渗透性保护剂主要包括甘油、DMSO、乙二醇、乙酰胺和甲醇等。其中，甘油和DMSO是细胞冻存中最常用的两类冷冻保护剂。渗透性保护剂的分子量一般较小，易溶于水，易于结合水分子，易穿透细胞膜，进入细胞内部，从而可以：（1）降低细胞的冰点；（2）提高细胞膜对水的通透性。冻存时，促进细胞内水分渗出细胞外，从而减少胞内冰晶的形成。复苏时，促进胞外水分进入细胞，缓解渗透性肿胀引起的损伤；（3）稀释细胞内外未结冰溶液中电解质的浓度，从而减少溶质损伤。使用渗透性冷冻保护剂时，必须要将细胞的冻存悬液置4℃预冷30～60min，使保护剂充分渗透到细胞内部，以达到细胞内外保护剂浓度的平衡。非渗透性冷冻保护剂一般是些大分子物质，不能渗透到细胞内部。该类保护剂主要包括聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）、蔗糖、聚乙二醇、葡聚糖（dextran）、白蛋白（albumin）及羟乙基淀粉（hydroxyethylstarch，HES）等。这类物质不能进入细胞内部，但能溶于水，可稀释细胞外电解质的浓度，从而减少溶质损伤。另外，这些大分子物质可结合水分子，降低细胞外自由水的含量，减少胞外冰晶的形成。3.试述动物超数排卵的原理。卵泡的发生与母畜的发情周期类似,也