食品生物技术-LR

食品生物技术-LR食品生物技术1、名词解释1.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，形成重组体，然后再把重组体引入宿主细胞中得以高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。2.限制性内切酶：是一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并在合适的反应条件下使每条链一定位点上的磷酸二酯键断开，产生具有3‘-OH基团和5’-P基团的DNA片段的内切脱氧核糖核酸酶。3.DNA连接酶：能将两段DNA拼接起来的酶称为DNA连接酶。4.DNA聚合酶：具有催化DNA体外合成反应作用的酶称为DNA聚合酶。5.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。6.基因重组：利用限制性内切酶和其他一些酶类，切割和修饰载体DNA和目的基因，并将二者连接起来的过程。7.感受态细胞:能够吸收游离DNA片段的细菌细胞称为感受态细胞。8.功能食品:是指具有与生物防御、生物节律调整、防止疾病、恢复健康等有关的功能因素,经设计加工,对生物体有明显调整功能的食品。9.细胞全能性：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称为细胞全能性。10.细胞融合：是指不同的细胞在离体条件下接触，用无性的方法使其成为一体而产生杂种细胞的技术。11.操纵子：是指原核生物DNA上基因的一种组织形式，包括功能上相关的几个蛋白基因和一个共同的调控区域。它们是调节基因（R）、启动基因（P）、操纵基因（O）和结构基因（S）。12.固定化酶：是指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。13.菌种复壮：指菌种的生产形状尚未衰退以前，经常有意识地进行纯种分离和生产形状的测定，菌种的性能逐步提高。14.萃取：利用物质在互不相溶的两相之间溶解度的不同而使物质得到纯化或浓缩的方法。15.反萃取：调节水相条件，将目标产物从萃取相转入水相的萃取操作16.细胞系：指起始于第一次传代时的初始培养物，它由初始培养中的许多细胞系列所组成。17.原代细胞：是指从机体取出后初次培养的细胞，也有人把培养的第一代细胞与传10代以内的细胞统称为原代细胞。18.发酵动力学：以化学热力学和化学动力学为基础，研究发酵过程中细胞生长、基质消亡、产物生成的动态平衡及其内在规律。发酵动力学研究内容：细胞生长和死亡动力学，基质消耗动力学，氧消耗动力学，产物合成和降解动力学，二氧化碳生成和代谢热生成动力学。二、填空1.DNA提取步骤：材料的准备、裂解细胞、分离和纯化DNA。2.天然DNA的分类与存在形式：染色体DNA、质粒DNA、病毒和噬菌体DNA、线粒体和叶绿体DNA。3.DNA提取的方法主要有：CTAB法和SDS法。4.多数限制酶的识别序列由6个核苷酸对组成。5.凝胶电泳显色利用荧光染料：溴化乙锭（EtBr）。6.限制性内切酶识别序列的共同规律：呈回文结构7.目前常用的DNA连接酶有：大肠杆菌DNA连接酶和T4连接酶。8.常用的DNA聚合酶：大肠杆菌DNA聚合酶、T4DNA聚合酶、T7DNA聚合酶、耐热DNA聚合酶和反转录酶等。9.体外培养的动物细胞可分为：原代细胞和传代细胞。10.细胞融合的方法：生物学法、化学融合剂法、电融合法。11.根据研究和解决问题的手段不同，酶工程可分为：化学酶工程和生物酶工程。12.基因对酶生物合成的调节控制有三种模式：即分解代谢物阻遏作用、酶合成的诱导作用以及酶合成的反馈阻遏作用。13.固定化方法大致可分为四类，即吸附法、共价结合法、交联法和包埋法。14.习惯上将发酵过程释放的净热量称为发酵热，分为：生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热。15.下游工程的基本路线：预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化、成品加工。16.，常用的细胞破碎方法可以分为两类：机械类包括高速珠磨破碎法、高压匀浆破碎法、超声波破碎法等，非机械类包括化学渗透法，酶溶破碎法等。17.在液液萃取中，根据萃取剂的种类和形式的不同又分为：有机溶剂萃取（简称溶剂萃取）、双水相萃取和反胶团萃取等。18.溶剂萃取的关键是萃取溶剂的选择，而选择的依据是“相似相溶”的原则。即分子结构相似和分子间相互作用力相似。19.常用的交联剂：戊二醛20.动物细胞的培养方法：悬浮培养、贴壁培养、固定化培养3、大题1.DNA重组实验通常包括几个步骤①提取供体生物的目的基因（或称外源基因），通过限制性内切酶、DNA聚合酶连接到另一个载体的DNA分子上（克隆），形成一个新的重组DNA分子；②将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制和保存，这个过程称为转化；③对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定；④对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外源基因是否表达。2.基因工程的理论基础①不同基因具有相同的物质基础:具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片段；②基因是可切割的：大多数基因彼此之间存在着间隔序列；③基因是可以转移的：基因可在不同生物之间转移，或在染色体DNA上移动；④多肽与基因之间存在对应关系：普遍认为，一种多肽就有一种相应的基因；⑤遗传密码是通用的：一系列三联密码子同氨基酸之间的对应关系，在所有生物中都是相同的；⑥基因可通过复制把遗传信息传递给下一代：经重组的基因一般来说是能传代的。3.基因工程操作分为四个步骤①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运载体；②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；③把重组体引入宿主细胞；④筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。4.DNA的提取基本步骤①材料的准备一般来说，DNA提取要选用DNA含量丰富、杂质含量少的材料或组织。（大肠杆菌，植物，动物肝脏）②裂解细胞细胞裂解的好坏直接关系到能否提取到DNA以及DNA得率高低和质量。（原核生物，真核生物组织）③分离和纯化DNA细胞裂解后，需要将DNA和其他物质分离开来，并且纯化所需要的DNA分子。5.理想的基因工程载体应具备的特征①能在宿主细胞内进行独立和稳定的DNA自我复制。在外源DNA插入其DNA之后，仍能保持稳定的复制状态和遗传特性。②易于从宿主细胞中分离，并进行纯化③在其DNA序列中有适当的限制性内切酶单一酶切位点。这些位点位于DNA复制的非必需区内，可以在这些位点上插入外源DNA，但不影响载体自身DNA的复制④)具有能够直接观察的表型特征（有报告基因），在插入外源DNA后，这些特殊可以作为重组DNA的标志。6.PCR反应分三步完成①第一步——变性，90℃高温下，使混合物的DNA片断因变性而成单链。②第二步——退火，50℃温度下，引物DNA结合在适于配对的DNA片断上。③第三步——延伸，70℃温度下，由合成酶（DNA高温聚合酶）催化，从引物开始合成目的基因DNA。7.一个完整的PCR的反应体系应具备以下条件：①要有与被分离目的DNA双链两端序列相互补的DNA引物（约20个碱基）。②具有热稳定性的酶；③dNTP；④作为模版的目的DNA序列；⑤反应缓冲液。8.构建一种质粒载体，对质粒通常有以下几方面的要求：①质粒载体的相对分子质量应尽可能小；（为什么？）质粒转化受体细胞同质粒DNA分子大小相关，小分子质粒的转化率较高。另一方面，低分子质量的质粒往往含有较高的拷贝数，这有利于质粒DNA的制备。②应该有用来克隆外源DNA的单一的限制性内切酶识别位点；③应该有一个或多个选择标记基因；④具有复制起点。9.一个成功的悬浮细胞培养体系必须满足的基本条件①是悬浮培养物分散性良好，细胞团较小；②是均一性好，细胞形状和细胞团大小大致相同，悬浮系外观为大小均一的小颗粒，在倒置显微镜下观察为体积和形状大致相同的细胞团；③是生长迅速，悬浮细胞的量一般2-3天甚至更短时间便可增加一倍。10.在建立悬浮细胞系时需注意以下事项：①选择合适的外植体；②诱导疏松易碎的愈伤组织；③选择合适的培养基和培养条件；④培养液的灭菌：一般采用高温高压灭菌，但过滤灭菌的培养基更适合悬浮细胞的生长。⑤悬浮培养：开始进行悬浮培养时，取疏松易碎的愈伤组织放入盛有液体培养基的三角瓶中，在摇床上黑暗或弱光培养。⑥悬浮细胞的继代与选择：培养过程中需弃去大块细胞团或愈伤组织块，保留小细胞团，直到得到均一的悬浮系为止。11植物原生质体的制备①取材与除菌：取活跃生长的器官和组织较脏的外植体要肥皂水清洗再以清水洗2-3次，再浸入70%酒精消毒，用3%次氯酸钠处理。最后用无菌水漂洗数次，并用无菌滤纸吸干。②酶解：为除去植物细胞的细胞壁，需经酶解。反应液转绿是酶解成功的一项重要指标，说明已有不少原生质体游离在反应液中。③分离：在反应液中除了大量的原生质体外，还有一些残留的组织块和破碎的细胞。为取得高纯度的原生质体需进行原生质体的分离。可采用过滤法、低速离心法或比重漂浮法。④洗涤：刚分离得到的原生质体往往还含有酶及其他不利于原生质体培养、再生的试剂，需用新的原生质体培养液离心洗涤2-4次。⑤鉴定：确认是否已获得原生质体。比如放入低渗溶液中，很容易胀破的就是原生质体，也可用荧光增白剂染色后在紫外显微镜下观察。12.微生物发酵生产法的优点①酶的品种齐全；②酶的产量高；③生产成本低；④便于提高酶制品的获得率。13.作为酶制剂的生产菌必须考虑以下要求：①安全可靠；不能是致病菌；②不易退化，不易感染噬菌体；③产酶量高，而且最好产生胞外酶，以利于酶产品的分离纯化；④能利用廉价的原料，发酵周期短，易培养。14.发酵方法与发酵条件（1）酶的发酵生产根据细胞培养方式的不同，可分为固体培养发酵、液体培养发酵。①固体发酵法：以麸皮、米糠为基本原料，加无机盐和适量水分进行一种微生物培养。优点是设备简单，操作方便。缺点是缺点是劳动强度较大，原料利用率较低，生产周期较长。②液体发酵法：利用合成的液体培养基在发酵灌内进行搅拌通气培养，是目前酶发酵生产的主要方式。液体发酵又可以分为间歇发酵和连续发酵。（2）发酵条件的控制：①培养基的组成；②通风量、培养温度一般来说低于生长温度下产酶量高；③酸碱度；④掌握适宜酶的回收期时间15.酶的分离纯化和应该注意的问题（1）酶的分离提纯包括三个基本环节①抽提，即把酶从原材料转入溶剂中来制成酶溶液；②纯化，即把杂质从酶溶液中除掉或从酶溶液中把酶分离出来；③制剂，即将酶制成各种剂型。（2）酶的分离纯化工业中应注意的问题：①根据酶本身的特征，在分离纯化过程中还必须要注意防止酶变性失活。除少数情况下，所有操作必须在低温下进行；大多数酶在pH<4或pH>10条件下不稳定，故不能过酸过碱；动作要尽量轻柔，防止泡沫的形成；由于重金属能引起酶失活、有机溶液能使酶变性、微生物污染和蛋白酶能使酶分解，故必须予以防止。②在不破坏酶的条件下可以使用各种“激烈”的手段③工作过程中，从原材料开始每步都必须检测酶活性16.固定化对酶稳定性的影响①热稳定性增加，保藏稳定性增加；②在蛋白质变性剂中的稳定性增加；③固定化减轻蛋白酶的破坏作用；④半衰期延长。17.酶传感器的结构、工作原理，制备及性能（1）酶传感器结构：是以固定化酶作为感受器，以基础电极作为换能器的生物传感器。分类：可分为电极密接型和液流系统型.（2）工作原理：是以固定化酶作为感受器，以基础电极作为换能器的生物传感器。把酶电极插入待测溶液中，此时固定化酶专一地催化混合物中目的物质发生化学反应，产生某种离子或气体等电极活性物质（生化信号），产生的信息继而被相应的换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。（3）制备酶传感器的一般步骤①选择酶，选择能专一催化目的物质发生化学反应的酶②酶与固相载体结合成固定化酶；③选择基础电极（4）酶传感器的性能①稳定性，酶电极的稳定性可以用时间和使用次数来表示；②响应特性，从酶电极插入被测试样品到获得稳定测定值的点型号所需要的时间，称为响应时间；③恢复时间；④测量范围；⑤测定中的干扰18.温度对发酵的影响①温度对微生物生长的影响；②温度对产物合成的影响；③温度对培养液物理性质的影响温度通过影响氧在培养液中的溶解度、氧传递速度等因素，进而影响到微生物细胞的生长19.引起发酵液PH上升和下降的因素（1）上升：①培养基中的碳氮比例失衡，氮源过多，氨基氮释放导致pH上升②存在生理碱性物质；③中间补料时，氨水或尿素等碱性物质加入过多。（2）下降：①培养基中的碳氮比例不当，碳源过多；②消泡油加的过多；③微生物生理酸性物质的存在，pH下降。20.发酵过程中污染杂菌和噬菌体的原因以及处理方法原因：①种子污染（斜面、砂土管、安培瓶）；②灭菌不彻底；③空气带菌；④设备渗漏⑤操作不合理、管理不善。处理方法：①种子罐染菌：立即用高压蒸汽灭菌后排放掉。②发酵罐染菌：一是加入适量的杀菌剂。例如：抗生素；二是降低培养温度或控制补料量来控制杂菌的生长速度，或者提前放罐③噬菌体的处理：发酵早期感染加热至60℃，中后期感染，杀菌后废弃或者提前放罐。21.发酵液的预处理（1）加热升温法升高温度可以有效降低液体黏度，提高过滤效率。注意事项：①加热温度和时间必须控制在不影响目的产物活性的范围内。②防止加热导致的细胞溶解，胞内物质外溢，增加发酵液的复杂性和随后的产物分离纯化。（2）凝聚与絮凝原理：有效地改变菌体细胞和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使其凝聚成较大的颗粒，便于过滤。适用于菌体细小且黏度大的发酵液的预处理。①凝聚：在中性盐的作用下，由于胶体粒子之间双电子层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定出现聚集的现象。（试剂：硫酸铝，氯化铝，碳酸镁等）②絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在的情况下，基于架桥作用，使胶粒形成絮凝团的过程。（试剂：聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，海藻酸钠等）（3）调节发酵液pH对于氨基酸、蛋白质等两性物质，在等电点下，溶解度最小，因此可利用此特性分离或除去两性物质。由于大多数蛋白质的等电点都在酸性范围内（pH4.0-5.5），利用酸性试剂来调节发酵液pH使之达到等电点，可除去蛋白质等两性物质。22.超临界二氧化碳流体萃取（1）基本原理：①较低温度下