生物技术概论

1《生物技术概论》复习重点一、名词解释1．生物技术（biotechnology）生物技术（biotechnology），也称生物工程(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，利用生物体或其体系或他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．细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。3.载体分子克隆载体是一类可供外源DNA插入并携带重组DNA分子进入适当宿主细胞的DNA分子。4.培养基培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质的混合物。5.基因文库将大分子量的染色体组DNA分子经酶切形成大小合适的DNA片段群，或是经过反转录合成不同大小适合于基因克隆的cDNA分子群体，连接到载体分子上，转入受体细胞后得到的克隆的集合体，叫基因文库。6.DNA变性与复性变性：在高温及强碱条件下，双链DNA分子氢键断裂，两条链完全分离，形成单链DNA分子复性：降低温度、pH及增加盐浓度可使变性的DNA分子重新形成天然的DNA7.重叠基因随着DNA核苷酸序列测定技术的发展，人们已经在一些噬菌体和动物病毒中发现，不同核苷酸序列是彼此重叠的，称这样的两个基因为重叠基因（overlappinggenes）,或嵌套基因（nestgene）8.植物组织培养是指从有机体内取出组织或细胞，在体外进行培养，使之生存或生长成组织。9.限制性内切酶限制性内切酶是一类能够识别双链DNA分子中的某种核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核酸内切酶。10.断裂基因在基因编码序列中有与氨基酸编码无关的DNA间隔序列，使一个基因分隔成不连续的若干区段11.多克隆位点DNA载体序列上人工合成的一段序列，含有多个限制内切酶识别位点。能为外源DNA提供多种可插入的位置或插入方案。12.PCR聚合酶链式反应（polymerasechainreaction,PCR），也称为DNA扩增2PCR技术的原理并不复杂，实质为体内DNA复制的体外模拟。当双链DNA变性为单链后，DNA聚合酶以单链DNA为模板，并利用反应混合物的四种dNTPs，以与模板互补的核苷酸为引物，合成新生的DNA互补链。13.发酵工程发酵工程属于生物技术的下游技术，是工业化大规模培养细胞、生产生物制品的一种技术。14．细胞融合细胞融合（cellfusion）又称细胞杂交（cellhybridization），是指两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程15．基因工程是指按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子），在体外构建杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录、表达的操作16.克隆作名词时指含有某目的DNA片段的重组DNA分子或含有该重组分子的无性繁殖系.作动词时是指基因的分离与重组过程。17.转基因动物是通过基因工程技术将外源的目的基因导入生殖细胞或早期胚胎，并整合到受体细胞的基因组中，发育形成所有细胞都含有目的基因的动物个体。18.细胞核移植利用显微操作技术将细胞核与细胞质分离，然后再将不同来源的核与质重组，形成杂种细胞。19.胚胎工程以生殖细胞和胚胎细胞为对象进行的操作，主要技术包括体外受精、胚胎切割、胚胎移植等。20.cDNA文库通过一系列的酶催作用，使总poly(A)mRNA制剂转变成双链cDNA群体，并插入到适当的载体分子上，然后再转化给大肠杆菌寄主菌株的细胞内。如此便构成了包含产所有基因编码的cDNA文库（cDNAlibrary)。21.脱分化离体培养条件下，一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生组织细胞状态或胚性细胞的状态的过程就是细胞脱分化22.细胞分化由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程称为细胞分化23.干细胞是动物体内具有分化潜能，并能自我更新的细胞，分为胚胎干细胞和组织干细胞。24.组织工程是在干细胞的基础上发展起来的，将干细胞与材料科学相结合，将自体或异体的干细胞经体外扩增后种植在预先构建好的聚合物骨架上，在适宜的生长条件下干细胞沿聚合物骨架迁移、铺展、生长和分化，最终发育具有特定形态及功能的工程组织。25.单克隆抗体26.同裂酶3指来自不同有机体，识别切割相同序列的一组酶27.同尾酶是与同裂酶对应的一类限制酶，它们虽然来源各异，识别的靶子序列也各不相同，但都产生出相同的粘性末端。28．转化严格是指感受态的大肠杆菌细胞捕获和表达质粒载体DNA分子的生命过程。29．转染是专指感受态的真核细胞捕获和表达病毒载体DNA分子的生命过程。30．多能性指胚胎干细胞可以分化成各种不同的细胞类型并参与到发育过程中，一个基本的标准是胚胎干细胞具有向三个胚层分化的能力31．全能性是指单个细胞在一定条件下分化发育成为完整个体的能力。32．细胞系指由初代培养产生的能进行无限次传代培养的细胞群。33．细胞株通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得具有特殊性质或标志物的培养物称为细胞株（CellStrain），也就是说，细胞株是用单细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细胞增殖形成的细胞群。二、简答题1．基因工程的概念及主要研究内容。基因工程是指按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子），在体外构建杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录、表达的操作其特征是可跨越天然物种屏障，可按照主观愿望创造新的生物品种。基因工程以称DNA重组技术，基因最大特点是分子水平上的操作，细胞水平上的表达。基因工程的实施包括四个必要条件：工具酶、基因、载体、受体细胞研究内容目的基因的DNA片段的获得体外将外源DNA片段连接到载体分子上重组DNA分子转入受体细胞一起繁殖含重组体的受体细胞克隆的筛选目的基因的进一步分析研究。外源基因的表达和产物的分离纯化2．何谓PCR？简述他的原理和步骤。PCR法是聚合酶链式反应（polymerasechainreaction,PCR），也称为DNA扩增反应体系构成：（1）DNA模板(template)（2）引物（primer）（3）dNTPs（ATP/GTP/CTP/TTP）4（4）DNA聚合酶（特殊耐高温的）PCR的原理PCR技术的原理并不复杂，实质为体内DNA复制的体外模拟。当双链DNA变性为单链后，DNA聚合酶以单链DNA为模板，并利用反应混合物的四种dNTPs，以与模板互补的核苷酸为引物，合成新生的DNA互补链。PCR的步骤：高温变性，低温退火及适温延伸三个步骤循环周期的多次重复3.简述基因组文库和cDNA文库有何不同。1.材料不同，基因组文库以基因组为材料，cDNA文库以mRNA为材料2.基因组文库包括全部遗传信息，cDNA文库反应是一定发育时期的遗传信息3.基因组文库包括中编码基因包括内含子和外显子，cDNA文库的克隆不包含内含子的功能4.DNA重组的连接方法主要有哪几种，它们各自有什么优点与不足？（一）黏性末端DNA分子间的连接1.一种限制性内切酶酶切位点的连接2.不同限制性内切酶酶切位点的连接（二）平末端的连接1.可用T4DNA连接酶连接平末端,但连接效率较低，为粘性末端的1%2.将平末端处理成粘性末端后再进行连接（三）平末端变粘性末端的方法1.同聚物加尾法缺点：无法在尾巴处（原位）进行切割2.衔接物连接法优点：兼具同聚加尾法和粘性末端法各自的优点可以根据实验需要设计不同RE识别位点的衔接物，并可大量制备，从而大提高平齐末端DNA片段的连接效率。可实现外源片段定向克隆。缺点：基因内部有相同酶位点时，酶切会把该基因切断，从而给后续的亚克隆和其他操作带来麻烦。5.基因工程中主要的工具酶有哪些，他们的作用是什么？限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子中的某种核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核酸内切酶。连接酶：连接作用是通过DNA连接酶在体内或体外作用而完成的。这种酶催化DNA上裂口两侧（相邻）核苷酸裸露的3’羟基和5’磷酸之间形成共价结合的磷酸二酯键，使原来断开的DNA裂口重新连接起来。修饰酶：1DNA聚合酶：通过缺口转移法制备分子杂交中的探针2Klenow酶：主要用途:1.将粘性末端制备为平末端,2.对具有3’隐蔽末端的DNA片段作末端放射性标记,3.cDNA克隆中第二链cDNA的合成,4.DNA序列的测定.3T4DNA聚合酶,：主要用途:1.将任何形式的双链DNA端制备成平末端的双链DNA,2.对双链DNA3’末端的作末端标记.4T7DNA聚合酶和修饰的T7DNA聚合酶,：多用于DNA测序中5aqDNA聚合酶：在较宽的温度范围内都保持着催化能力，一次加酶即可满足PCR反应全过程的需要。56.什么是载体？载体的特点。基因工程中常用的载体有哪些，他们分别有什么特点？分子克隆载体是一类可供外源DNA插入并携带重组DNA分子进入适当宿主细胞的DNA分子。载体特点：1.至少有一个复制起点，因而至少可在一种生物体中自主复制。2.至少应有一个克隆位点，以供外源DNA插入。3.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常用的载体：质粒载体（plasmid)λ噬菌体的衍生物柯斯质粒病毒载体和人工染色体载体质粒载体：①染色体外能够自主复制的双链闭合环状DNA分子。本身大小为1-200kb，可容纳外源插入片段大小10kb左右，不超过15kb。②能自主复制，是能独立复制的复制子（autonomousreplicon）。③质粒对宿主生存并不是必需的。λ噬菌体的衍生物：噬菌体是一类细菌病毒的总称。λ噬菌体载体，线性双连DNA分子，本身48.5kb，可容纳10-20kb外源基因。其左右两端各有一个12核苷酸组成的5`突出的粘性末端，称为cos位点。柯斯质粒：具λ噬菌体特点，具有质粒DNA的特性，高容量的克隆能力，具有与同源序列的质粒重组的能力。广泛用于基因组文库建立。7.理想质粒载体必备的条件？（1）分子量尽量小，（2）应最大限度的具有各种常用RE的单一酶切位点多克隆位点（MCS），是包含多个（最多20个）限制性酶切位点的一段很短的DNA序列。（3）具两种以上的选择标记基因；（4）缺失mob基因（5）易导入宿主细胞并复制和表达。7.细胞工程的概念、主要研究内容及其特点。概念细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术，狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。研究内容：根据研究生物类型不同，细胞工程可分为植物细胞工程、动物细胞工程、微生物细胞工程。根据实验操作对象可分为：细胞、组织、器官培养；细胞融合；细胞核移植；染色体操作；体细胞诱变；转基因生物等。以细胞工程为基础，发展派生了不少以工程冠名的新领域：组织工程，胚胎工程，染色体工程。组织工程是应用细胞生物学和工程学原理，将人体某部分组织细胞种植和吸附在一种生物材料的支架上进行人工培养繁殖、扩增，然后移植到人体内所需要的部位，从而达到器官修复的或再造的治疗目的的一种技术。染色体工程把单个的染色体或染色体组转入或移出受体细胞，从而形成新的染色体组合和遗传构成。胚胎工程以生殖细胞和胚胎细胞为对象进行的操作，主要技术6包括体外受精、胚胎切割、胚胎移植等。转基因动物是通过基因工程技术将外源的目的基因导入生殖细胞或早期胚胎，并整合到受体细胞的基因组中，发育形成所有细胞都含有目的基因的动物个体。将目的基因在器官或组织中进行特异性高表达的转基因动物称为动物生物反应器。转基因植物转基因植物的置备比转基因动物相对简单。通过基因工程技术将外源的目的基因导入植物细胞后直接进行诱导培养就可以再生出转基因植株。当这