《生命科学与生物技术导论》思考题

《生命科学与生物技术导论》思考题1.简述生命的基本特征（1）化学成分的同一性从元素成分看，都是由C、H、O、N、P、S、Ca等元素构成的；（2）严整有序的结构生命的基本单位是细胞，细胞内的各结构单元（细胞器）都有特定的结构和功能。（3）新陈代谢，4）生长特性，（5）遗传和繁殖能力，（6）应激能力，（7）进化，2.举出几例生命科学领域所取得的有影响的成就。20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展，特别是分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。健康服务。70年代后，分子生物学的发展，以基因工程。1.1859年，达尔文发表《物种起源》2.1965年中国科学家人工合成结晶牛胰岛素3.1978年，世界第一例“试管婴儿”在英国诞生4.1997年，克隆羊多利诞生5.2003年，人类基因组计划顺利完成3.举出几个方面生命科学领域发展的主要热点。A.分子生物学B.遗传学遗传学比分子生物学更具有自己独立的学科体系。但现代遗传学与分子生物学是不可分割、相互交叉的两个学科，且很难截然分开。有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学C.细胞生物学D．发育生物学4.生命科学与生物技术对社会发展有何作用？一、人与自然关系道德价值的现实基础人与自然关系的道德价值，是指人们在处理与自然关系问题上人的意识和行为具有的道德意义。第一，人是自然界的产物。第二，自然界是人类社会存在和发展的必要条件。第三，人通过自己的劳动与自然界发生联系，并协调与自然的关系。5.原核细胞与真核细胞有哪些主要区别？动物细胞和植物细胞有哪些主要区别？请列出三个细胞工程的应用实例。真核细胞与原核细胞的主要区别是：①真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核。②真核细胞的转录在细胞核中进行，蛋白质的合成在细胞质中进行，而原核细胞的转录与蛋白质的合成交联在一起进行。③真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。④真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。⑤真核细胞在细胞周期中有专门的DNA复制期（S期）；原核细胞则没有，其DNA复制常是连续进行的。⑥真核细胞的有丝分裂是原核细胞所没有的。⑦真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。⑧真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。⑨真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。⑩真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链。11真核生物细胞较大，一般10~100纳米，原核生物细胞较小，大约1~10纳米。12真核生物一般含有细胞器（线粒体和叶绿体等），原核生物的细胞器没有膜包裹。13真核生物新陈代谢为需氧代谢（除了amitochondriats)，原核生物新陈代谢类型多种多样。14真核生物细胞壁由纤维素或几丁质组成，动物没有细胞壁，原核生物真细菌中为肽聚糖。15真核生物动植物中为有性的减数分裂式的受精、有丝分裂，原核生物通过一分为二或出芽生殖、裂变。16真核生物遗传重组为减数分裂过程中的重组，原核生物为单向的基因传递。17真核生物鞭毛为卷曲式，主要由微管蛋白组成，原核生物鞭毛为旋转式，由鞭毛蛋白组成。18真核生物通过线粒体进行呼吸作用，原核生物通过膜进行呼吸作用。19真核生物在进化上是单源性的，都属于三域系统中的真核生物域，另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性，因此有时也将这两者共同归于Neomura演化支。6.癌细胞有哪些特征？⑴无限增殖在适宜条件下，癌细胞能无限增殖，成为“不死”的永生细胞。正常细胞都具有一定的最高分裂次数，如人的细胞一生只能分裂50～60次。然而癌细胞却失去了最高分裂次数。⑵接触抑制现象丧失⑶癌细胞间粘着性减弱⑷易于被凝集素凝集癌细胞繁殖⑸粘壁性下降7.什么是单克隆抗体技术？产生单克隆抗体的细胞有什么特点？抗体主要由B淋巴细胞合成。每个B淋巴细胞有合成一种抗体的遗传基因。动物脾脏有上百万种不同的B淋巴细胞系，含遗传基因不同的B淋巴细胞合成不同的抗体。当机体受抗原刺激时，抗原分子上的许多决定簇分别激活各个具有不同基因的B细胞。被激活的B细胞分裂增殖形成该细胞的子孙，即克隆由许多个被激活B细胞的分裂增殖形成多克隆，并合成多种抗体。如果能选出一个制造一种专一抗体的细胞进行培养，就可得到由单细胞经分裂增殖而形成细胞群，即单克隆。单克隆细胞将合成一种决定簇的抗体，称为单克隆抗体。单克隆抗体的特点：一是特异性，针对特定的单一抗原表位，它具有高度的特异性，抗肿瘤抗体药物的研究表明，其特异性主要表现为特异性结合、选择性杀伤靶细胞、体内靶向性分布以及具有更强的疗效。二是多样性，主要表现在靶抗原的多样性、抗体结构的多样性、作用机制的多样性等方面。三是定向性，抗体药物可以定向制造，就是根据需要制备具有不同治疗作用的抗体药物。8.什么是干细胞？干细胞能做什么？干（gàn）细胞即为起源细胞。简单来讲，它是一类具有多向分化潜能和自我复制能力的原始的未分化细胞，是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。干细胞在形态上具有共性，通常呈圆形或椭圆形，细胞体积小，核相对较大，细胞核多为常染色质，并具有较高的端粒酶活性。干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程等各种生物技术的快速发展，按照一定的目的，在体外人工分离、培养干细胞已成为可能，利用干细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源，这将成为干细胞应用的主要方向。9.植物体细胞杂交与动物克隆有什么区别？【植物体细胞杂交】是指用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。植物体细胞杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。去除细胞壁的常用方法是酶解法，即用纤维素酶和果胶酶等分解植物细胞的细胞壁。第二步是将两个具有活力的原生质体放在一起，通过一定的技术手段进行人工诱导实现原生质体的融合。常用的诱导方法有两大类：物理法和化学法。物理法是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。第三步是将诱导融合得到的杂种细胞，和植物组织培养的方法进行培育，就可以得到杂种植株。植物体细胞杂交的最大优点是可以克服植物远缘杂交不亲和的障碍，大大扩大了可用于杂交的亲本基因组合的范围。【动物克隆】动物克隆技术分胚胎克隆和体细胞克隆。相比而言，体细胞克隆的难度更大，它是从成年动物身体上取一点组织，分离出一个个细胞，将细胞核移植到去核的卵子内构成克隆胚胎，然后再将其移植到动物受体内妊娠产子。成熟的动物克隆技术的应用极为广泛，用于生物学、畜牧学、畜医学和医学实验，可提高实验结果的准确性；用于复制转基因动物，可克服有性繁殖的基因缺陷；用于动物遗传资源保存，可缩小或取代保种群体；用于复制珍奇濒危动物，可使野生动物保护变被动为主动；用于克隆皮肤、血液和心、肾、肝、肺等人类器官，将为人类医学和健康带来革命性的变化。10.什么是基因？现代对基因的概念认识有何发展？基因（遗传因子）是遗传的基本单元，是DNA或RNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。也通过突变改变这自身的缔合特性，储存着生命孕育、生长、凋亡过程的全部信息，通过复制、转录、表达，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。分子遗传学关于基因的概念：分子遗传学的发展揭示了遗传密码的秘密，使基因的概念落实到具体的物质上，即基因在DNA分子上，一个基因相当于DNA分子上的一定区段，它携带有特定的遗传信息。这类遗传信息或被转录为RNA，包括信使RNA、转移RNA、核糖体RNA；或者信使RNA被翻译成多肽链。另一方面，在精细的微生物遗传分析中查明，基因并不是不可分割的最小单位，而是远为复杂得多的遗传和变异的单位。随着现代遗传学的发展，在分子水平上，根据重组、突变和功能将基因分成3个单位：（1）突变子：就是指性状突变时产生突变的最小单位。一个突变子可以小到只有一个碱基对；（2）重组子：就是指性状重组时，可交换的最小单位。一个交换子可以只包含一个碱基对；（3）顺反子：表示一个起作用的单位，基本符合通常所述的基因的大小或略小。它包括它包括一段DNA与一个多肽链合成相对应，平均为500-1500个碱基对。经典遗传学作为结构单位的基因，实际上包含大量的突变子或重组子。经典遗传学认为基因是最小的结构单位已经不能成立了，然而关于基因是一个功能单位的概念仍然是正确的。基因的概念是（1）可转录一条完整的RNA分子，或编码一条多肽链；（2）功能上被顺反测验或互补测验所规定。也就是说，基因相当于一个顺反子，包含许多突变子和重组子。11.请说说人类基因组计划的意义和影响？1、HGP对人类疾病基因研究的贡献人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。健康相关研究是HGP的重要组成部分，1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。2、HGP对医学的贡献基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。3、HGP对生物技术的贡献（1）基因工程药物：分泌蛋白（多肽激素，生长因子，趋化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受体。（2）诊断和研究试剂产业：基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型。（3）对细胞、胚胎、组织工程的推动：胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。4、HGP对制药工业的贡献筛选药物的靶点：与组合化学和天然化合物分离技术结合，建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计：基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。个体化的药物治疗：药物基因组学。5、HGP对社会经济的重要影响生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物（如减肥药，增高药）6、HGP对生物进化研究的影响生物的进化史，都刻写在各基因组的“天书”上；草履虫是人的亲戚——13亿年；人是由300～400万年前的一种猴子进化来的；人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自于非洲，距今20万年——第二次“走出非洲”？12.简述基因的定义以及基因工程的操作步骤。举例说明基因工程在医药、农业、环境方面的应用。基因（遗传因子）是遗传的物质基础，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。人类大约有几万个基因，储存着生命孕育生长、凋亡过程的全部信息，通过复制、表达、修复，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。基因是生命的密码，记录和传递着遗传信息。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它同时也决定着人体健康的内在因素，与人类的健康密切相关。①．从细胞和组织中分离DNA；②．限制性内切酶酶切DNA分子，制备DNA片段；③．将酶切DNA分子与载体DNA连接，构建能在宿主细胞内自我复制的重组DNA分子；④．把重组DNA分子导入宿主受体细胞，复制；⑤．重组DNA随宿主细胞的分裂而分配到子细胞