生物技术导论期末开卷考试知识点整理

生物技术导论期末开卷考试知识点整理

1.如何从一片嫩叶经组织培养培育出众多的完整植株？

（1）准备阶段

查阅相关文献，根据已成功培养的相近植物资料，结合实际制订出切实可行的培养方案。然后根据实验方案配制适当的化学消毒剂以及不同培养阶段所需的培养基，并经高压灭菌或过滤除菌后备用。

（2）外植体选择与消毒

选择合适的部位作为外植体，采回后经过适当的预处理，然后进行消毒处理。将消毒后的外植体在无菌条件下切割成一定大小的小块，或剥离出茎尖，挑出花药，接种到初代培养基上。

（3）初代培养

接种后的材料置于培养室或光照培养箱中培养，促使外植体中已分化的细胞脱分化形成愈伤组织，或顶芽、腋芽直接萌发形成芽。然后将愈伤组织转移到分化培养基分化成不同的器官原基或形成胚状体，最后发育形成再生植株。

（4）继代培养

分化形成的芽、原球茎数量有限，采用适当的继代培养基经多次切割转接。当芽苗繁殖到一定数量后，再将一部分用于壮苗生根，另一部分保存或继续扩繁。进行脱毒苗培养的需提前进行病毒检测。

（5）生根培养

刚形成的芽苗往往比较弱小，多数无根，此时可降低细胞分裂素浓度或不加，提高生长素浓度，促进小苗生根，提高其健壮度。

（6）炼苗移栽

选择生长健壮的生根苗进行室外炼苗，待苗适应外部环境后，再移栽到疏松透气的基质中，注意保温、保湿、遮荫，防止病虫危害。当组培苗完全成活并生长一定大小后，即可移向大田用于生产。

如：茎尖→表面消毒→接种诱导培养基→茎尖生长→病毒检测鉴定→培养无根小植株→培养生根→完整小植株→炼苗20-25天→移栽成活。

2.如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢物产量？

一般在植物细胞培养反应器先大规模繁殖，获得大量细胞群体，加入促进植物分泌次生代谢的物质，次生代谢物的前体，或者诱导子一类，增加次生代谢产物的产量，最后等产量最高时采收然后提取了。

悬浮细胞漂在培养液中,呈圆形,晃动培养液时细胞也随着漂动。

悬浮培养是指少数悬浮生长型动物细胞在离体培养时不需要附着物，悬浮于培养液中即可良好生长。悬浮生长的细胞其培养和传代都十分简便。培养时只需将采集到的活体动物组织经分散、过滤、纯化、漂洗后，按一定密度接种于适宜培养液中，置于特定的培养条件下即可良好生长。传代时不需要再分散，只需按比

例稀释后即可继续培养。此法细胞增殖快，产量高，培养过程简单，是大规模培养动物细胞的理想模式。但在动物体中只有少数种类的细胞适于悬浮培养。

3.植物组织培养对经济发展有什么作用？

?1、植物快速繁殖：增殖速度快，成本低，易于批量生成和管理。

2、脱除病毒：植物在生长过程中几乎都要蒙受到病毒的危害，采用茎尖培养方法可以除去植物体内

的病毒。脱毒苗恢复了原有的优良种性，生长势明显增强，整齐一致。

3、培养新品种：克服远缘杂交不亲合性；克服远缘杂交的不孕性；选择细胞突变体；单倍体育种；

转基因育种。

4、植物次生代谢产物生产：利用植物组织后细胞的大规模培养，可以生产一些天然有机化合物，这

些次生代谢产物，往往具有一些特定的功能，对人类有重要的影响和作用。

5、植物种质资源的离体保存。

6、培育人工种子，提高观赏价值。

4.植物生物技术主要应用在哪些领域，举出具体应用事例说明。

5.植物生物技术包括哪些技术。

（一）细胞培养技术

植物细胞培养的基本过程主要包括的步骤：（1）从健康植株的特定部位或组织，如根、茎、叶、花、果实、花粉等，选择用于培养的起始材料，（2）用一定的化学药剂（最常用的有次氯酸钠、升汞和酒精等）对外植体表面消毒，建立无菌培养体系。这是获得培养成功的重要一步。（3）形成愈伤组织和器官，外植体块在培养基上形成疏松的愈伤组织，由愈伤组织分化出芽并可进一步诱导形成小植株。另一途径是用外植体或愈伤组织细胞经液体悬浮培养诱导胚壮体再长成植株。胚壮体的形成可大大提高繁殖效率，并可减少变异。

动物细胞培养的主要步骤（以人的皮肤细胞为例）：（1）在无菌条件下，从健康动物体内取出适量组织，剪切成小薄片；（2）加入适宜浓度的酶与辅助物质进行消化作用使细胞分散；（3）将分散的细胞进行洗涤并纯化后，以适宜的浓度加在培养基中，于37°C下培养，并适时进行传代。

（二）细胞核移植技术

核移植法克隆哺乳动物的操作程序：在细胞核移植克隆哺乳动物的技术操作过程中，主要包括细胞质受体和核供体的处理和制备，核移植，重组胚的体内或体外培养和核移植胚胎移入代孕母畜（寄母）等步骤：

⑴细胞质受体的准备：过去曾用去核受精卵和去核2细胞胚为细胞质受体，现在大部分多用去核卵母细胞。这是因为卵母细胞质中存在利于核重序因子，重

组胚发育率较高。卵母细胞去核可用化学处理和紫外光灭活染色体的办法，但以显微手术法简便有效。通常借助显微操作仪，将成熟卵母细胞的极体及其下方的少量细胞质（包括卵母细胞中期染色体）吸出。卵母细胞的来源，多采用由卵巢排出或从输卵管回收MⅡ期成熟卵母细胞。

⑵细胞核供体的准备：细胞核供体来源可以是胚胎卵裂球、胚盘细胞系、胎儿成纤维细胞、乳腺细胞等。现在对干细胞的研究发现，干细胞（胚胎干细胞）可作为一种良好的细胞核供体。分离囊胚细胞时，采取免疫手术法破坏滋养层吸取内细胞团，再用胰蛋白酶处理获取分散的卵裂球。同样可用胰蛋白酶处理将胚盘分散成单个细胞。绵羊胎儿成纤维细胞的获取办法是，采集妊娠26d龄胎儿组织，用胰蛋白酶处理分散细胞进行培养，用4-6代细胞即可。绵羊乳腺细胞为妊娠3个月的6岁母羊乳腺细胞培养的第3-6代细胞。

⑶细胞核移植：过去曾采用仙台病毒和聚乙二醇进行细胞融合，后来多用电融合法。用显微注射法，则将供核细胞移入去核卵母细胞的卵周隙中构成重组胚，然后用电刺激进行细胞融合和用电刺激或化学刺激作激活处理。

⑷重组胚的体内或体外培养：经融合和激活的重组胚移入中间受体作体内或体外培养，观察重组胚的发育率。羊、牛、猪的核移植胚常采用体内培养方法获得三桑椹胚和囊胚。羊和牛的重组胚用琼脂包埋后移入休情期的母羊结扎的输卵管中体内培养4-7d，发育至桑椹胚和囊胚。猪的核移植重组胚移入同期化受体母猪输卵管内作体内培养7d，发育为扩张囊胚。大鼠、小鼠和兔的核移植胚多作体外培养，发育至桑椹胚或囊胚。

⑸胚胎移植：按常规方法将体内或体外发育的核移植桑椹胚或囊陪，移植到同种同期化代孕母畜（寄母）的子宫中，待其发育到产仔。

（三）细胞融合技术：它是指在离体条件下，利用融合诱导剂，把同种或不同物种的体细胞人为地融合，形成杂合细胞的过程。细胞融合是一种无性方式；精子、卵细胞的结合虽然也是一种融合，但它是有性过程，而且必须在种内进行。不同生物的远缘杂交一般受到严格限制，即使偶然有远缘杂交出现，所产生的杂种后代也是不育的。列如，驴马杂交所生的骡，就是不育的。从20世纪70年代开始，已经有许多种细胞融合成功，有植物间、动物间、动植物间、甚至人体细胞与动植物间的成功融合，特别是植物间的体细胞融合所得到的杂交细胞，有些已达到了完整的枝株水平，获得了新的杂交植物。如“西红柿马铃薯”、“拟南芥油菜”和“蘑菇白菜”等。

动物细胞的融合过程：两个细胞紧密接触→细胞膜合并→细胞间出现通道或细胞桥→细胞桥数增加扩大通道面积→两细胞融合为一体。

植物细胞的融合过程：（1）制备亲本原生质体；（2）诱导融合。

6.人工种子包括哪几部分？如何制备人工种子？

人工种子的概念：

将组织培养产生的体细胞胚和性细胞胚包裹在能提供养分的胶囊里，再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜，形成一种类似于种子的结构。

以植物组织培养的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子。

是指植物离体培养中产生的胚状体（包括体细胞胚和性细胞胚），包裹在含有养分、激素和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。制作过程：

种子能发育出新的植物体，首先是因为它有一个具有生活力的胚。科学工作者能够采用高科技手段，将其某些植物细胞在试管中培育成胚状体，再用富含营养物质和其他必要成分的凝胶物将胚状体包裹起来，制成人工种子。当条件适宜时，胚状体就像真正的种子那样萌发成幼苗。

种子不仅是植物传种续代繁衍之本，而且也是人类衣食之源。植物人工种子的制作，是在组织培养基础上发展起来的一项生物技术。

7.什么是单细胞蛋白？简述它的几种来源。

SCP是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、微藻、光合细菌等而获得的微生物蛋白，是现代饲料工业和食品工业中重要的蛋白来源。SCP营养丰富，蛋白质含量40％-80％不等，所含氨基酸组分齐全平衡，且有多种维生素，消化利用率高(一般高于80％)，其最大特点是原料来源广，微生物繁殖快，成本低，效益高。细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产单细胞蛋白(SCP)；利用废物中的许多物质转化为SCP，如稻秸、蔗渣、柠蒙酸废料、果核、糖浆、动物粪便和污物等；利用藻类(如小球藻、栅藻)生产SCP。生产SCP的微生物有酵母、非病原性细菌、放线菌和真菌及藻类等，其中饲用酵母和藻类蛋白发展最快。用微生物为材料制作的蛋白质食品称为单细胞蛋白。酵母菌生长快，蛋白含量高，所以是种优良的单细胞蛋白。

8.谈谈现代生物技术在食品工业上的应用和发展趋势。

其实生物技术在食品方面应用不少，比如一些乳酸饮料的生产，就是利用生物技术，也就是微生物发酵。食品因为本身不会有太高的科技含量，这样才能满足大工业生产，因此在各种条件控制方面都不能达到实验室的精确程度，因此生物技术应用在食品上也是相对低端的，一个是方便生产，一个是降低成本，酿酒等都属于生物技术，具体的还要自己体会，这个面比较宽。

趋势：伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。食品方面

首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。

其次，生物技术可以提高食品质量。例如，以淀粉为原料采用固定化酶（或含酶菌体）生产高果糖浆来代替蔗糖，这是食糖工业的一场革命。

第三，生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。

9.谈谈现阶段转基因生物技术的应用及安全性。

转基因技术应用很广泛的,在医药、工业、农业、环保、能源和新材料领域都有.在现代医学领域,转基因技术就被应用于重组疫苗、抑生长素、胰岛素（这个知道的人多）、干扰素以及人生长激素等.而在工业中的应用主要就是纤维素的开发,食品工业和生产新型抗生素等等.此外,转基因技术还被用于环境保护,如污染物的生物降解,用于能源生产,比如利用转基因生物发酵酒精,以及在新材料领域,利用转基因生物生产高价值的工业品等等.

转基因技术是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。转基因技术在农业生产、动物饲养和医药研究等诸多领域有着广泛的应用前景。

世界上第一种转基因植物是一种含有抗生素药类抗体的烟草，1983年培育成功。世界上第一种转基因食品是1993年投放美国市场的转基因晚熟西红柿。转基因农作物可能同时具有高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等多重优点，因此中国科学院院士、华中农业大学教授张启发曾指出：“农业转基因技术可保障农业的可持续发展，是解决世界温饱问题的根本途径。”

据国际转基因技术推广组织发布的数据，2002年全球转基因农作物种植面积扩大了12％，达到5870万公顷，这是自1996年以来转基因作物面积连续第7年以两位数速度增长。

转基因技术在动物饲养领域也取得了很大进展。除了蛋、奶、肉、毛皮等的产量与质量提高外，转基因动物还在医药领域独辟蹊径。通过转基因技术获得特殊基因的动物不仅可能直接生产多种药品，比如转基因绵羊能生产人的一种蛋白酶，而且利用转基因猪的器官进行人类器官移植也已经列入科学家的探讨范围。

然而，自第一种转基因生物问世，人类有关转基因技术和转基因食品的争论就从未停止。对转基因技术的主要担心有：含有抗虫害基因的食品是否会威胁人类健康；转基因产品对环境的影响；转基因产品是否会破坏生物多样性；转基因产品带来的伦理问题等等。

10.什么是人类基因组计划？人类基因组计划对人类生存将产生哪些影响？

人类基因组计划(英语:Human Genome Project, HGP)：是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程。其宗旨在于测定组成人类染色体(指单倍体)中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。

人类疾病贡献

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，导致了亨廷顿氏舞蹈症、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”。

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。

生物技术贡献

胚胎细胞克隆羊——多利

⑴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。

⑵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。

推动细胞工程

胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。

对制药的贡献

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。

社会经济影响

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）

生物进化影响

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”？

负面作用

侏罗纪公园不只是科幻故事；种族选择性灭绝性生物武器；基因专利战；基因资源的掠夺战；基因与个人隐私。

破译人类遗传信息，将对生物学，医学，乃至整个生命科学产生无法估量的深远影响。目前基因组信息的注释工作仍然处于初级阶段。随着将来对基因组的理解更加深入，新的知识会使医学和生物技术领域发展更为迅速。基于DNA载有的信息在细胞生命活动中的指导作用，在分子生物学水平上深入了解疾病的产生过程将大力推动新的疗法和新药的开发研究。对于癌症、老年痴呆症等疾病的病因研究也将会受益于基因组遗传信息的破解。事实上，在人类基因组计划完成之

前，它的潜在使用价值就已经表现出来。大量的企业，例如巨数遗传公司开始提供价格合宜，而且容易使用的基因检测，其声称可以预测包括乳腺癌、凝血、纤维性囊肿、肝脏疾病在内的很多种疾病。

11.什么是生物技术，它包括哪些基本内容？它对人类社会将产生怎样的影响？

论述生物技术与其他学科有什么关系？

生物技术（biotechnology）也译成生物工程。生物学研究与应用的技术方面包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等；而现代生物技术综合为分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。

目前生物技术产业在中国还属于起步阶段，虽然目前国内冒出许多生物技术公司，但是大部分具有规模小，技术含量低的特点，甚至部分只是挂名生物技术而已。因为生物技术具有前期投入大，风险大的特点，按照中国国情，短时间内，中国无法形成大规模的生物产业集团

12.基因工程研究的理论依据是什么？

基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

密码子的通用性，分子遗传的基础

13.简述基因工程研究的基本技术路线。

基因工程,是利用DNA重组技术,将目的基因与载体DNA在体外进行重组,然后把这种重组DNA分子引入受体细胞,并使之增殖和表达的技术.如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,就可以按照人类的愿望,设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型.基因工程一般包括四个步骤,也即技术路线：一是取得符合人们要求的DNA片段,这种DNA片段被称为“目的基因”；二是构建基因的表达载体；三是将目的基因导入受体细胞；四是目的基因的检测与鉴定.

14.从cDNA文库和基因组文库中获取的目的基因有什么不同？

对于真核生物来说，cDNA文库里面获取的基因缺了内含子和非编码区等。cDNA是DNA转录成RNA再逆转录获得的，而在转录时，原DNA上的内含子和非编码区都会被加工切掉，只剩下原DNA编码区上的外显子对应的RNA片段，再逆转录的话，得到的cDNA就跟原DNA不同了。

所以要基因组测序，提供cDNA文库是不够的

基因组DNA文库含有一种生物的全部基因，从基因组文库中获得的基因是完整的cDNA文库含有一种生物的部分基因，cDNA本质就是外显子

基因组文库大，其中基因含有启动子和内含子

cDNA文库小，没有内含子和启动子

cDNA文库

以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体常用噬菌体或质粒载体连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。基因组含有的基因在特定的组织细胞中只有一部分表达，而且处在不同环境条件、不同分化时期的细胞其基因表达的种类和强度也不尽相同，所以cDNA文库具有组织细胞特异性。cDNA文库显然比基因组DNA文库小得多，能够比较容易从中筛选克隆得到细胞特异表达的基因。但对真核细胞来说，从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同，基因组。DNA文库所含的是带有内含子和外显子的基因组基因，而从cDNA文库中获得的是已经过剪接、去除了内含子的cDNA

基因组文库

用限制性内切酶切割细胞的整个基因组DNA，可以得到大量的基因组DNA片段，然后将这些DNA片段与载体连接，再转化到细菌中去，让宿主菌长成克隆。这样，一个克隆内的每个细胞的载体上都包含有特定的基因组DNA片段，整个克隆群体就包含基因组的全部基因片段总和称为基因组文库。

将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段，并与合适的载体重组后导入宿主细胞进行克隆。这些存在于所有重组体内的基因组DNA片段的集合，即基因组文库，它包含了该生物的所有基因。

15.什么样的细胞可用作受体细胞？

具有分裂能力的细胞。

动物的全能干细胞：受精卵，胚胎细胞

多能干细胞：造血细胞等

专能干细胞：皮肤基底细胞

植物的所有体细胞和生殖细胞都具备发育为一个完整个体的能力，所以植物的所有有核细胞均可以

微生物：原则上均可以作为受体细胞（类细胞），但是一般选用培养条件简单，增殖速度较快的微生物，例如：酵母菌（真核生物），大肠杆菌（原核生物）

16.关于“人类基因组计划”的发展概况、前景、展望、应用领域、取得的成就、

存在的问题等。

现代遗传学家认为，基因是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。

人类只有一个基因组，大约有5－10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。

人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）于1990年正式启动，其主要目标有：识别人类DNA中所有基因（超过10万个）；测定组成人类DNA的30亿碱基对的序列；将这些信息储存到数据库中；开发出有关数据分析工具；致力于解决该计划可能引发的伦理、法律和社会问题。

经过多国科学家的共同努力，1999年11月23日，美国国家科学院的官员和参加人类基因组计划的科学家们庆祝人类基因组计划公众DNA测序工作完成第10亿个碱基对的测定。12月1日，一个由英、美、日等国科学家组成的研究小组宣布，他们已经破译了人类第22对染色体中所有（545个）与蛋白质合成有关的基因序列，这是人类首次了解了一条完整的人类染色体的结构，它可能使人们找到多种治疗疾病的新方法。

研究显示，第22对染色体与免疫系统、先天性心脏病、精神分裂、智力迟钝和白血病以及多种癌症相关。完成对第22对染色体的测定将对这些疾病的早期诊断和治疗起到帮助作用。这一成果是宏大的人类基因组计划的一个里程碑。我国在1993年启动了相关研究项目，近两年又在上海和北京相继成立了国家人类基因组南、北两个中心。1 999年7月，我国在国际人类基因组注册，承担了其中1％的测序任务，此举标志着我国已掌握生命科学领域中最前沿的大片段基因组测序技术，在结构基因组学中占了一席之地。

人类基因组计划是当代生命科学一项伟大的科学工程，它奠定了21世纪生命科学发展和现代医药生物技术产业化的基础。原计划用15年时间即到2005年完成30亿碱基对全部序列测定，但由于它在科学上的巨大意义和商业上的巨大价值，使得这一计划完成时间一再前提。1998年对原计划进行了修改，准备提前两年即2003年3月完成测序工作。有关人士认为，从商界介入人类基因组力度看，估计完成时间还会再提前。