1、生物工程概论作业。是手写，手写!作业一1、人体8种必需氨基酸人体不能自己合成，必须从食物中获取的氨基酸。总共有8种，分别是:缬氨酸(Val)蛋氨酸或甲硫氨酸(Met)苏氨酸(Thr)色氨酸(Trp)赖氨酸(Lys)亮氨酸(Leu)异亮氨酸(Ile)苯丙氨酸(Phe)2、蛋白质的空间结构蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。蛋白质的结构有:一级结构:蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，以及二硫键的位置。二级结构:蛋白质分子局区域内，多肽链沿一定方向盘绕和折叠的方式。三级结构:蛋白质的二级结构基础上借助各种次级键卷曲折叠成特定的球状分子结构的空间构象。四级结构:多亚基蛋白质分子中各个具有三级结构
2、的多肽链，以适当的方式聚合所形成的蛋白质的三维结构。3、影响生物大分子空间结构的因素首先要搞清楚生物大分子的种类，大致有有四类:蛋白质，核酸，糖类和脂类。以蛋白质作为例子进行说明。蛋白质结构可分一级，二级，三级和四级。其中一级结构是它的简单结构，二级及以上结构算是它的高级结构，是具有空间的立体结构。蛋白质二级结构是由氢键维系的，因此氢键的稳定性是二级结构是否稳定的条件;蛋白质的三级和四级结构由离子键，疏水键等维系。作业二1、细胞分裂的原因及好处细胞的分裂是由于细胞内的基因控制的细胞的分裂是生物生命过程中始终存在的生命活动是生物体自身生存的需要随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞表面积和体积之比(
3、表面积/体积)却在变小。活细胞不断进行新陈代谢，细胞表面担负着输入养分，排出废物的重任。表面积/体积比值的下降，意味着代谢速率的受限和下降。所以，细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。细胞分裂的两大好处:2增大了比表面积，提高了细胞代谢的传质效率;3有利于细胞的繁殖。2、细胞分化、衰老及凋亡的含义细胞分化的定义:发育过程中细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化。细胞衰老的定义:又称老化，指细胞随着年龄的增加，机能和结构发生退化性变化，趋向死亡的不可逆的现象。因个体正常生命活动的需要，一部分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋亡。3、细胞的结构和功能一
4、般来说，一个完整的细胞由细胞壁、细胞膜、细胞器、细胞质和细胞核组成。原核细胞一般没有细胞器(但有核糖体)，真核细胞有完整的核膜和核仁。微生物细胞(除支原体)和植物细胞有细胞壁;动物细胞没有细胞壁。细胞核由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是DNA复制和RNA合成场所。线粒体1线粒体含有多种酶系。2主要是呼吸链电子传递酶系、糖类分解氧化酶系、脂酸的氧化酶系、氧化磷酸化酶系、核酸合成酶系和蛋白质合成酶系等。3线粒体是进行生物代谢和能量转换最重要的场所。核糖核蛋白体是蛋白质生物合成的主要场所。高尔基体其功能可能与细胞内物质的转运和细胞膜更新有关。溶酶体是细胞内代谢物质的分解、清除的主要场所。叶绿体
5、叶绿体主要含有叶绿素，是进行光合作用的场所细胞骨架由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。作业三1、生物进化的证据?(一)古生物学研究提供的证据(二)比较解剖学研究提供的证据(三)胚胎学研究提供的证据(四)生理学研究提供的证据(五)生物化学研究提供的证据2、原始地球的条件?没有氧气，最初形成的生命物质不会被氧化降解;能量输入-紫外线辐射;其他因素如粘土矿物的化学催化作用、太阳和紫外线辐射对有机分子的浓缩作用、火山爆发形成的特殊环境和条件等。3、从化学演化期到产生最简单生命形式的4个阶段?从化学演化期到产生最简单的生命形式包括4个阶段:(1)氨基酸、核苷酸等有机单体分子的非生物合成
6、和积累;(2)有机单体分子在非生物体系中聚合成多聚体;(3)多聚体整合为多分子体系颗粒(原球体);(4)代谢与遗传体系的形成和进化最终产生出最简单的生命形式-原核细胞。4、人在生物界的地位和特征?人的细胞结构属于真核细胞、异养、组织器官发达、能运动、动物界。人归属于脊椎动物亚门、哺乳动物纲、灵长目、人科、人属。人种或种族:根据肤色、发型、鼻型等体质特征，人类通常被划分为4种类型。不同人群存在地理隔离和文化隔离，但是并没导致生殖隔离。人与哺乳动物的显著区别。5、酶的催化特点?催化剂可以加快化学反应的速度，酶是生物催化剂，它的突出优点是:催化效率高、专一性质、可以调节。6、如何调控酶的活性?(1)
7、在代谢途径中调节酶活性几个酶或十几个酶前后配合，完成一系列代谢反应，形成一条代谢途径。在一条代谢途径中，常常是前一个酶促反应的底物，便是下一个酶促反应的底物。(2)(2)共价调节有时候，酶蛋白分子可以和一个基团形成共价结合，结合的结果，使酶蛋白分子结构发生改变，使酶活性发生改变。这种调节酶活性的情况称为酶的共价调节。(3)竞争性抑制有的酶在遇到一些化学结构与底物相似的分子时，这些分子与底物竞争结合酶的活性中心,亦会表现出酶活性的降低(抑制)。这种情况称为酶的竞争性抑制。作业四1、ATP的作用?一个代谢反应释出的能量贮入ATP，ATP所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时使用。2、光合作用是如何进行
8、的?叶绿体中的叶绿素是进行光合作用必不可少的成份。在叶绿体中进行的光合作用，又可以分为两个步骤:光反应:在叶绿素参与下，把光能用来劈开水分子，放出O2，同时造成两种高能化合物ATP和NADPH。暗反应:把ATP和NADPH中的能量，用于固定CO2，生成糖类化合物。这个过程不需要光。3、生物体内氧化和燃烧的不同之处?把火柴燃烧和生物体内氧化相比，基本原则是相似的-有机物氧化释放出能量。不同点:A、生物体内氧化比燃烧过程缓慢的多，不是猛然地发出光和热。B、生物体内氧化在水环境中进行。C、生物体内的氧化由酶催化。D、生物体内氧化分步骤进行，产生能量贮存在ATP中。4、酶的催化特点?催化剂可以加快化学
9、反应的速度，酶是生物催化剂，它的突出优点是:催化效率高、专一性质、可以调节。5、何为反馈抑制?一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢途径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度慢起来。这种情况称为“反馈抑制“。6、发酵的生产流程?7、定义发酵工程?研究发酵工业生产过程中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。8、发酵工程研究的内容?发酵工业用生产菌种的选育(自然选育、诱变育种、基因工程育种);发酵条件的优化与控制;生物反应器的设计;发酵产物的分离、提取和精制。作业五1、菌种筛选主要步骤?(三)菌种的初筛(1)用简单的定性反应进行初筛;(2)在最初分离阶段就给
10、予特殊的培养基或培养条件，进而让目的菌株得以繁殖，尽可能地把只成为目的菌的菌株或只将其最适菌株的一株纯化分离。(四)菌种的复筛初筛之后，还要进行复筛。复筛的目的是在初筛的基础上，筛选产酶量高、性能更符合生产要求的菌种。酶活的测定方法的建立尤其重要。(五)对复筛获得菌株的要求(1)不是致病菌;(2)菌株不易变易和退化;(3)不易感染噬菌体;(4)微生物产酶量高;(5)酶的性质符合应用的需要，而且最好是胞外酶;(6)产生的酶便于分离和提取，得率高;(7)微生物培养营养要求低。2、采样的注意事项?采样的目的、采样地点、采样方法及采样的数量。3、分批发酵的特点?其优点是:对温度的要求低，工艺操作简单;
11、比较容易解决杂菌污染和菌种退化等问题;对营养物的利用效率较高，产物浓度也比连续发酵要高。缺点是:人力、物力、动力消耗较大;生产周期较长，由于分批发酵时菌体有一定的生长规律，都要经历延滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期，而且每批发酵都要经菌种扩大发酵、设备冲洗、灭菌等阶段;生产效率低，生产上常以体积生产率(以每小时每升发酵物中代谢产物的g数来表示)来计算效率，在分批发酵过程中，必须计算全过程的生产率，即时间不仅包括发酵时间，而且也包括放料、洗罐、加料、灭菌等时间。4、高底物浓度的缺点?用高浓度的底物进行连续反应.半衰期分别为14、35、60d。无机载体的吸附容量较低、而且酶容易脱落。作业六1、蛋白
12、类酶可分为哪几大类?单体酶:只有一条多肽链。寡聚酶:具有多条多肽链。多功能酶(串联酶):一个酶分子具有多种生物催化活性，由多酶体系在进化中基因融合形成单纯酶、结合酶。2、应用微生物来开发酶的优点?(1)微生物生长繁殖快，生活周期短。因此，用微生物来生产酶产品，生产能力(发酵)几乎可以不受限制地扩大，能够满足迅速扩张的市场需求。(2)微生物种类繁多，它们散布于整个地球的各个角落，而且在不同的环境下生存的微生物都有其完全不同的代谢方式，能分解利用不同的底物。这一特征就为微生物酶品种的多样性提供了物质基础。(3)特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在的酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。因此，有计划
13、和仔细地筛选微生物菌种，通常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当细胞。3、微生物酶开发的一般程序?(一)样品的采集(二)菌种的分离(三)菌种的初筛(四)菌种的复筛(五)对复筛获得菌株的要求(六)最佳产酶条件的初步确定(七)微生物产酶性能的进一步提高(八)微生物酶的提取(九)微生物产酶菌种的保藏4、固定化酶的优缺点优点:(1)极易将固定化酶与底物、产物分开;产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺。(2)可以在较长时间内反复使用,有利于工艺的连续化、管道化。(3)酶反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化和微电脑化。(4)在绝大多数情况下提高了酶的稳定性。(5)较能适应于多酶反应。(6)酶的使用效率
14、提高,产物得率提高,产品质量有保障,成本低。缺点:(1)酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增加了固定化的成本，使工厂开始投资大。(2)比较适应水溶性底物和小分子底物。(3)与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别是需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分离后.才能固定化。5、常见的固定化酶的方法?6、常见的酶分子的修饰方法?金属离子置换修饰;大分子结合修饰(共价/非共价);侧链基团修饰;肽链有限水解修饰;氨基酸置换修饰;酶分子的物理修饰。7、理想的酶反应器的要求?(1)所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度(或细胞浓度)，才能得到较大的产品转化率。(2)能用电脑自动检测和调控，从而获得最佳的反应条件。
15、(3)应具有良好的传质和混合性能。传质是指底物和产物在反应介质中的传递。传质阻力是反应器速度限制的主要因素。(4)应具有最佳的无菌条件，否则，杂菌污染使反应器的生产能力下降。作业七1、芦荟组织培养的主要步骤?外植体脱分化愈伤组织培养继代培养分化培养生根培养炼苗移栽2、细胞融合的基本原理?对于植物细胞而言，一般先将两种不同植物的体细胞(来自根或叶)经过纤维素酶、果胶酶消化，除去细胞壁，得到原生质体;再通过物理或化学方法诱导其细胞融合形成杂种细胞;继而再以适当的技术进行杂种细胞的分检和培养，促使杂种细胞形成细胞团、愈伤组织、直至形成杂种植株，从而实现基因在远缘物种间的转移。由于动物细胞不含有细胞壁，在自然条件下，其发生融合的可能性要比植物细胞大，故多核细胞现象容易在动物界发生。3、胚胎工程的主要技术方法?主要技术方法包括:体外受精、超数排卵、同期发情、胚胎移植、胚胎融合、胚胎分割、胚胎冷冻、胚胎性别鉴定、胚胎细胞核移植、转基因操作等。其中胚胎移植是胚胎工程的核心技术。4、什么是基因?是一个遗传信息单位，其对应着一段编码多肽氨基酸顺序的不连续DNA片断。5、基因工程的操作步骤?获得目的基因构造重组DNA分子转化或转染表达蛋白质产物的分离纯化
