生物工程概论

第一章绪论一、生物技术的含义1、生物技术的定义生物技术(biotechnology)，也称生物工程(bioengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的新兴的、综合性的学科。

2、生物技术的研究领域及其相互关系基因工程(gene engineering)：20世纪70年代以后兴起的一门新技术，其主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。

然后将重组了的DNA导人某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传品性；有时还使新的遗传信息(基因)在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。

细胞工程(cell engineenng)：指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖；或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种；或加速繁育动、植物个体；或获得某种有用的物质的过程。

发酵工程(fermentation engineering)：利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程，也称微生物工程。

酶工程(enzyme engineenng)：利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。

它包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。

蛋白质工程(protein engineenng):指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的技术。

生物工程概论试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 生物工程中常用的基因克隆载体是：A. 质粒B. 噬菌体C. 病毒D. 染色体答案：A2. 以下哪项不是生物反应器的类型？A. 搅拌式生物反应器B. 填充床生物反应器C. 流化床生物反应器D. 电化学生物反应器答案：D3. 基因工程中，用于将目的基因导入植物细胞的方法是：A. 电穿孔法B. 脂质体介导法C. 农杆菌介导法D. 病毒载体法答案：C4. 以下哪种技术不属于蛋白质工程？A. 定点突变B. 基因编辑C. 蛋白质纯化D. 蛋白质结构预测答案：C5. 生物降解塑料的主要原料是：A. 聚乳酸B. 聚氯乙烯C. 聚苯乙烯D. 聚丙烯答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）6. 以下哪些属于生物工程的应用领域？A. 医药B. 农业C. 食品工业D. 能源答案：ABCD7. 基因治疗中可能使用到的载体包括：A. 质粒B. 病毒载体C. 脂质体D. 纳米粒子答案：ABCD8. 生物传感器的组成部分通常包括：A. 生物识别元件B. 信号转换器C. 放大器D. 数据处理器答案：AB9. 以下哪些是生物工程中常用的细胞培养技术？A. 悬浮培养B. 贴壁培养C. 微载体培养D. 共培养答案：ABCD10. 以下哪些属于生物工程产品的安全性评估内容？A. 毒性B. 过敏性C. 遗传稳定性D. 环境影响答案：ABCD三、填空题（每题2分，共10分）11. 生物工程中，________是指利用生物体（如微生物、动植物细胞）或其组成部分（如酶）作为生物催化剂进行化学反应的过程。

答案：发酵工程12. 基因克隆的最终目的是在宿主细胞中________。

答案：表达目的基因13. 在蛋白质工程中，通过________可以改变蛋白质的结构和功能。

答案：定点突变14. 生物降解塑料的优点包括可降解性、________和生物相容性。

答案：生物可再生性15. 细胞培养中，________是指细胞贴附在培养容器壁上生长的过程。

一、选择题：（每题2分，共30分）1．cDNA法获得目的基因的优点是（B ）Ａ．成功率高Ｂ．不含内含子Ｃ．操作简便Ｄ．表达产物可以分泌Ｅ．能纠正密码子的偏爱性2．DNA双链是通过下列那种化学键连接的（E ）Ａ．共价键Ｂ．离子键Ｃ．疏水键Ｄ．配位键Ｅ．氢键3．基因工程的单元操作顺序是（E ）Ａ．酶切，连接，转化，筛选，验证Ｂ．酶切，转化，连接，筛选，验证Ｃ．连接，转化，筛选，验证，酶切Ｄ．验证，酶切，连接，筛选，转化Ｅ．酶切，连接，筛选，转化，验证4．以下哪项不属根据培养基的营养来源划分的培养基分类类型（D ）A．天然培养基 B.合成培养基 C.综合培养基 D.液体培养基5．以下哪项不是微生物的营养来源（E ）A．能源 B.碳源 C.无机盐 D.氮源 E.温度6．与化学工程相比，以下哪项是发酵工程反应特点（D ）A．反应条件剧烈 B.多部反应，要在多个反应器内进行C.不能进行较复杂的反应D.要特别注意发酵过程中杂菌的污染7．以下除哪项外，都是动物细胞的培养方式（E ）A．贴壁培养 B.悬浮培养 C.贴壁-悬浮培养 D.搅拌培养 E.原代培养8．下列哪项是酶生产的方法（E ）A．提取法 B.化学合成法 C.发酵生产 D.以上都不是 E.以上都是9．DNA 连接酶是通过形成磷酸二酯键将两段DNA 片段连接在一起，其底物的关键基团是（D ）Ａ．2' -OH 和5' -P Ｂ．2' -OH 和3' -PＣ．3' -OH 和2' -P Ｄ．3' -OH 和5' -PＥ．5' -OH 和3' -P10．某一重组质粒（7.5 kb）的载体部分有2个SmaI酶切位点。

用SmaI酶切后凝胶电泳上出现4条长度不同的条带，其长度总和与已知数据吻合，该重组质粒中插入的外源DNA片段上的SmaI酶切位点共有（D ）Ａ．5 个Ｂ．4 个Ｃ．3 个Ｄ．2 个Ｅ．至少 2 个11．分子杂交的化学原理是形成（E ）Ａ．共价键Ｂ．离子键Ｃ．疏水键Ｄ．配位键Ｅ．氢键12．转录开始前RNA聚合酶识别的DNA序列称作（B ）A．操纵子 B.启动子 C.引物结合部位 D.加强子 E.结构基因13．转录终止时的标志为（E ）A.ρ因子B.polyAC.发夹结构D.A+BE.A+C二、填空题：（每空2分，共20分）1．微生物的生长阶段可以分为四个阶段，分别是迟滞期，对数期，稳定期，衰亡期。

生物工程概论●生物学工程、生物技术工程学、生物工程学(包括生物系统工程学)，是生物学(以及其它学科，例如物理、化学、数学、计算机等)概念和方法的应用，目的是解决生命科学自身发展过程中的现实问题，或者是解决生命科学应用过程中的现实问题。

生物工程学采用工程学自身所特有的分析和合成方法学，以及工程学长期以来所坚持的对解决方案的经济性和实用性准则。

●传统的工程学运用物理和数学来分析、设计并且制造无生命的工具、结构、过程，而生物工程则主要运用迅速发展的分子生物学的知识来研究、促进生命活体的应用。

●生物工程与生物医学工程之间的不同是不明确的，所以现在很多大学将生物工程与生物医学工程这一术语交替使用。

生物医学工程专门将生物或者其他科学技术应用到医学的创新上，然而生物工程主要应用生物技术——不一定应用在医学上。

生物工程与生物医学工程不一定都包含其他一个，因为用于医学需求的非生物产品和非医学需求的生物产品是存在的。

●因此，生物工程是一门建立在以生物科学为基础的学科。

就正如化学工程，电气工程和机械工程这些学科一样相应地建立在化学，电学和电磁学，和经典力学。

●生物工程可以从纯生物学和经典工程学的根源分化出来。

生物工程的研究经常是依循简化论方法来展开的。

它在尽可能小的规模里评估一个系统，所以通常会使用到一种工具——功能基因组学。

使用经典设计视角的工程方法，可以从组件的概念建立新的设备,方法和技术。

生物工程和谐地利用两种方法，依靠简化论方法来区分，了解和合成那些会被组合从而产生新东西的基本单位。

此外，因为是一门工程学科，生物工程不仅是一门基础科学，而且关系到科学知识的实际应用，以此用一钟有经济效益的方法来解决现实生活的问题。

●生物工程师是用生物学原理和工程工具去创造可用的，有形的和有显著经济效益的产品的科学人才。

生物工程运用的事一系列的学科知识和专业技术如质量和传热,动力学,生物催化剂、生物力学、生物信息学、分离和纯化过程, 生物反应器设计、表面科学、流体力学、热力学、高分子科学。

生物工程概论心得体‎会生物工程概论心‎得体会‎篇一：‎生‎物工程概论课程总结‎生物工程概论总结‎生物工程：‎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，按照预先的设计‎改造生物体或加工生‎物原料，为人类生产‎出所需产品或达到某‎种目的的新技术。

‎包括近代生物学、生‎物化学、分子生物学‎、遗传学和化学工程‎等。

五个方面：‎基因工程、细‎胞工程、发酵工程、‎酶工程、蛋白质工程‎生物工程分期产品‎时期名称采用‎技术代表人物或物‎品中国的酿酒和古‎埃及的奶酪酿制‎传统生啤酒、苹果酒‎、发酵面包、自然发‎酵物技术醋,泡‎菜，豆腐等近代生‎抗生素、单细胞蛋白‎质、初步的物理、化‎学遗传英国Ｆlem‎i ng爵物技术酶‎、乙醇、丙酮、氨基‎酸、分析、细胞杂交‎、物理士发现青霉素‎酒精、化学、诱‎变育种现代生涉及‎工、农、医、信息和‎基因工程、细胞工程‎、atsn和Cri‎c k物技术基础生‎物学的各个方面胚胎‎技术等如：‎基因药品克隆婴‎儿等现代生物工‎程五大技术的关系：‎五大生物‎工程技术并非各自独‎立，而是彼此之间相‎互联系，相互渗透的‎。

其中又以基因工程‎技术为核心，它向人‎们提供了一种全新的‎技术手段，使人们可‎以按照意愿在试管内‎切割DNA，分离基‎因并进重组后发现‎D NA双螺旋结构‎导入其他生物或细胞‎，借以改造农作物或‎畜牧品种；也可导入‎细菌这种简单的生物‎体，产生大量有用的‎蛋白质，作为药物活‎疫苗；也可直接导入‎人体进行基因治疗。

‎基因工程作为核心，‎带动了现代发酵工程‎、酶工程、细胞工程‎及蛋白质工程的发展‎，形成了具有划时代‎意义和战略价值的现‎代生物技术。

生物‎工程技术的应用领域‎：生物医药‎、农业、化学工业、‎食品工业、环境保护‎、能源工业。

现代‎生物技术的发展现状‎生物技术的发展在‎全球范围内方兴未艾‎。

生物技术和生命科‎学研究不断取得重大‎突破，为应用生物技‎术奠定了坚实的理论‎基础，促进了生物技‎术的产业化，世界各‎国都逐渐、将生物技‎术放到重要的位置。

一、课程简要内容1、本课程先从绪论开始，戴老师向我们介绍了生物工程与生物技术的含义，即指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合来改造或者重新设计细胞的遗传特性，培育出新的品种；以工业规模利用现有生物体系、生物化学过程来制造工业产品。

换句话说，就是将活的生物体、生物体系或生命过程产业化的过程。

然后介绍了生物技术的产生及其发展史，大体分为：传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术。

从生物技术的发展看出，在以生命科学为主要科学的今天，生物技术已经从人们最基本的衣、食、住、行，影响到人们的生活生产，乃至于人类对自身身体奥秘的探索。

总之，生物技术影响到各行各业，跃居为21世纪最热门的领域之一。

2、课程第二部分开始详细介绍生物工程的五大基本内容，即基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程。

同时也指出是生物技术的六大特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能。

(1) 基因工程基因工程是20世纪70年代以后兴起的一门新兴技术。

所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。

是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。

它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。

以上可以看出基因工程的实施至少四个必要条件：目的基因、工具酶、载体、受体细胞。

现阶段基因工程主要应用于农牧业，食品工业。

如转基因鱼，转基因牛，转鱼抗寒基因的番茄等；环境保护，基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。

利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物；医学。

（生物科技行业）生物工程概论论文之发酵工程发酵工程【前言】发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品分离提纯等方面。

【正文】一、发酵工程的内容：发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术①。

人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。

随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。

现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。

例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。

现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。

从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。

其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。

中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。

这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。

第二章《基因工程》复习题一、选择题1. 限制性核酸内切酶是由细菌产生的，其生理意义是（D）A 修复自身的遗传缺陷B 促进自身的基因重组C 强化自身的核酸代谢D 提高自身的防御能力2.生物工程的上游技术是（D）A 基因工程及分离工程B 基因工程及发酵工程C 基因工程及细胞工程D 基因工程及蛋白质工程3. 基因工程操作的三大基本元件是:(I 供体 II 受体 III 载体 IV 抗体 V 配体) （A）A. I + II + IIIB. I + III + IVC. II + III + IVD. II + IV + V4. 多聚接头（ Polylinker ）指的是（A）A. 含有多种限制性内切酶识别及切割顺序的人工 DNA 片段B. 含有多种复制起始区的人工 DNA 片段C. 含有多种 SD 顺序的人工 DNA 片段D. 含有多种启动基因的人工 DNA 片段5.下列五个 DNA 片段中含有回文结构的是（D）A. GAAACTGCTTTGACB. GAAACTGGAAACTGC. GAAACTGGTCAAAGD. GAAACTGCAGTTTC6. 若将含有 5' 末端 4 碱基突出的外源 DNA 片段插入到含有 3' 末端 4 碱基突出的载体质粒上，又必须保证连接区域的碱基对数目既不增加也不减少，则需用的工具酶是（D）I T 4 -DNA 聚合酶 II Klenow III T 4 -DNA 连接酶 IV 碱性磷酸单酯酶A. IIIB. I + IIIC. II + IIID. I + II + III7.下列有关连接反应的叙述，错误的是（A）A. 连接反应的最佳温度为 37 ℃B. 连接反应缓冲体系的甘油浓度应低于 10%C. 连接反应缓冲体系的 ATP 浓度不能高于 1mMD. 连接酶通常应过量 2-5 倍8. T4-DNA 连接酶是通过形成磷酸二酯键将两段 DNA 片段连接在一起，其底物的关键基团是（D）A. 2' -OH 和 5' –PB. 2' -OH 和 3' -PC. 3' -OH 和 5' –PD. 5' -OH 和 3' -P9. 载体的功能是(I 运送外源基因高效进入受体细胞 II 为外源基因提供复制能力 III 为外源基因提供整合能力) （D）A. IB. I + IIIC. II + IIID. I + II + III10.克隆菌扩增的目的是 (I 增殖外源基因拷贝 II 表达标记基因 III 表达外源基因) （D）A. I + IIB. I + IIIC. II + IIID. I + II + III11. 下列各组用于外源基因表达的受体细胞及其特点的对应关系中，错误的是（C）A. 大肠杆菌－繁殖迅速B. 枯草杆菌－分泌机制健全C. 链霉菌－遗传稳定D. 酵母菌－表达产物具有真核性12.考斯质粒（cosmid）是一种（B）A. 天然质粒载体B. 由λ -DNA 的 cos 区与一质粒重组而成的载体C. 具有溶原性质的载体D. 能在受体细胞内复制并包装的载体13. 某一重组 DNA （ 6.2 kb ）的载体部分有两个 SmaI 酶切位点。

五大工程的定义、研究内容。

1.基因工程：在基因水平上操作并改变生物遗传特性的技术。

即按照人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的DNA分子在体外构建成重组DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达。

2.细胞工程：以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，达到改良生物品种和创造新品种的目的，从而加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质。

3.蛋白质工程：以蛋白质结构和功能的研究为基础，运用遗传工程的方法，借助计算机信息处理技术，从改变和合成基因入手，定向改造天然蛋白质或设计全新的蛋白质，使之具有特定的结构、性质和功能，更好地为人类服务。

4.发酵工程：利用包括工程微生物在内的某些微生物或动、植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段生产各种特定的有用物质；或者把微生物直接用于某些工业化生产。

5.酶工程：利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，以及对酶的修饰改造，借助于生物反应器，生产人类所需产品。

基因工程研究的理论依据是什么？1.不同基因具有相同的物质基础；2.基因是可以切割的；3.基因是可以转移的；4.多肽与基因之间存在对应关系；5.遗传密码是通用的；6.基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。

基因工程的工具酶有哪些？其作用是什么？1.限制性核酸内切酶，一类识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核苷酸内切酶；2.DNA连接酶，催化双链DNA片段紧靠在一起的3'-OH与5'-P基团之间形成磷酸二酯键，连接两末端的酶；3.DNA聚合酶，能够催化DNA复制和修复DNA分子损伤的一类酶；4.碱性磷酸酶，用于脱去DNA（RNA）5'末端的磷酸根，使5'-P成为5'-OH，此过程称核酸分子的脱磷酸作用；5.S1核酸酶，水解单链DNA或RNA，产生带5'-P的单核苷酸或寡核苷酸。

《生物工程概述》学习任务单一、学习目标1、了解生物工程的定义和主要领域。

2、掌握生物工程的基本原理和关键技术。

3、认识生物工程在医药、农业、工业等方面的应用和影响。

4、培养对生物工程发展趋势的洞察力和分析能力。

二、学习内容（一）生物工程的定义与范畴1、生物工程的定义生物工程是一门综合运用生物学、化学、物理学、工程学等多学科知识和技术，以生物为对象，通过对生物体及其细胞、亚细胞和分子的改造和利用，来实现生产有用物质、改善生物性状或创造新物种的综合性学科。

2、生物工程的主要领域（1）基因工程：通过重组 DNA 技术，将目的基因导入受体细胞，实现基因的转移和表达，从而获得具有特定性状的生物或生物产品。

（2）细胞工程：包括细胞培养、细胞融合、细胞核移植等技术，用于细胞水平上的遗传操作和生物产品的生产。

（3）发酵工程：利用微生物的生长和代谢活动，大规模生产生物产品，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。

（4）蛋白质工程：通过对蛋白质的结构和功能进行分析和设计，对蛋白质进行改造和优化，以获得具有特定功能的蛋白质。

（5）生物信息学：运用计算机技术和数学方法，对生物数据进行收集、整理、分析和解释，为生物工程的研究和应用提供支持。

（二）生物工程的基本原理1、中心法则中心法则是生物遗传信息传递的基本规律，包括 DNA 的复制、转录和翻译过程。

生物工程中的基因工程就是基于中心法则，通过对基因的操作来实现生物性状的改变。

2、微生物代谢调节微生物在生长和代谢过程中，会通过各种调节机制来适应环境变化和维持自身的生存。

了解微生物的代谢调节机制，对于发酵工程中优化发酵条件、提高产物产量具有重要意义。

3、细胞分化与全能性细胞工程中的细胞培养和细胞融合技术，依赖于对细胞分化和全能性的认识。

细胞分化是指细胞在发育过程中逐渐形成不同的形态和功能；而细胞全能性则是指单个细胞具有发育成完整生物体的潜力。

（三）生物工程的关键技术1、基因克隆与表达技术包括目的基因的获取、载体的选择和构建、重组 DNA 的导入和筛选等步骤，是基因工程的核心技术。