Preguntas de prueba de ingeniería de fermentación

En el mundo actual, las ciencias biológicas se están desarrollando rápidamente y la biotecnología está desempeñando un papel muy importante. Su contenido también ha comenzado a aparecer en la enseñanza de la biología y en las preguntas de los exámenes de ingreso a la universidad. Estas preguntas son contemporáneas, exploratorias y abiertas. y Se caracteriza por la innovación y la amplitud, por lo que los requisitos para el examen de ingreso a la universidad son relativamente altos. Para responder correctamente a este tipo de preguntas de la prueba, los candidatos primero deben estar familiarizados con el contenido relevante de biotecnología moderna involucrado en las preguntas de la prueba y luego realizar un análisis y una aplicación integrales junto con el conocimiento biológico que han aprendido.

Resumen de conocimientos

Ⅰ. Biotecnología

La biotecnología, también conocida como bioingeniería, es un método de utilizar organismos o partes de organismos para fabricar productos, transformar animales y plantas y crear organismos para fines especiales. Los científicos dividen la biotecnología en ingeniería genética, ingeniería celular, ingeniería de fermentación e ingeniería enzimática en función de las propiedades de los materiales biológicos que se manipulan. El contenido de esta parte se presenta en el libro de texto optativo para estudiantes de secundaria. Aquí solo resumimos el conocimiento relevante del libro de texto. Para contenido específico, consulte los capítulos relevantes del libro de texto.

1. Ingeniería genética

(1) Definición: La ingeniería genética también se denomina tecnología de empalme de genes o tecnología de recombinación de ADN. Esta tecnología utiliza "corte" y "empalme" artificial de moléculas de ADN fuera del organismo para modificar y recombinar los genes del organismo, y luego lo introduce en las células receptoras para la reproducción asexual, de modo que los genes recombinantes puedan reproducirse en las células receptoras. Expresados ​​internamente, se producen los productos genéticos que necesitan los humanos. En términos sencillos, se trata de copiar genes individuales de un organismo según los deseos de las personas, modificarlos y luego colocarlos en las células de otro organismo para modificar direccionalmente los rasgos genéticos del organismo.

(2) Herramientas para la manipulación genética:

1. Tijeras genéticas - endonucleasa de restricción

(1) Existencia: en microorganismos

(2) Características y funciones: Una endonucleasa de restricción solo puede reconocer una secuencia ácida de nucleósidos específica y puede cortar moléculas de ADN en puntos específicos. puntos de corte.

(3) Tipos: Hasta el momento se han descubierto más de 200 especies.

2． El hilo de la aguja de los genes - ADN ligasa: su función es "coser" el espacio entre los dos extremos del ADN.

3. Herramienta de transporte de genes - portador

(1) Función: introducir genes extraños en las células receptoras

(2) Características: puede replicarse y conservarse de manera estable en las células huésped. Tiene restricciones múltiples; puntos de corte de enzimas para facilitar la conexión con genes extraños; también tiene ciertos genes marcadores para facilitar la detección.

(3) Ejemplos: Los más utilizados incluyen plásmidos, fagos, virus de animales y plantas, etc.

(3) Pasos de la manipulación genética:

1. Extraer genes diana

(1) Finalidad: obtener los genes específicos que las personas necesitan.

(2) Método:

①Método de separación directa: método de uso común - método de escopeta (método de escopeta)

②Método de síntesis artificial: hay dos caminos, uno es el método de la transcriptasa inversa y el otro es el método sintético.

2． La combinación de gen diana y portador

(1) Significado: Es el proceso de recombinación de ADN de diferentes fuentes.

(2) Proceso: cortar el plásmido; cortar el gen objetivo; combinar para formar una molécula de ADN recombinante (plásmido recombinante).

3. Introducir el gen diana en la célula receptora

(1) Células receptoras de uso habitual: Escherichia coli, Bacillus subtilis, Agrobacterium tumefaciens, levaduras, células animales y vegetales, etc.

(2) Método: basado principalmente en las formas en que las bacterias o virus infectan las células

4. Detección y expresión de genes diana

(4) Logros y desarrollo de la ingeniería genética

1. y medicina y salud

(1) Producción de medicamentos genéticamente modificados

①Ventajas: alta calidad, bajo costo

②Ejemplos: insulina, interferón, vacuna contra la hepatitis B, etc. Más de 60 tipos

(2) Diagnóstico genético

① Significado: moléculas de ADN marcadas con isótopos radiactivos, moléculas fluorescentes, etc. se utilizan como sondas y el principio del ADN La hibridación molecular se utiliza para identificar la información genética de la muestra que se está analizando para lograr el propósito de detectar enfermedades.

②Ejemplo: el uso de sondas de ADN para detectar virus en pacientes con hepatitis proporciona un método de diagnóstico rápido y sencillo.

③Logros: Ha podido detectar múltiples virus como el enterovirus y el virus del herpes simple; se ha desarrollado particularmente rápidamente en el diagnóstico de enfermedades genéticas; ha logrado resultados importantes en su aplicación en el diagnóstico de tumores;

(3) Terapia génica

①Significado: Introducir genes exógenos sanos en células con defectos genéticos para lograr el propósito de tratar enfermedades. ②Ejemplo: galactosemia (causa, resultados de la investigación)

③Perspectivas de desarrollo: los humanos vencerán muchas enfermedades genéticas y enfermedades difíciles.

2． Y agricultura, ganadería e industria alimentaria

(1) Agricultura: cultivo de nuevas variedades de animales y plantas con alto rendimiento, alta calidad o fines especiales.

(2) Cría de animales: cría de animales con un tamaño corporal enorme (como súper ratones, súper ovejas, súper peces, etc.) y de excelente calidad (como resistencia a enfermedades, alta tasa de camada, alta producción de leche). tasa y alta calidad) (piel, etc.) animales transgénicos; utilizar la expresión de genes extraños en mamíferos para obtener diversas sustancias necesarias para los humanos, como hormonas, anticuerpos, enzimas, etc.

(3) Industria alimentaria: abrir nuevas fuentes de alimentos para la humanidad.

3. y protección del medio ambiente

(1) Para el monitoreo ambiental: se pueden usar sondas de ADN para detectar el contenido de virus en el agua potable

①Método: use un fragmento de ADN específico para hacer una sonda, Se hibrida con el ADN viral detectado para detectar el virus.

②Características: Rápido y sensible

(2) Utilizado para la purificación de ambientes contaminados: "superbacterias" que descomponen el aceite; bacterias que "comen" el mercurio y degradan el DDT del suelo; Plantas que puedan purificar la contaminación por cadmio; construir nuevos pesticidas; reciclar y utilizar residuos industriales, etc.

2. Ingeniería Celular

(1) Definición: Aplicar los principios y métodos de la biología celular y la biología molecular, a través de algún medio de ingeniería, a nivel celular general o de orgánulo. una ciencia y tecnología integrales que modifican el material genético de las células u obtienen productos celulares según los deseos de las personas.

(2) Categoría:

1. Ingeniería de células vegetales

(1) Base teórica: totipotencia de las células vegetales

①Definición: Las células de un organismo tienen el potencial de hacer que las células descendientes formen individuos completos. Esta característica de las células. llamada totipotencia de la célula.

②Principio: Cada célula de un organismo contiene un conjunto completo de material genético exclusivo de la especie y tiene todos los genes necesarios para convertirse en un individuo completo.

③El motivo de la diferenciación sin expresión: el resultado de la expresión selectiva de genes en condiciones específicas de tiempo y espacio.

④Condiciones de realización: estado extracorporal, determinados nutrientes, hormonas y otras condiciones externas.

(2) Medios técnicos:

①Cultivo de tejidos vegetales:

a. Proceso: recolectar materiales, desdiferenciar (o desdiferenciar) para formar callos, rediferenciar para formar plántulas de probeta, trasplantar y desarrollar en plantas completas.

b. Aplicaciones: rápida propagación y cultivo de plantas libres de virus (ver el primer volumen del libro de texto obligatorio); producción de medicamentos, aditivos alimentarios, especias, pigmentos y pesticidas; producción de semillas artificiales;

②Hibridación de células somáticas vegetales:

a. Definición: Es un método que utiliza células somáticas de dos plantas diferentes para fusionarlas en una célula híbrida y luego cultivar la célula híbrida en un nuevo cuerpo vegetal.

b. Pasos de la operación: utilizar método enzimático (celulasa, pectinasa) para eliminar la pared celular (el propósito es obtener protoplastos), inducir la fusión de protoplastos (método físico: centrifugación, vibración, estimulación eléctrica, etc.; método químico: polietilenglicol y otros reactivos utilizado como inductor para inducir la fusión), células híbridas para cultivo de tejidos, etc.

c. Características: Puede superar los obstáculos de la incompatibilidad en la hibridación distante y amplía enormemente la gama de combinaciones de padres que se pueden utilizar para la hibridación.

2. Ingeniería de células animales:

Los medios técnicos incluyen:

(1) Cultivo de células animales:

① Ingredientes de la solución de cultivo: glucosa, aminoácidos, sales inorgánicas, vitaminas , etc. (A diferencia de las plantas)

② Proceso: consulte el contenido relevante en el libro de texto optativo para estudiantes de secundaria superior.

③Aplicaciones: Producción a gran escala de productos biológicos proteicos, como vacunas virales, interferones, anticuerpos monoclonales, etc.; trasplante de piel para pacientes quemados, investigación sobre fisiología, patología y farmacología; , etc.

(2) Fusión de células animales:

①Principio: El principio de fusión con protoplastos vegetales es básicamente el mismo

②Método de inducción: Fusión inducida con protoplastos vegetales. El método es similar y a menudo se utilizan virus inactivados como inductores.

(3) Anticuerpos monoclonales:

①Definición: Anticuerpos con propiedades químicas únicas y fuerte especificidad

②Aplicación: investigación sobre teorías biológicas básicas Diagnóstico y tratamiento de enfermedades; y prevención; comercialización de anticuerpos monoclonales; se estudian anticuerpos monoclonales para tratar el cáncer

4. Tecnología de transferencia de embriones: brevemente

5. Trasplante nuclear: brevemente

3. Ingeniería de fermentación

Definición: utilizar técnicas de ingeniería modernas para utilizar ciertas funciones específicas de los microorganismos para producir productos útiles para los humanos, o aplicar directamente microorganismos Una nueva tecnología para procesos de producción industriales.

4. Ingeniería enzimática: un breve resumen

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