生物资源综合利用(附答案)

《生物资源综合利用》期末复习题

一、填空：

1．生物技术就是以生命科学为基础，利用生物的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质，以及与工程原理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。

2．基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术技术，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征，获得新品种，生产新产品。

3．次生代谢产物指细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的的小分子化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织及生长发育时期的特异性。

4．生物工程技术进行药用植物有效成分生产的方法：液体悬浮培养、固定化细胞培养、发酵工程技术。

5．毛状根是发根农杆菌感染双子叶植物后，其Ri质粒上的 T-DNA 整合进植物细胞和基因组中诱导产生的一种特殊表现形式。这是近10年来发展起来的一种新的培养系统。6．发酵工程指采用工程技术手段，利用生物和有活性离体酶的某些功能，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门技术。

7．生物反应器是指在体外模拟生物体的功能，设计出来用于生产和检测各种化学品的反应装置。或者说，生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机。

8．超临界流体（SCF）就是纯净物达到特定的温度和压力时，会出现液体与气体界面消失的现象，该点被称为临界点，此时形成的流体被称超临界流体。超临界流体兼具液体性质和气体性质。

9．膜分离技术是通过天然的或人工制备的具有选择透过性的膜为材料，以膜的两侧的作为动力，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分，各组分透过膜的迁移率不同，从而达到分离目的。

10．根据表面性质，大孔吸附树脂可以分为非极性吸附树脂、中性吸附树脂、极性吸附树脂。

11．分子蒸馏又叫短程蒸馏，是一种在高真空度下（绝压0.133Pa）进行分离操作的连续蒸馏过程。这时蒸汽分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面间的距离，各组分在受热情况下停留时间很短，分离程度很高。是一种完全非平衡蒸馏过程。

12．黄芪多糖抗衰老的能力与其对自由基的清除作用，降低细胞内过氧化脂质水平，大细胞膜的流动性有关。

13．灵芝多糖作为一种生物反应调节剂通过加强机体内NK细胞活性和促进辅助细胞产生INF-r 、INF-r而实现其抗癌作用。

14．用酶法改变二醇类皂苷的糖基，从而产生稀有人参皂苷；酶反应产物用 9:1氯仿与甲醇为洗脱剂进行硅胶柱法分离法分离而获得。

15．人参皂苷Rh2使B16细胞阻断在 G1期。药物作用后 G1 期细胞明显增多，而 S期细胞明显减少，说明Rh2可诱导B16细胞向正常色素细胞分化。

16．稀有人参皂苷包括人参皂苷Rh2、Rh1、Rh3、和Rg5等，它们只存在于红参和野山参中。它们具有很高的生理活性，但在人参中的含量只有十万分之几，因此从人参中直接提取不符合实际。一般用酶法通过改变人参中二醇类皂苷的糖基，使之定向转化为人参稀有皂苷。17．异黄酮是典型的植物雌激素，大豆异黄酮既能代替雌激素与雌二醇受体（ER）结合，发挥雌激素样作用，又能干扰雌激素与ER结合，表现为抗雌激素样作用。

18．异黄酮可与骨细胞上的雌激素受体结合，减少骨质流失，同时增加机体对钙的吸收，增加骨密度。

19．蛋黄抗体（Egg yolk antibodies,eyAb）是指蛋黄中存在的抗体，也称蛋黄免疫球蛋白，以 IgY 表示。

20．反刍动物来源的食品是共轭亚油酸最主要的天然来源。

21．虾青素的化学结构类似于β - 胡萝卜素。虾青素是类胡萝卜素的一种。也是类胡萝卜素合成的最高级别产物，β - 胡萝卜素、叶黄素、角黄素、番茄红素等都不过是类胡萝卜素合成的中间产物，因此在自然界，虾青素具有最强的抗氧化性。

22．天然虾青素是由藻类、细菌和浮游植物产生的。

二．简述题

1．简述药用植物基因库的建立过程及其意义。

答：中药材基因库建立的一般过程是：取入药部位，首先提取其mRNA，构建CDNA文库，对其CDNA文库进行大量分析，筛查出有用蛋白基因，进而克隆这些基因，建立中国自己的基因贮备。药用植物基因库的建立，对我国道地药材的保护和研究具有重要意义。

2．简述愈伤组织的诱导过程。

答：A选材：幼嫩的根、茎、叶、花或果实

B. 消毒：常用消毒剂：NaClO、Ca(ClO)2 、升汞（HgCl2）、H2O2、75%乙醇

外植体消毒过程中必须掌握好度，消毒不足易染菌，消毒过度则杀伤细胞，一般用75%乙醇浸泡外植体30s ~ 2min 或不同消毒剂联合消毒，比如用75%乙醇30s+ 1% 次氯酸钠10min.

C . 除去消毒剂

D. 培养：处理好的外植体置于含适当植物激素的固体培养基上培养，常用的培养基有MS、SH、B5等

3．简述有机概念图的制作原理及意义。

答：有机概念图是日本学者藤田穆在20世纪30年代提出来的，他认为烷烃具有纯粹的有机性，离子化合物具有纯粹的无机性，其他有机物介于纯粹的有机性和纯粹的无机性之间。有机性的大小有有机值O来表示，直链烷烃每增加1个碳原子，其沸点大约升高20℃，所以规定一个碳原子的有机值为20。有机值O越大，化合物的有机性越强。无机性的大小用无机值I表示，I的大小由烷烃沸点与其衍生物沸点的差值来决定。如每一个羟基化合物与对应的母体烷烃沸点平均增加100℃，所以确定羟基的I值是100。有机化合物兼有有机性和无机性，把它们的I值和O值分别计算出来，以I为纵坐标，O为横坐标，并把不同有机物标示在图中，即得有机概念图

4．简述微波辅助萃取的基本原理。

答：微波对物品的加热主要是基于分子偶极在微波场中以每秒钟数十亿次高速旋转产生热效应。

在传统的固液萃取（也叫浸提技术）中，对于存在于植物细胞的有效成分进行萃取时，目标分子将穿过液膜和细胞器膜，在细胞浆中扩散，最后透过细胞膜和细胞壁进入液相。若细胞壁没有破裂，萃取是靠细胞壁的渗透作用来完成的，萃取速率较慢，如果细胞壁破裂后，传质阻力就会大大减小，目标分子就很容易由细胞内进入萃取剂中，从而提高萃取速率。5．简述树脂分离技术的基本原理。

答：第一，大孔吸附树脂具有较大的比表面积，使其具有较高的吸附能力。

第二，树脂的网状空穴具有一定的孔径，使得它们对通过孔径的化合物可根据分子量的不同而具有选择性，也就是大孔树脂对不同组分有筛分功能。

通过吸附和筛分，有效组分进入大孔树脂的孔道，再选择合适的溶剂对大孔树脂进行淋

洗，则孔道内的物质根据吸附力和分子量的大小不同，按先后顺序被洗脱，从而达到分离、纯化、除杂、浓缩等目的。

6．简述高速逆流色谱（HSCCC）的基本原理。

答：利用了一种特殊的液体动力学（单向性流体动力学平衡）现象。用一根100多米长的螺旋空管，注入互不相溶的两相溶剂中的一相作为固定相，然后作行星运动；由于行星运动产生的离心力使得固定相保留在螺旋管内；同时不断注入另一相作为流动相，流动相不断穿透固定相；这样两相在螺旋管内实现高效的接触，混合和传递。由于样品中各组分在两相中的分配比不同，使各组分得以分离。

7.简述人参多糖的提取精制过程。

答：①提取法：

a. 水或稀碱液提取：该法提取效率低，且碱提法易破坏多糖的立体结构及活性。

b. 酶法提取：把复合酶和热水浸提相结合。采用的复合酶包括果胶酶、纤维素酶和中性蛋白酶，把它们按一定比例混合，该法条件温和，杂质含量少，得率高。

②精制：

人参多糖属于极性大分子化合物，难溶于有机溶剂。先用乙醇或丙酮进行反复沉淀洗涤，除去一部分醇溶性杂质，然后用三氯乙酸除游离的蛋白质，再用透析法除去小分子杂质。

更进一步的纯化过程可采用部分沉淀法、金属络合法、季铵盐沉淀法，甲醇分级沉淀法和制备性区域电泳法等。或采用DEAE（二乙氨乙基）-纤维素、DEAE-凝胶或其他凝胶柱色谱进行纯化。

三．论述题

1．论述生物技术研究的主要内容及优越性。

答：1、主要研究内容：

①基于植物细胞的全能性(植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力)，借鉴微生物发酵工业的成就和经验，通过高等植物细胞、器官等的大规模培养，生产有用的次生代谢产物。

②利用分子生物学手段对药用植物进行遗传操作，获得转基因植物或转基因组织和器官，；或者旨在寻找一些次生代谢产物生物合成途径中的关键酶基因，进而对这些次生代谢产物的生物合成过程进行调控或将这些关键酶基因转入微生物中生产人们所需要的次生代谢产物。

③应用分子生物学技术进行了药用植物分子标记育种与品质定向调控的研究。

2、优越性：

①操作培养条件和培养方式，极大地提高生产率，也就是对培养条件进行优化，提高有用次生代谢产物的含量。

②培养是在无菌条件下进行的，可以排除病虫害的侵扰，严格控制药材质量

③可以进行特定的生物转化反应，大规模地生产所需要的有效成分。

④通过对有效成分生物合成路线进行遗传操纵，提高所需物质的产量。

⑤通过加入或删除基因而改变原药材的遗传特性。

2．试论述生物技术在生物活性物质开发中的应用。

答： A、植物细胞组织器官培养：细胞培养、不定芽培养、根培养、大规模培养技术

B、转基因植物/生物体：代谢工程、异源表达，分子组成

C、药用植物微繁殖：濒危植物、高产变异株、代谢工程植物

D、新资源：藻类、其他光合海洋生物

E、安全性考虑:细胞的悬浮培养需要添加植物激素，增加了潜在的风险。

3．试论述二氧化碳超临界流体萃取难溶性物质研究进展。

答：由于CO2超临界流体是一种非极性溶剂，比较适用于萃取弱极性，小分子量物质，使

它的应用有一定的局限性。为了解决这一问题，常使用以下方法：

（1）夹带剂的加入：

(2)反胶团的形成

(3)离子对试剂的加入

4．试论述膜分离技术用于中药体系的可行性。

答：中药的有效成分指具有明确的化学结构式和物理常数的化学物质，比如，甘草里的甘草酸、柴胡里的柴胡皂苷等。能够代表或部分代表中草药疗效的多组分混合物称之为有效部位。

用膜分离技术把中草药中的有效成分或有效部位与无效成分分离，提高中草药的疗效，是行之有效的方法。有效成分包括无机盐、生物碱、氨基酸和有机酸、酚类、皂苷、苷类、酮类、甾族和萜类化合物，它们的分子量一般不超过1000；无效成分包括蛋白质、多糖、鞣质、树脂、淀粉、纤维素、其相对分子量一般在50000以上，所以可根据膜孔径大小的不同，把有效成分或有效部位与无效成分加以分离

（1）中药水提液是膜分离的基础：以煎服的汤剂为主的中药剂型，其有效成分和有效部位存在于水提取液中，所以中药水提取液是应用膜分离技术的基础。

（2）中药分离的目标是使用膜分离的先决条件：中药分离的目标是获得其中的有效成分或有效部位，也就是从中药材中去粗取精，去伪存真的过程，这种过程可以靠膜分离技术来实现。

（3）中药可用于分离的性质：主要是依靠中药混悬液体系中的各组分在物理、化学、生物学等方面的差异来进行分离

5．试论述树脂分离技术的方法学研究。

答：（1）大孔吸附树脂的型号选择：树脂吸附性能的优劣是由其化学和物理结构决定的，同一型号大孔吸附脂对不同物质的吸附能力不完全相同

（2）大孔吸附树脂预处理：由于大孔树脂在合成后有单体、交联剂、致孔剂、分散剂的残留，因而树脂在买来后要进行预处理来除去毒性有机残留物。一般用乙醇、甲醇、酸、碱、丙酮等进行浸泡洗涤。前处理工艺合格的指标为“醇洗脱液加水不显浑浊”，或者洗脱液蒸干后无残留物，再用蒸馏水洗至无醇。

（3）吸附条件和解吸附条件的选择：①影响树脂吸附的因素：a.树脂本身化学结构的影响；b.溶剂的影响；c. 被吸附的化合物的结构的影响:Ⅰ被吸附组分极性的大小。Ⅱ被吸附组分分子体积大小。d.上柱液浓度及外界温度的影响②解吸条件的确立：a.洗脱剂的pH：通过改变洗脱剂的pH可使吸附物质改变分子形态，使其易于被洗脱下来。b.树脂柱的清洗：即树脂的预处理c.洗脱液的选择：应根据不同物质在树脂上吸附能力的强弱选择不同的洗脱剂进行洗脱。对非极性树脂，洗脱剂的极性越小，洗脱能力越强，选择丙酮或乙酸乙酯为洗脱剂。对于中等极性树脂，则宜选择极性较大的洗脱剂。

（4）大孔吸附树脂的再生：

树脂经反复使用后，会出现下列情形：①树脂表面及内部残留许多非吸附性成分和杂质使柱颜色变深，柱效降低；②柱床挤压过紧或树脂颗粒破碎影响流速。

对于第一种情形可用95%乙醇洗至无色后，再用大量的水洗去醇即可；对于第二种情形需把树脂从柱中取出，盛在一较大的容器中，并用水漂洗除去小颗粒或悬浮物后再重新装柱。6．试论述人参须皂苷的成分分析方法。

答：①定性分析方法：一般皂苷的理化鉴别反应对人参皂苷无专属性，不能将人参与西洋参区分开。薄层色谱法是最简便有效的检测手段。薄层色谱的一般过程：

a.吸附剂的选择：一般以15um的硅胶60GF254效果最佳，其次是硅胶H，薄层的厚度一般为0.5mm.

b. 显色剂的选择：以无水乙醇或10%~30%的硫酸甲醇为显色剂，在紫外光灯下，二醇型或三醇型皂苷所显色荧光有区别。这有利于辨别微量特征成分，如西洋参含有F2（三醇型），F11（奥克梯隆型）均显橙棕色荧光，而人参中的人参皂苷Rg2与F2的位置虽然很接近，但斑点显紫色，据此可区别西洋参与人参

c.展开剂的选择：

ⅰ.氯仿-乙酸乙酯-甲醇-水（15:40:22:10）10℃放置，取下层液低温下展开。

ⅱ.氯仿-甲醇-水（65:35:10）5~10℃放置12h，取下层液，低相对湿度下展开。

d.展开环境的选择：环境的相对湿度对硅胶薄层板及展开系统的色谱结果影响很大，不同展开剂由于亲水性或疏水性程度的差异，因而相对湿度的要求不同。

②定量分析方法：人参、西洋参及其制剂中总皂苷的测定一般采用吸附比色法及薄层色谱法进行净化分离，而后结合不同手段进行测定。主要有薄层扫描法及高效液相色谱法。

7．试论述大豆异黄酮的开发与利用。

答：大豆异黄酮在国内、外都有非常好的发展前景和市场空间。我国是大豆生产大国，是非转基因大豆的故乡，开发大豆异黄酮及其在药品、保健品、食品上的应用具有得天独厚的优势。综合来看，主要体现在以下几个方面:

巨大的消费市场空间:随着国际上对大豆异黄酮需求的快速增长，我国以非转基因大豆生产的异黄酮，以其较低的价位，其出口将继续保持良好的发展势头。

成熟的生产技术：大豆异黄酮的生产技术经过多年的实践，加上对美、日等国技术和工艺的参考、引进，国内已有数十种提取大豆异黄酮的专利技术与工艺。现在，我国已形成了成熟、稳定、高效的大豆异黄酮生产工艺，大部分企业能提取5%～90％不同纯度、满足不同需求的大豆异黄酮。

优质的原料供应：我国以非转基因大豆生产的异黄酮，全球只有以色列可以媲美。我国大豆年产量约为1 600万吨，2002年开始，政府在大豆主产区东北、内蒙古等4省区开展666.67万km2高油高产大豆示范，计划通过5年努力，使大豆年产量达到2000万吨～2200万吨。我国大豆种植规模扩大，供应量的增加，为大豆异黄酮的扩大生产提供了原料保证。相信不久的将来，在我国将有更多更优质的大豆异黄酮及其深加工产品供应市场。

阿喜祝大家考个好成绩