生物科学与工程前沿问题和参考答案.doc

硕士课程《生物科学与工程前沿》题目和答案 考核方式：总分100分 40%课程论文，自己选定生物科学与工程的某研究领域中的一个题目，参与导师组织的科研汇报或科研讨论等内容，写一份课程论文，核心是阐述某项研究或技术的原理、先进性和未来发展及其应用等内容，由导师根据平时表现和论文情况给出成绩，（百分制，即满分100分） 60%考试，从8位老师给出的44道题目中随机出10道题（选做其中5道），进行考试（百分制，即满分100分），题目答案仅供参考，可自己组织答案。 考核时间：周媛媛安排考试的具体时间、地点见学院通知。 要求：考试时将导师打分的课程论文一起交给监考的课程负责老师。 说明：给出题目的答案仅仅是指导性的，供参考，包括2位老师没给出答案，希望学生带着问题去学习，考试时最好是自己根据资料来组织答案，这才算真正掌握，效果也会更好。 赵继伦老师 如何进行微生物发酵菌种细胞通透性的改良与控制？ 答案要点： 超声波对微生物细胞膜的透性有一定的影响，主要是选择不同参数的超声强度对细胞膜进行作用，产生一种可恢复性损伤，使细胞膜透性发生改变。也可用不同照射参数的激光处理细胞，使细胞膜透性发生改变。学生通过对该题目内容的了解和熟悉后，对微生物的改造和利用有更深层次的认识。（还需自己补充）。 发酵过程参数应用传感器监控的类型与方法？ 答案要点： 传感器的分类：生物传感器（酶传感器）、物理传感器（非接触气敏传感器、光敏传感器、温度传感器、压力、pH、溶氧等传感器）。了解这些传感器在发酵工业的应用情况、优点、缺点、反馈控制技术等，对优化控制发酵过程十分必要。（还需自己补充）。 非糖质原料发酵中常见问题及处理方法？ 答案要点： 了解除糖质、淀粉原料外还有哪些原料可通过适当处理后进行发酵。可根据不同产物讨论处理方法，应从工业应用的角度去分析可行性（含环保、成本分析等）。非糖质原料发酵工艺的特殊性决定不同的工艺方法，其中菌种的选择是非常重要的。（还需自己补充）。 林炜铁老师 4简述分子微生物生态学的起源、定义及其主要特点。 近20年来，分子生物学无论在基础理论还是在技术开发应用方面均取得了突飞猛进的发展，尤其是聚合酶链式反应(PCR)技术的产生和完善，使分子生物学不断向生物科学的各个领域渗透。这些技术的出现使生态学家能够用分子生物学的方法来解决其它方法难以解决的问题，而分子生物学家也尝试用自己的理论和技术来解决一些生态问题。1990年，Ward等人利用对环境微生物的16SrRNA序列分析，揭示了环境中存在大量未能培养的微生物。因此大量基于16SrRNA的分子微生物学方法被发展应用于复杂的微生物生态研究，以获取更多的微生物信息，从而促使了分子微生物生态学研究的形成与发展。 分子微生物生态学是应用分子生物学的原理和方法来研究微生物系统与环境系统相互作用的机理及其分子机制的科学，它是分子生态学分支学科之一。 其主要特点是研究微生物群体(微生物区系或正常菌群)与其周围的生物和非生物环境条件间相互作用的规律，强调生态学研究中宏观与微观的紧密结合，优势在于对生态现象的研究不仅注意外界的作用条件，而且注意分析内部的作用机制。 分子微生物生态学应解决的核心问题是：①发现新的微生物并对其分类；②微生物多样性及群落构成；③微生物群落的功能；④微生物种群生长动力学，以及群落间的相互作用与信号传递；⑤微生物种群遗传学与进化。 主要研究内容包括水生微生物；微生物与金属的相互作用；生物信号；微生物膜和垫；人体微生物生态；细菌与真菌、原生动物的拮抗作用；微生物群落的生态原理；陆地生态系统的微生物多样性和作用；微生物与有机污染物的相互作用；不可培养微生物；原核生物与植物的相互作用；微生物驱动的生态系统功能；微生物群落对全球变化的影响；极端环境和天体微生物；细菌共生体；进化生态学；环境微生物基因组学；病毒对微生物群落分析的影响；微芯片用于微生物群落分析；胁迫(抗逆)反应；环境生物技术；生物地球化学循环(新生命和新代谢途径)；海洋微生物；病原体生态学；新的生物分析和生物信息学方法。 6论述分子微生物生态学研究过程中所用的分子生物学技术手段。 微生物培养及显微技术作为微生物的手段有很大的局限性，因为环境中大多数微生物处于“存活但不能被培养”的状态。而不依赖于微生物培养的分子生物学方法避开了传统微生物培养分析的环节，直接从样品中抽取总DNA，然后通过PCR扩增及其相关技术、核酸杂交技术、RNA基因序列分析等方法对直接提取的总DNA进行分析，了解其中微生物信息。这些通过遗传物质进行研究的分子方法，为微生态的研究开辟了新的途径，并已经得到广泛的应用。 ① 基于PCR技术的DNA指纹图谱技术，包括：16SrDNA文库构建、变性梯度凝胶电泳/时间温度梯度凝