1. 生物工程的定義是甚麼?
- 利用生物、生物系統或過程來製造產品或提供服務的技術及過程。
2. 生物工程有甚麼例子?
傳統(過去): 製造芝士、釀酒、育種等。
現代: 操控DNA、細胞、組織或生物過程以獲取知識、製造產品或提供服務。
3. 遺傳工程及克隆與生物工程有甚麼關係?
- 遺傳工程及克隆是現代生物工程的例子。
4. 重組DNA技術是甚麼?
- 把新基因插入生物DNA的技術。
5. 說明重組DNA技術的原理(以生產人胰島素過程為例子)
(1) 獲取目標基因(人胰島素編碼的DNA片段)。
(2) 從細菌獲取質粒，作為載體。
(3) 利用相同的限制酶(限制性核酸內切酶)切割DNA片段和質粒
(4) 利用DNA連接酶把DNA片段和質粒接合起來，形成重組質粒
(5) 把重組質粒導入宿主細胞，宿主細胞會進行複製和表達這基因，稱為轉化。
6. 限制酶是甚麼? 運作原理是甚麼?
- 能識別雙鏈DNA中一小段特定鹼基序列(限制位點)，從而切割DNA分子雙鏈的蛋白質。
備註: 可能切出鈍端或黏端，視不同限制酶而定。
7. 如何篩選出已重組DNA的宿主細胞?
- 使用攜有選擇性標記(例如抗生素抗性基因)的質粒作為載體，
- 把已轉化的宿主細胞(包括標記基因及目標基因)放入相關的抗生素內培養，
- 有抗性的宿主細胞會生存下來，從而可篩選出來。
8. 利用重組DNA技術的好處? (以生產人胰島素為例子)
(1) 生產速度快
(2) 成本較低
(3) 產量較高
(4) 生產的人胰島素不會被免疫系統排斥(因較純淨)
(5) 引致其他感染風險較低(因較純淨)
9. 甚麼是基因改造生物?
- 經遺傳工程改變基因組合的生物。
10. 如何利用噬菌體製造基因改造細菌?
(1) 把新基因插入噬菌體DNA內。
(2) 噬菌體會自然感染相關的細菌。
(3) 噬菌體會把已重組的DNA(包括新基因及病毒DNA)注入細菌內。
(4) 目標基因會嵌入細菌的染色體中。
11. 如何利用農桿菌或基因槍製造基因改造植物?
農桿菌是一種可感染植物的細菌。
(1) 製造已轉化的農桿菌
(2) 把已轉化的農桿菌感染植物細胞
(3) 新基因會移至植物細胞DNA內。
(4) 受感染的植物細胞培育成新植株。
基因槍是一種可把DNA注射入細胞的工具。
(1) 直接注射入植物細胞內。
(2) 包裹在金屬粉末內的DNA會擴散出來
(3) 可能隨機嵌入植物染色體內。
12. 如何製造基因改造動物? (利用顯微注射、病毒或脂質體)
顯微注射: 利用極微細的針筒直接注射新基因的DNA入受精卵
病毒: 把已重組DNA的病毒感染動物
脂質體: 把新基因包在脂質小泡，脂質與動物細胞膜融合，把新基因DNA載入。
13. 製造基因改造生物有甚麼好處?
(1) 低成本
(2) 生產快速
(3) 產量高
(4) 減少農業污染
14. 製造基因改造生物有甚麼潛在危險?
(1) 可能對人類健康有長遠影響
(2) 可能引致過敏反應
(3) 可能出現超級病菌
(4) 可能出現基因污染，
(5) 可能破壞自然生態系統，減低生物多樣性
(6) 影響物種基因庫，長遠影響未知
15. 說明植物的組織克隆(clone)技術的運作原理。
克隆是製造在遺傳上完全相同個體的過程，即是複製生物。
無性生殖本身便是自然界存在的克隆過程。
原理
(1) 植物細胞容易生長和發育成完整植株
(2) 抽取部份植物分生組織，進行組織培養(微繁殖)
16. 說明組織培養克隆植物的好處及限制。
好處:
- 短時間可產生大量植株
限制:
- 涉及過程複雜，需要高技術人員及費用較高。
17. 說明動物克隆的兩個主要技術原理。
(1) 胚胎分割
- 受精卵分裂時形成多細胞時，細胞仍未分化。
- 把未分化的細胞抽取出來
- 每個細胞又可再繼續分裂並發育成新個體
備註: 是自然界單卵雙生的過程。
(2) 核轉移
- 把卵內的核除去
- 把體細胞的細胞核，轉移至卵內
- 已轉移核的卵便繼續發育
18. 說明動物克隆的應用及局限。
應用:
(1) 繁殖牲畜
(2) 繁殖瀕危動物
(3) 大量製造基因改造動物
(4) 生產在遺傳上完全相同動物，用以藥物測試等研究
(5) 獲取幹細胞作研究
局限
(1) 成功率偏低
(2) 克隆動物壽命較短
19. 說明克隆的利弊。
20. 說明植物和動物克隆的有關的議題，包括道德倫理、經濟及環境議題。
21. 說明有關人克隆的有關議題。
22. 聚合酶鏈反應是甚麼?
- 聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction)是一種在細胞外迅速製作DNA複本的方法。
23. 聚合酶鏈反應需要甚麼材料?
(1) DNA樣本(有要擴增的一段DNA，即目標區域)
(2) 游離的核苷酸(脫氧核糖核苷三磷酸dNTPs)
(3) DNA聚合酶(耐熱的)
(4) 2個引物，是一小段人工合成的單鏈DNA，用以標示起點和終點
24. 說明聚合酶鏈反應(PCR)的原理。
(1) DNA變性(需要較高温度)
(2) 引物連接
(3) 延伸，形成新的DNA鏈
(4) 重複以上過程
25. 描述現時進行PCR的技術過程。
26. 列出PCR的一些應用。
(1) 診斷遺傳病
(2) 法證科學
(3) 研究已滅絶的生物
(4) 診斷傳染病
(5) 辨別基因改造食物
27. DNA指紋分析是甚麼?
- 利用於不同個體間有長度來差異的DNA片段來分析不同個體的技術。
28. 說明DNA指紋分析的原理。
(1) 個體的DNA鹼基序列部分有遺傳變異(約0.1%)
(2) 有些遺傳變異在可變數目串聯重複(VNTR)出現
(3) 序列重複次數在個體間有很大差異，VNTR的長度亦不同。
(4) 分析這些不同長度的VNTR(DNA片段)，便可分辨不同的個體。
重要備註: 不是分析鹼基序列! 祇是比較VNTR長度。
29. 列出DNA指紋分析的應用。
(1) 法證科學
(2) 親子鑑證
(3) 鑑定遇難者身份
(4) 食品及中藥認證
(5) 保育瀕危物種
(6) 追踨傳染病源頭
(7) 篩選遺傳病