现代食品生物技术重点.docx

1、现代食品生物技术重点生物技术的确切定义人们运用现代生物科学，工程学和其他基础学科的知识，按照预先的 设计，对生物进行控制和改造或模拟生物及其功能，用来发展商业性 加工，产品生产和社会服务 的新技术领域。生物技术的构成广基因工程 发酵工程 酶工程 r廿细胞工程I 蛋白质工程I生物技术各构成成分之间的关系现代生物技术的核心是基因工程，而现代生物技术的 基础和归宿则是 发酵工程和酶工程，否则就不能获得产品和经济效益，也就体现不了 基因工程和细胞工程的优越性。基因工程的定义：是指按照人们的意愿和设计方案，以分子生物学，分子遗传学，生物化学和微生物学为理论基础，通过将一种生物细胞的基因分离出来或人工合成

2、新的基因，在体外进行酶切和连接并插入载体分子构成遗传物质的新组合，导入到自身细胞或另一种细胞中进行复制和表达等实验手段，有目的的实现动物，植物和微生物等物种之间的 DNA重组和转移，使现有物种在短时间内趋于完善或创造出新的生物特性。发酵工程的定义 利用微生物 的某种 特性，通过现代化工程技术 手段进行 工业规模生产 的技术.包括:1传统发酵（有时称酿造） ，2近代的发酵工业 如酒精，如乳酸，丙酮 - 丁醇等3目前新兴的 如抗生素，有机酸，氨基酸，酶制剂， 核苷酸，生理活性物质，单细胞蛋白等的发酵生产酶工程的定义 :酶工程是利用 酶所特有的 生物催化性能 ，将酶学理论 与化工技术结合 而成的一门

3、 生物技术 。也就是利用 离体酶 或者 直接利用微生物 细胞， 动植物细胞 ，细胞器的特定功能 ，借助于工程学手段 来生产酶制剂 并 应用于相关行业 的一门科学 。细胞工程的定义 :是利用细胞生物学和分子生物学技术， 通过类似于工程学的步骤， 在 细胞整体水平 或细胞器水平 上，按照人们的意愿 改变 细胞内的遗传物 质已获得 新型生物 或特定细胞 产品的一门综合性科学技术。 蛋白质工程的定义 :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 信息处理技术的支持， 从改变 或合成基因 入手，定向地改造天然蛋白 质或设计全新的人工蛋白质 使之具有特定的结构、 性质和功能 ，能更

4、 好地为人类服务的一种生物技术。生物技术：农业 生物技术、 医药生物技术 、食品生物技术 、海洋 生物 技术、 环境 生物技术、 能源生物技术食品生物技术（ food biotechnology ）：是生物技术在食品原料生产、 加工和制造应用的一个学科。食品生物工程下游技术从由基因工程获得的动物、 植物和微生物的有机体或器官中， 从细胞 工程、发酵工程和酶工程产物（发酵液、培养液）中，把目标化合物 分离纯化出来，使之达到商业应用目的的过程。食品发酵和酿造等最古老的生物技术加工过程，也包括了1应用现代生物技术改良食品原料的加工品质基因，生产高质量的 农产品。2制造食品添加剂。3植物和动物细胞的培

5、养。4与食品加工和制造相关的其它生物技术，如：酶工程、蛋白质工 程和酶分子进化工程等。组成DNA的基本单位是 四种脱氧核苷酸，dAMP, dGMP, dCMP, dTMP通过3，5 （3 -羟基和5 -磷酸）一一磷酸二酯键一定顺序相连基因工程的最大特点1、打破生物种属界限 2、进行生物种内外基因的重组、遗传信息的转移重组DNA技术：DNA克隆、分子克隆、基因克隆。基因工程核心： 糖酸骨架基因工程的研究内容1、 目的基因的获取2、 构成重组DNA -目的基因与载体的重组3、 将重组DNA专移或导入到受体或宿主细胞4、 筛选重组转化体阳性克隆5、 从筛选出的阳性克隆中提取出扩增的重组DNA分子或基

6、因供分析和研究使用-使目的基因在受体细胞中高效表达第一节基因工程基础邃传物质的化学组成生物遗传的物质展础11核酸皱詮51 含戊糖的不同 1脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid.DNA)核糖核酸(Ribonucleic acid, RNA)构成dwa的位构触血位脱氧核糖核甘酸核糖核幵酸是通过其俎成中特定的核昔酸序列.储存遠楼惜息RNA 主要在潼传侑冥的表达及遥白质合成中起重要作用 基因一是指DNA分了的片段OIPHOOOIPHO_OJDP-HOOH *OHk Z核背一瞬酸（NMP）、 丿核昔二磷酸（NDPk 它 核音三暁酸（NTP核昔及核昔酸的结构通式途中之脱氧核音（酸）此处

7、无氧原子，N代表任何一种核肓 3 1檢中主養的舎氮礙、稱昔、松脊陀的宕称及itf:号罠音 rM“3K13孩音 flR( NutcUolide)RMA腺 ( A * .fidcrune)饌胃 c admasinef. AMP)島？f guiiwidc】国昔醴农鮎F）臆霜 rttC，cytijinejfl0 cyiidmc)尿薯岭lU+urcm9#( undine)尿甘型丄MPDNABft赚吟戲但工件(dCQKytULnCSinc)B&畔淀 afcyicwim;)號氛花昔Wee W特说咲脱氯翘牌 覧,押音 tAeo*y*hyEidiii* 酸电劇肯戟WTMF）Ag.UK、T曉了用来代农忡盍的舍氯碱

8、基壬外+还常常戡曲臺表不擢应第駁口和宾甘皱，见專広 右更）；A觀艮提替Ht号之前加上小斗的示睨惬用L1 级结构组成DNA的基本单位畀四种卿氧核昔酸 S1AME4QJMB WME,虹INKJ通过3, 5 駅基和F 禳酸）一 酸二酯键一定顺序相连i糖酸骨架碱碁从骨架侧向突出DNA的一级结构一 DNA分干名核昔馥链中4种脱氧核昔馥的排列顺序II诙基的拝列顺序每条DNA链都有方向性:5耒竭 末瑞5, 磷酸基未形成磷酸二酯键05端3末端f 未瑞3,氓基未被酯化的一端基因工程工具酶在基因工程中所用各种酶的统称I其种类繁多，作用各异，主要包括如下几种酶-依赖于DNA的RNA聚合酶I激酶 璘酸酶限制性内切核酸

9、醯限制件用(REStriction)是指一定类型的细菌可以通过其思刮性穴切核酸酶的作用，切割降解入侵的芥源DNA (例如喙繭体DNA等)使得外源DNA入侵 受到限制的现象.修饰作用 CModifimticm)是指在DNA甲辜化酶的作用下.牛物体自身DN&分子在特定礙基的特定位置上发生甲基化而得到修饰，从而免遭自身限制性内切核酸酶降解的现象.限制性内切核酸酶(restriction endonuclease, RE)简称内切酶是指一类能够识别和切割双链 DNA分子内核苷酸序列的内切核酸酶DNA甲基化酶(DNA methycase)简称甲基化酶是指一类能够识别DNA特定序列，并其特定碱基的特定位置

10、上引入甲基而发生修饰作用的酶。限制酶和甲基化酶主要是从多种微生物中分离纯化而来的。命名和分类:1寄主微生物属名的头个字四 一大写组成的三宇母（斜体宇）2种尹的前两个字母小习 为其基本形式證沛懺展屈做;就弓血抚抚时嗣屈耗&出鬧龙屈左冕;熾出黒凸剧总帶託智I当微牛物具有特殊名称时4则将代表该特殊名称的符号加在三个字母岳滿i阔iii制i辎締訓睹I讲g鋼I圖ii綜ii渐幡i御ii觸I廉谓斥面非斜体字同属不同种的两种微生物的种名相同一*前2个宇母相同时H瑕即QpDig M曲耐“皿加副流感嗜血杆菌） 日礙Haemophilus parahaemolyticus :副溶 ifn 嗜血杆菌） Hph I制性内

11、切酶一般以提取这类酶生物的（属名和（种）名 的第仆2）个字母以及菌株（型的（代号）来命名。 如果从同一生物中先后提取到多种限制性核酸内切酶.则依次用 鬻马数字加以区分-例如涉？ d in表示从（o?QPft/tas呦啣磁或渝感嗜血杆菌菌（英文）株（d）中分离出来的第（3 ）种限制性内切酶。 EcoRI表示从（Escherichia coli或大肠埃希氏菌） 菌株RY13分离出的第（1）种限制性内切酶。限制性内切核酸酶分类，根据酶的性质，可将限制酶分为三个类型I型限制酶不宜 ”作为基丙工程的 工具酶厂I聲 其切割位点距其识别位点至少1000bp (base pair) 且切割作用点随机例如 Ec

12、oA I、coB I、ecoO I、6coK I e卜制性内切酶杲基因工程的理懇工具幄II型=其切割位点与其识别位点重養或在其附讥 | 且切割作用特异性强例如 Bam H I, FcoR I . HM HItill型：其切割位点一般在距识别位点3T社4-26bp辿III禮限制酶在基因工程屮也不常用By (pyrimidine) 口密唳类含氮碱一 c或TEu (purins) u票吟类含氮碱 a或g切割方式： O形成双链平齐末端根据双链DNA被-o形成5 磷酸端2-5个核昔酸突岀切割所成的末端| 单链粘性未端-O形成3 轻基端2 5个核昔酸突出单链粘性未端同裂酶：在u型限制性内切核酸酶 中，来源

13、不同而识别序列和切割方式相同者 称为同裂酶例如：Hpa n Msp I ,两者的识别序列都是 CCGG同尾酶：虽来源及识别序列不同，但DNA经其切割后能形成相同粘性末端者称 为同尾酶。基因工程载体(Vactor):质粒载体(plasmid)-细菌等生物细胞内一类能自我复制的遗传物质噬菌体载体（bacteriophage）- 细菌病毒的总称柯斯质粒载体（cosmidvactor）按照介导的作用目的分类：克隆载体、表达载体按照介导的受体生物分类：大肠杆菌载体（原核生物）、酵母载体（真核生物）、 植物载体（病毒）、动物载体启动子（promoter） : DNA专录起点部位的DNA序列增强子（enha

14、ncer）:使DNA专录加速的DNA序列衰减子（attenuator ）:使DNA转专录衰减的DNA序列终止子（terminator ）:使DNA专录终止的DNA序列操纵基因（operator ）:直接负责DNA专录开启和关闭的DNA序列理想的载体应具备的基本条件:1能自主穗定复制应貝有一个以丄的单一限制性內切酶仗点，以便目的基周插入3具有菜些容易检测的遗传标远（如，抗药性、窘基酸合成酶，空斑形咸等）4插入目B基因的幅度较宽5分子量小，拷贝数高6对于表达载体还应配备与寄主细胞相适应的启动子，前导序列，加尾信号,増强子等DNA调控元件PBR322质粒的优点:1分子质量较小，易于进行重组克隆2拷贝

15、数高每个细胞可累计高达1000-3000个质粒拷贝市氨芾青霉素基因一 Amff3具有抗菌素抗性基因彳L抗四环素抗性基因一3如果将外源DNA插入到上述B自m H I等9种或Sg旨I等三种限制位点上I会导致月mp基因或胆r1基因的失活!针对这一觥陷构建PBR322衍生慣粒2质粒载体pUC19gUQ 美国加利福尼亚大学(University of California)的科学家构建邯PBR322 使用广泛，但带的单 克隆位点较少，筛选程序还较费时阖IPBR322的基础上发展了质粒pQC. DUC19, DUC18. nUC7目的基因的获取构成重组DNA 目的基因与载体的車组 基因工程的研究内容彳将重

16、组DNA转移或导入到受体或宿主细胞4端选重组转化体阳性克隆5)从筛诜出的阳杵克隆中掾取出扩増的 重组DNA分子或基因供分析和研究使用- 使目的基因在受体细胞中高效表达PCF技术：定义： PCR技术又称聚合酶链式反应(polymerasechain reaction),是通过模拟体内DNA复制的方式，在体外选择性 地将DNA某个特殊区域扩增出来的技术。PC敲术的基本原理在微量离心管中，加入适量的缓冲液，微量的模板 DNA四种脱 氧单核苷酸，耐热性多聚酶，一对合成DNA的引物,通过高温变性、低 温退火和中温延伸三个阶段为一个循环的反应过程，每一次循环使特 异区段的基因拷贝数放大一倍，一般样品是经过30次循环,最终使基 因放大了数百万倍；扩增了特异区段的DNA带。模板：单链或双链DNA引物；4630bp合成的寡核昔酸（dNIB： dAIP. dHP” 皿，sLQIB）Mg2+： DNA聚合酶的激活剂转化(transformation ):是感受态的大肠杆菌细胞接受及表达质粒DNA分子的生命过程转染(transfection ):是感受态的大肠杆菌细胞接受及表达噬菌体DNA分子的的生命过程ICP基因工程概念：ICP基因工程主要运用脓杆菌介导法， 基因枪法等对植物进行ICP基 因