食品生物技术导论-2基因工程与食品产业
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食品生物技术导论第2章基因工程
22
表1限制性内切酶命名
名称 EcoRⅠ HindⅢ HindⅡ Hpa Ⅰ
属名（大写、 斜体）
种名（小写、 斜体） 株名 序数
来源菌株
E
co R Ⅰ
Escherichia coli R株
H
in d Ⅲ
Haemophilus influenzae d株
H
inቤተ መጻሕፍቲ ባይዱd Ⅱ
Haemophilus influenzae d株
24
25
Ⅱ型限制性内切酶的作用特点
Ⅱ型限制性内切酶的识别特点： ①大多数酶识别顺序很严格，有少数有变动的 余地； ②识别序列的碱基数一般为4-6个碱基对，一般 都富含GC； ③大多数识别位点具有180o旋转对称性（或称为 回文结构，核酸的这种结构与在生物体内和 蛋白作用有关），少数酶切割位点在识别位 点外，也具有旋转对称性； ④Ⅱ型酶的识别顺序中的碱基被甲基化修饰后 会影响部分酶的外切割作用。
21
2.1.1.2 限制性内切酶的命名
其命名原则是，用具有某种限制性内切酶的 有机体学名缩写来命名： 1. 有机体属名的第一个字母（大写，斜体）和 种名的前两个字母（小写，斜体）构成基本 名称； 2. 株系数字通常省略，如果酶来自于特殊菌株 中，应加上菌株名称符号； 3. 罗马数字用来表示从同一个细菌中分离出来 的不同的限制性内切酶。
11
基因工程在转基因动物的利用方面．主要是 将转基因动物作为专门生产一些特殊药物的 “生物工厂”(bio-factories)。 基因工程仍在深入发展之中。
12
2工具酶和基因载体
基因工程的操作依赖于许多重要的酶（限制 性内切酶、核酸酶、连接酶、聚合酶等）作 为工具来对基因进行切割和拼接操作，这些 酶被称为工具酶（enzyme of tools）。 目的基因要进入宿主细胞，有两种方式： 1. 直接导入 2. 通过载体的运载 这种在细胞内具有自我复制功能的运载目的基 因进入宿主细胞的运载体，叫做基因工程载 体（Vector or Carrier）。
表1限制性内切酶命名
名称 EcoRⅠ HindⅢ HindⅡ Hpa Ⅰ
属名（大写、 斜体）
种名（小写、 斜体） 株名 序数
来源菌株
E
co R Ⅰ
Escherichia coli R株
H
in d Ⅲ
Haemophilus influenzae d株
H
inቤተ መጻሕፍቲ ባይዱd Ⅱ
Haemophilus influenzae d株
24
25
Ⅱ型限制性内切酶的作用特点
Ⅱ型限制性内切酶的识别特点： ①大多数酶识别顺序很严格，有少数有变动的 余地； ②识别序列的碱基数一般为4-6个碱基对，一般 都富含GC； ③大多数识别位点具有180o旋转对称性（或称为 回文结构，核酸的这种结构与在生物体内和 蛋白作用有关），少数酶切割位点在识别位 点外，也具有旋转对称性； ④Ⅱ型酶的识别顺序中的碱基被甲基化修饰后 会影响部分酶的外切割作用。
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2.1.1.2 限制性内切酶的命名
其命名原则是，用具有某种限制性内切酶的 有机体学名缩写来命名： 1. 有机体属名的第一个字母（大写，斜体）和 种名的前两个字母（小写，斜体）构成基本 名称； 2. 株系数字通常省略，如果酶来自于特殊菌株 中，应加上菌株名称符号； 3. 罗马数字用来表示从同一个细菌中分离出来 的不同的限制性内切酶。
11
基因工程在转基因动物的利用方面．主要是 将转基因动物作为专门生产一些特殊药物的 “生物工厂”(bio-factories)。 基因工程仍在深入发展之中。
12
2工具酶和基因载体
基因工程的操作依赖于许多重要的酶（限制 性内切酶、核酸酶、连接酶、聚合酶等）作 为工具来对基因进行切割和拼接操作，这些 酶被称为工具酶（enzyme of tools）。 目的基因要进入宿主细胞，有两种方式： 1. 直接导入 2. 通过载体的运载 这种在细胞内具有自我复制功能的运载目的基 因进入宿主细胞的运载体，叫做基因工程载 体（Vector or Carrier）。
基因工程在食品产业中的应用
基因工程在食品产业中的应用近年来，基因工程技术在食品产业中的应用越来越广泛。
基因工程技术通过改变食品中的基因，可以增加其营养价值，改善其口感，延长其保质期等等。
本文将探讨基因工程在食品产业中的应用。
一、基因工程技术的原理基因工程技术是指通过重组DNA或改变基因组的方式，来实现对生物体遗传物质的精确操作。
其主要原理包括基因克隆、基因传递、基因表达等方面。
基因工程技术已经广泛应用于医疗、农业、工业和环境等诸多领域。
在食品产业中，基因工程技术主要应用于食品营养改良、生产效率提高以及食品特性改善等方面。
二、基因工程技术在食品营养改良方面的应用基因工程技术可以通过改变植物或动物的基因来提高其营养价值。
例如，一些植物中含有较少的维生素A，而基因工程技术可以通过向植物中添加β-胡萝卜素（一种可以转化成维生素A的物质）的基因，来增加该植物的维生素A含量。
另外，基因工程技术也可以用来增加某些蔬菜或水果中的抗氧化物质含量，从而提高其营养价值。
三、基因工程技术在食品生产效率提高方面的应用基因工程技术可以通过增加植物或动物的产量和产出效率，来提高食品的生产效率。
例如，基因工程技术可以用来改变蔬菜或水果的生长速度和产量，从而满足不同国家或地区的需求。
此外，基因工程技术还可以用于改善食品的质量和口感等方面，从而提高食品的市场竞争力。
四、基因工程技术在食品特性改善方面的应用基因工程技术可以通过改变食品中的基因，来改善其特性，使其更具吸引力。
例如，基因工程技术可以用来改变某些植物的颜色、形状等特性，使其更具吸引力。
此外，基因工程技术还可以用于改善食品的保存期限、耐受性和防治疾病。
五、基因工程技术在食品产业中的争议随着基因工程技术在食品产业中的广泛应用，人们也开始对其安全性产生争议。
一些人认为基因工程技术可能会对人体健康产生负面影响，而另一些人则认为基因工程技术在保证食品安全的前提下，能够带来很多好处。
目前国际上对于基因工程技术在食品产业中的安全性和可行性还有许多争议和讨论。
生物技术与食品产业
中心法则
基 因 重 组 目的基因与载体基因，标记基因等的连接叫基因重组 重组质粒基因包括：
标记片段
启动子
目的基因
终止子
载 体 基 因 片 段
基因工程的一般操作步骤
01
目的基因的获得 载体的选择
02
重组质粒的构建
03
导入目标生物体细胞内
第二章 基因工程与食品科学
概述 基因工程定义 是指按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子），在体外构建杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作。又称为DNA重组技术。 基因工程的实施包括四个必要的条件：工具酶、基因、载体和受体
基因工程的内容和方法
限制性核酸内切酶的命名
按酶的来源的属、种名而定，取属名的第一个字母大写与种名的头两个字母小写组成的三个斜体字母作略语表示； 如有株名，再加上一个字母； 其后用大写罗马数码Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……区分同菌株种内具有的不同限制性修饰系统 。 例如：从流感嗜血杆菌d株（Haemophilus influenzae d）中先后分离到3种限制酶，则分别命名为HindⅠ、HindⅡ和HindIII。 BamHⅠ Cla I EcoR Ⅰ Hind III
EcoR 1 from E.coli
G A A T T C
C T T A A G
PALINDROME palindrome
A A G C T T Hind III from T T C G A A Haemophilus influenza
钝性末端(blunt end/flush end)
目录
CONTENTS
基因工程的分子生物学基础
单击此处添加标题
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基 因 重 组 目的基因与载体基因，标记基因等的连接叫基因重组 重组质粒基因包括：
标记片段
启动子
目的基因
终止子
载 体 基 因 片 段
基因工程的一般操作步骤
01
目的基因的获得 载体的选择
02
重组质粒的构建
03
导入目标生物体细胞内
第二章 基因工程与食品科学
概述 基因工程定义 是指按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子），在体外构建杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作。又称为DNA重组技术。 基因工程的实施包括四个必要的条件：工具酶、基因、载体和受体
基因工程的内容和方法
限制性核酸内切酶的命名
按酶的来源的属、种名而定，取属名的第一个字母大写与种名的头两个字母小写组成的三个斜体字母作略语表示； 如有株名，再加上一个字母； 其后用大写罗马数码Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……区分同菌株种内具有的不同限制性修饰系统 。 例如：从流感嗜血杆菌d株（Haemophilus influenzae d）中先后分离到3种限制酶，则分别命名为HindⅠ、HindⅡ和HindIII。 BamHⅠ Cla I EcoR Ⅰ Hind III
EcoR 1 from E.coli
G A A T T C
C T T A A G
PALINDROME palindrome
A A G C T T Hind III from T T C G A A Haemophilus influenza
钝性末端(blunt end/flush end)
目录
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基因工程的分子生物学基础
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食品生物技术导论基因工程
2020/6/2
基因是基因工程 的操作对象4
基因（gene）——生命的最大奥秘
物质层面：是染色体上一段脱氧核糖核酸 （DNA）序列。 功能层面：是遗传信息的载体，编码蛋白质和核糖核酸 （RNA）分子功能，调控基因表达。
染色体
2020/6/2
DNA
基因1 基因2
5
DNA结构
磷酸
碱基
戊糖
单核苷酸
脱氧核糖和磷酸 基通过3′,5′磷酸 二酯键连接形成 螺旋链的骨架
第一节 基因工程概述
一、基因及其发展简史 二、基因工程涵义 三、基因工程的一般步骤
1、基因概念
• 基因是DNA分子上具有遗传效应的 特定核苷酸序列。
• 指导人体内重要物质蛋白质等的合 成，维持着人体的正常生理功能。 如果一个基因不正常，甚至基因中 一个非常小的片断不正常，就可以 引起发育异常、疾病，甚至死亡。
即基因工程是基因的一种操作平台与技术
基因工程五大基本操作单元： 切、接、转、增、检
DNA的体外 重组
重组DNA分子的 转化与扩增
转化子的筛 选与鉴定
可把来自任何生物的基 因转移到与其毫无关系 的任何其他受体细胞中
2020/6/2
某一段DNA可在受体细胞 内进行复制，为制备大量 纯化的DNA片段提供可能
第二章 食品与基因工程
Food and Gene Engineering
基因工程是生物工程的核
心技术，是最具生命力和
最引人注目的前沿学科之
一。
2020/6/2
1
教学目标
1、了解基因工程的产生及发展 2、掌握基因工程的概念和特点 3、掌握基因工程的四大要素 4、掌握基因工程的原理和过程 5、了解基因工程在食品工业中的应用
基因是基因工程 的操作对象4
基因（gene）——生命的最大奥秘
物质层面：是染色体上一段脱氧核糖核酸 （DNA）序列。 功能层面：是遗传信息的载体，编码蛋白质和核糖核酸 （RNA）分子功能，调控基因表达。
染色体
2020/6/2
DNA
基因1 基因2
5
DNA结构
磷酸
碱基
戊糖
单核苷酸
脱氧核糖和磷酸 基通过3′,5′磷酸 二酯键连接形成 螺旋链的骨架
第一节 基因工程概述
一、基因及其发展简史 二、基因工程涵义 三、基因工程的一般步骤
1、基因概念
• 基因是DNA分子上具有遗传效应的 特定核苷酸序列。
• 指导人体内重要物质蛋白质等的合 成，维持着人体的正常生理功能。 如果一个基因不正常，甚至基因中 一个非常小的片断不正常，就可以 引起发育异常、疾病，甚至死亡。
即基因工程是基因的一种操作平台与技术
基因工程五大基本操作单元： 切、接、转、增、检
DNA的体外 重组
重组DNA分子的 转化与扩增
转化子的筛 选与鉴定
可把来自任何生物的基 因转移到与其毫无关系 的任何其他受体细胞中
2020/6/2
某一段DNA可在受体细胞 内进行复制，为制备大量 纯化的DNA片段提供可能
第二章 食品与基因工程
Food and Gene Engineering
基因工程是生物工程的核
心技术，是最具生命力和
最引人注目的前沿学科之
一。
2020/6/2
1
教学目标
1、了解基因工程的产生及发展 2、掌握基因工程的概念和特点 3、掌握基因工程的四大要素 4、掌握基因工程的原理和过程 5、了解基因工程在食品工业中的应用
转基因食品与安全 第二章 基因工程与食品产业
DNA被限制酶切断后有两个反向互补的 “黏性末端”。被同一种限制切断的几个 DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进 行配对。
2. 限制性核酸内切酶的命名
按酶的来源的属、种名而定，取属名的第一个 字母与种名的头两个字母组成的三个字母作 略语表示；因工程与食品产业
第一节 基因工程概述 第二节 工具酶和基因载体 第三节 基因工程的基本技术
第一节 基因工程概述
一、基因工程的概念
1. 基因工程：是用人工方法把不同生物的遗 传物质分离出来，在体外进行剪切、拼 接、重组，形成基因重组体，然后转入 宿主细胞或个体中高效表达，最终获得 所需要的基因产物。
★磷酸与脱氧核糖在双螺旋外侧，嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧。
2.基因工程问世 1973年首次完成重组质粒DNA对大肠杆菌的转
化，证实真核基因可转移到原核生物细胞并表达。
3.基因工程的迅速发展阶段。
21世构纪建了初多是种基供因转工化程原应核生用物研和究动的、鼎植盛物细时胞期的，载医、 农体、，获牧得、了渔大的量等转产基品因菌都株会。使用基因工程技术。
有EcoB和EcoK两种，具有催化限制性
切割和修饰核苷酸2种功能。
（2）Ⅱ类限制性核酸内切酶 能识别特异序列，在特异位点水解双
链DNA中每一条链上的磷酸二酯键。酶促 反应除Mg2+外，也需要ATP供给能量。
1. 限制性内切酶的发现
1962年，因为细菌中含有特异的核酸内 切酶，能识别特定的核酸序列而将核酸切断； 同时又伴随有特定的核酸修饰酶，最常见的 是甲基化酶，能使自身核酸特定序列上的碱 基甲基化，从而避免受内切酶水解，外来核 酸没有这种特异的甲基化修饰，就会被细胞 的核酸酶所水解。这样细胞就构成了限制— —修饰体系，其功能就是保护自身的DNA， 分解外来的DNA。
食品生物技术概论 廖威 第二章 基因工程原理及其在食品工业中的应用
3.限制性内切核酸酶的类型 （1）Ⅰ型。由三种不同亚基组成；辅助因子为ATP、 Mg2+ 及 S- 腺 苷 甲 硫 氨 酸 ； 切 割 位 点 距 其 识 别 位 点 至 少 1 000bp；切割作用随机。Ⅰ型限制酶不宜作为基因工程的工 具酶。 （2）Ⅱ型。由两个相同亚基组成；辅助因子仅为Mg2+； 识别位点常具旋转对称性；切割位点与其识别位点重叠或 在其附近；切割作用特异性强。Ⅱ型限制酶是基因工程理 想的工具酶。 （3）Ⅲ型。由两种不同亚基组成；辅助因子为ATP和 Mg2+，也受S-腺苷甲硫氨酸激活，但并非必需；切割位点一 般在距其识别位点3’端24～26bp处。Ⅲ型限制酶在基因工程 中也不常用。
（三）基因工程的三大理论和三大技术基础 1.三大理论基础 （1）1940年代Avery等人的肺炎球菌的转化试验证明 了生物的遗传物质是DNA。 （2）1950年代Watson和Crick发现了DNA分子的双螺 旋结构及DNA半保留复制机理。 （3）1960年代Crick关于遗传中心法则的确立，即生 物体中遗传信息是按DNA→RNA→蛋白质方向进行传递。 2.三大技术基础 （1）如何从生物体庞大的双链DNA分子中将所需要的 基因片段切割下来（限制性内切核酸酶）。 （2）如何将获得的基因片段进行连接（DNA连接酶）。 （3）如何将切割下来的基因片段进行繁殖扩增（基 因载体）。
旋转对称
切割位点
距其特异识别位点至 在特异切割位 距其识别位点3’端 少1000bp处随机切割 点上或其附近 24～26bp处 特异 特异切割 切割
4.Ⅱ型限制性内切核酸酶的切割方式 在识别序列双链DNA两条链的对称轴上同时切断磷酸 二酯键，形成双链平齐末端。 在识别序列双链DNA两条链的对称轴两侧同时从3’端 切断磷酸二酯键，形成3’-羟基端2～5个核苷酸突出单链 黏性末端。 在识别序列双链DNA两条链的对称轴两侧同时从5’端 切断磷酸二酯键，形成5’-磷酸端2～5个核苷酸突出单链 黏性末端。
基因工程与食品产业
02
基因工程在食品产业中的应用
转基因作物的种植
抗虫抗病
品质改良
通过基因工程技术，将抗虫和抗病基 因转入作物，提高作物的抗虫和抗病 能力，减少农药使用，降低环境污染。
通过基因工程技术，改良作物的营养 成分、口感、色泽等品质性状，满足 消费者多样化的需求。
耐旱、耐盐碱
通过基因工程技术，改良作物的耐旱、 耐盐碱等抗逆性状，扩大作物的种植 范围，提高作物产量。
基因工程的原理
基因工程的核心原理是基因重组。通 过特定的技术手段，将外源基因导入 到目标生物体中，使其表达出新的性 状。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程起源于20世纪70年代， 当时科学家发现了限制性内切酶 和DNA连接酶，这两种酶是进行 基因操作的基础工具。
基因工程的发展
随着技术的不断进步，基因工程 经历了从简单到复杂的转变。目 前，基因工程技术已经广泛应用 于农业、医学、工业等领域。
未来展望
随着基因编辑技术的不断完善和优化，其在食品产业中的应用将更加 广泛，有望为人类提供更加安全、健康、优质的食品。
新型转基因食品的研发与上市
01
转基因技术
转基因技术是基因工程的一种，通过将外源基因导入到生物体中，实现
对其性状的改良。
02
新型转基因食品
新型转基因食品包括转基因蔬菜、转基因水果、转基因粮食等，这些食
快速检测
利用基因工程技术，开发快速、 准确的检测方法，对食品中的有 害物质、微生物等进行检测，保
障食品安全。
质量追溯
利用基因工程技术，建立食品质 量追溯体系，对食品的生产、加 工、运输、销售等环节进行全程
监控，确保食品质量。
食品真实性鉴别
基因工程与食品产业PPT课件
Paul Berg (who shared the 1980 Nobel Prize in chemistry for this work).
1972 Stanley Cohen and Herbert Boyer discover recombinant DNA technology, considered to be the birth of modern biotechnology
食品基因工程：利用基因工程的技术和手段，在分子水平上定向重组遗传物质，以改良食品的品质和性状，提高食品的营养价值、贮藏加工性状以及感官性状的技术。
（二） 基因工程的主要内容
概括起来，基因工程的操作过程一般分4个步骤。
获得目的基因；将目的基因与载体连接形成重组DNA；将重组DNA导入受体细胞；筛选出能表达目的基因的受体细胞
底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP
聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶简写 为 DNA-pol
模板(template) : 解开成单链的DNA母链
引物(primer): 提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合
解螺旋酶引物酶单链DNA结合蛋白DNA连接酶等
在农业上，基因工程发展速度势头强劲。据统计，2000年全球转基因作物种植面积由1996年的170万hm2，增加到4 420万hm2，增加了25倍之多。 2000年美国、加拿大、阿根廷、中国4个国家转基因作物的种植面积占全球种植面积的99.9％。 全世界转基因作物按种植面积排序分别为大豆、玉米、棉花、油菜籽。
例如，EcoR I中的Eco表示从大肠杆菌(Escherichia coli)中分离出来的，R代表大肠杆菌的R株， I表示从中分离出的第一种限制性内切酶。
《食品生物技术》课程笔记
《食品生物技术》课程笔记第一章：绪论一、食品生物技术的基本概念1. 定义：食品生物技术是指应用生物学、分子生物学、生物化学、微生物学、遗传学等生命科学的基本原理，结合工程学、信息学等学科的方法，对食品原料、生产过程、产品进行科学研究和工程技术改造的技术领域。
2. 范围：食品生物技术的研究和应用范围广泛，主要包括以下几个方面：- 基因工程：通过基因克隆、基因转移等技术，对食品生物的遗传特性进行改造。
- 细胞工程：利用细胞培养、细胞融合等技术，进行细胞水平的操作和改造。
- 蛋白质工程：设计和改造蛋白质，提高其功能性和稳定性。
- 酶工程：研究和应用酶在食品加工中的作用，提高酶的效率和稳定性。
- 发酵工程：利用微生物发酵生产食品和食品添加剂。
3. 特点：- 科学性：基于严谨的科学原理和方法。
- 创新性：不断推动食品产业的技术创新。
- 安全性：关注食品安全，确保生物技术产品的安全性。
- 环保性：减少污染，提高资源利用效率。
二、传统食品生物技术与现代食品生物技术1. 传统食品生物技术：传统食品生物技术主要包括自然发酵、选种育种、食品加工等基于经验的技术。
这些技术历史悠久，但通常生产效率较低，产品品质不稳定。
2. 现代食品生物技术：现代食品生物技术以分子生物学为基础，采用基因工程、细胞工程、蛋白质工程等高新技术，具有以下特点：- 高效性：能够大幅度提高食品生产效率。
- 精确性：能够精确改造生物体的特定性状。
- 可控性：能够实现对生产过程的精确控制。
3. 差异与发展：- 技术层面：传统技术依赖于经验和直觉，现代技术依赖于科学原理和精确操作。
- 效率层面：现代技术能够实现规模化、自动化生产，提高产量和效率。
- 品质层面：现代技术有助于提高食品的品质和营养价值。
三、食品生物技术研究的内容1. 食品原料改良：- 基因工程：通过转基因技术，培育抗病、抗虫、高产的新品种。
- 细胞工程：通过细胞培养和筛选，获得优质的食品原料。
生物技术与食品产业
三、限制性内切酶的切割位点
大部分限制性核酸内切酶识别DNA序 列具有回文结构特征，切断的双链DNA都 产生5’磷酸基和3’羟基末端。不同限制性核 酸内切酶识别和切割的特异性不同
EcoR 1 from E.coli
G AAT T C C T TAA G AA G C T T T T C G AA
PALINDROME
分子生物学是基因工程的基础。
工具酶
• 三大类：
– 限制性内切酶 – 连接酶 – 修饰酶
Restriction enzymes( recognize specific short sequences of DNA and cleave the duplex (sometimes at target site, sometimes elsewhere, depending on type). 识别序列常是一组含4-6个核苷酸的回文序列. 是一类能识别和切割双链DNA分子中的某特定核苷核 酸序列的酶 Restriction map is a linear array of sites on DNA cleaved by various restriction enzymes. DNA限制酶切片段沿染色体或染色体片段的依次排列 称作限制图谱.
• DNA变性、复性与杂交
– DNA变性（DNA denaturation）：在高温及强碱 长期保持下，双链DNA分子氢键断裂，两条链完 全分离，形成单DNA分子。 – 复性（renaturation）或退火(annealing)：变性 DNA分子经处理又可重新形成天然DNA分子，这 个过程称～。降低温度、pH及增加盐浓度均可促 进DNA的复性。 – 杂交（hybridization）:当复性DNA分子由不同的 两条链分子形成时，这种复性称为～。
我的课件食品生物技术第二章基因工程与食品产业详解演示文稿
第十五页，共127页。
现代基因阶段
2．断裂基因 1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列
不连续的间断基因被称为断裂基因。--真核基因 3．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
4．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的
第十六页，共127页。
基因的概念
DNA分子中含有特定遗传信息的能够自
第三十八经逆转录酶催化反转录 生成cDNA，与适当载体连接后转化受体菌并繁殖扩增，这 样包含着细胞全部mRNA信息的c。第三十九页，共127页。
构建cDNA的基本步骤： ①制备mRNA；多肽与基因之间存在对应关系
遗传密码是通用的
基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代
第八页，共127页。
基因工程的研究内容
在分子水平上，提取或合成不同生物的遗传 物质，在体外进行切割、再和某一载体进行拼接
重组，然后再将重组的DNA导入宿主细胞内， 最后实现目的基因稳定复பைடு நூலகம்和表达的过程。
第九页，共127页。
第四十四页，共127页。
2.PCR反应过程：
20-40个 PCR循环
①94℃变性 ② 50-65℃退火 ③72℃延伸
第四十五页，共127页。
第四十六页，共127页。
PCR用途广泛
生命学科
医学工程
遗传工程 疾病诊断
法医学
考古学
第四十七页，共127页。
第四十八页，共127页。
► 定义：某种生物基因组的全部遗传信息通过 克隆载体储存于某一受体菌的群体中，这个 群体就称为该生物基因组的(genomic library)。
• EcoRI：Escherichia coli RI
• HindIII：Haemophilus influensae d III
现代基因阶段
2．断裂基因 1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列
不连续的间断基因被称为断裂基因。--真核基因 3．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
4．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的
第十六页，共127页。
基因的概念
DNA分子中含有特定遗传信息的能够自
第三十八经逆转录酶催化反转录 生成cDNA，与适当载体连接后转化受体菌并繁殖扩增，这 样包含着细胞全部mRNA信息的c。第三十九页，共127页。
构建cDNA的基本步骤： ①制备mRNA；多肽与基因之间存在对应关系
遗传密码是通用的
基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代
第八页，共127页。
基因工程的研究内容
在分子水平上，提取或合成不同生物的遗传 物质，在体外进行切割、再和某一载体进行拼接
重组，然后再将重组的DNA导入宿主细胞内， 最后实现目的基因稳定复பைடு நூலகம்和表达的过程。
第九页，共127页。
第四十四页，共127页。
2.PCR反应过程：
20-40个 PCR循环
①94℃变性 ② 50-65℃退火 ③72℃延伸
第四十五页，共127页。
第四十六页，共127页。
PCR用途广泛
生命学科
医学工程
遗传工程 疾病诊断
法医学
考古学
第四十七页，共127页。
第四十八页，共127页。
► 定义：某种生物基因组的全部遗传信息通过 克隆载体储存于某一受体菌的群体中，这个 群体就称为该生物基因组的(genomic library)。
• EcoRI：Escherichia coli RI
• HindIII：Haemophilus influensae d III
第二章基因工程与食品产业
第五节 基因工程在食品产业中的运用
三、 应用基因工程改良食品消费工艺 〔一〕应用DNA重组技术改良果糖和乙醇消费方法 〔二〕改良啤酒大麦的加工工艺 〔三〕 改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性 〔四〕 改善牛乳加工特性
三、 应用基因工程改良食品消费工艺
〔一〕应用DNA重组技术改良果糖和乙醇消费方法
1、应用微生物培育技术，少量消费所需的酶
〔一〕 改良微生物菌种
此外，食品消费中所运用的食品添加剂或加 工助剂，如氨基酸、无机酸、维生素、增稠剂、 乳化剂、外表活性剂、食用色素，食用香精及调 味料等，也可以采用基因工程菌发酵消费而失掉， 基因工程对微生物菌种改良前景宽广。
〔二〕 改良乳酸菌遗传特性
1、抗药基因
目前，应用乳酸菌发酵失掉的产品很多，如 酸奶、干酪、酸奶油、酸乳酒等，已运用的乳酸 菌基本上为野生菌株。
第二章基因工程与食品 产业
2021年7月24日星期六
第五节 基因工程在食品产业中的运用
一、应用基因工程改造食品微生物 二、应用基因工程改善食品原料的质量 三、应用基因工程改良食品消费工艺 四、应用基因工程消费食品添加剂及功用性食品
第五节 基因工程在食品产业中的运用
一、 应用基因工程改造食品微生物 〔一〕 改良微生物菌种 〔二〕 改良乳酸菌遗传特性 〔三〕 酶制剂的消费
应用基因工程技术不但可以成倍地提高酶的生 机，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中， 构建基因工程菌来消费酶。据1995年统计，已 有50％的工业用酶是用转基因微生物消费的。
转基因微生物消费酶的优点：产量高、质量均 一、动摇性好、价钱高等。
〔三〕 酶制剂的消费
凝乳酶是第一个运用基因工程技术把小牛胃中的凝乳 酶基因转移至细菌或真核微生物消费的一种酶。1990年 美国FDA已同意在干酪消费中运用。
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肺 炎 链 球 菌 转 化 实 验
三、DNA的组成、结构和功能
DNA的组成
脱氧核糖核酸 生物的遗传物质是DNA。DNA是由大量的脱氧核 糖核苷酸组成的线状或环状生物大分子。由脱氧 核糖、碱基和磷酸基团组成。 组成DNA的碱基有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧 啶(C)和胸腺嘧啶(T) DNA链的一端为游离的是5‘磷酸基团，称为5’端， 而另一端为游离的是3‘羟基基团，称为3’端。 DNA链中的脱氧核苷酸可以用碱基来表示。
图描绘成功。为后基因组时代的诞生拉开了序幕 。
基因学说的创立
•
孟德尔
‚融合遗传‛学说： 双亲的遗传物质类似于一种液生物性状的遗传因子彼此互不沾染， 也不混合，而是呈颗粒状地独立存在的 实体，可以各自分离，也可自由组合。
• 孟德尔最早提出遗传因子的概念。他推 想生物的每一种性状都是遗传因子控制 的，这些因子从亲代到子代，代代相传。 • 丹麦生物学家W.Johannsen根据希腊文 “给予生命”之义，创造了基因一词。
基因工程操作分为四个步骤：
（1）在供体细胞中用限制性内切酶切割基 因，以分离出含有特定的基因片段或人工 合成目的基因并制备运载体； （2）把获得的目的基因与制备好的运载体 用DNA连接酶连接组成重组体； （3）把重组体引入宿主细胞； （4）筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌 体或个体。
二、基因研究的发展过程
第二章 基因工程与食品产业
• • • • • • • 一、基因工程概述 二、基因工程的发展过程 三、DNA的组成、结构和功能 四、DNA分子的提取与检测技术 五、工具酶和基因载体 六、基因工程的基本技术 七、基因工程在食品产业中的应用
一、基因工程概述
基因工程也就是DNA重组技术，是用人 工的方法把不同生物的遗传物质（基因） 分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组， 形成重组体，然后再把重组体引入受体细 胞中得以高效表达，最终获得人们所需要 的基因产物。 基因工程的实施包括四个必要的条件： 工具酶、基因、载体和受体
DNA变性、复性与杂交
DNA变性：在高温及强碱长期保持下，双链 DNA分子氢键断裂，两条链完全分离，形成 单DNA分子。 复性或退火：变性DNA分子经处理又可重新 形成天然DNA分子，这个过程称～。降低温 度、pH及增加盐浓度均可促进DNA的复性。 此性质在基因工程的很多操作中常被利用。 如PCR扩增技术。 杂交:当复性DNA分子由不同的两条链分子形 成时，这种复性称为杂交。
•基因工程研究的理论依据
•(1)不同基因具有相同的物质基础:具有遗传功能
的特定核苷酸序列的DNA片段；
(2)基因是可切割的：大多数基因彼此之间存在
着间隔序列；
(3)基因是可以转移的：基因可在不同生物之间
转移，或在染色体DNA上移动；
(4)多肽与基因之间存在对应关系：普遍认
为，一种多肽就有一种相应的基因；
DNA的功能
DNA分子能在细胞内复制 半保留复制：DNA在复制过程中，双 链解开形成单链，然后以每条单链为 模板，在DNA聚合酶和游离核苷酸的 参与下，按照碱基配对原理，吸引带 有互补碱基的核苷酸，由此产生的两 个子代DNA分子与亲代分子的碱基顺 序完全一样，并且在每个子代分子的 双链中都保留有一条亲代的DNA链。
(5)遗传密码是通用的：一系列三联密码子
同氨基酸之间的对应关系，在所有生物中
都是相同的； (6)基因可通过复制把遗传信息传递给下一 代：经重组的基因一般来说是能传代的。
基因工程的主要内容
与宏观的工程一样，基因
工程的操作也需要经过
“切”、“接”、“检查” 等过程，只是各种操作的 工具不同，被操作的对象 是肉眼难以直接观察的核 酸分子。
DNA的复制总是始于复制起始位点。 从复制起始位点开始复制出一个DNA 分子或一个DNA片段的核苷酸序列称 为一个复制单位或一个复制子。
半保留复制
DNA的修复
• DNA的修复 – DNA复制时可能由于DNA聚合酶引发的偶然 的错误，或者由于环境因素致使DNA产生序 列上的错误，此时生物体内存在着的修复 系统就会对DNA的变异起保护修复的作用。
DNA的结构
DNA通常以双链形式存在。按照碱基A-T互补配 对、G-C互补配对的原则，通过碱基对之间的氢键 形成稳定的双螺旋结构。为便于书写，双链DNA的 核苷酸序列往往以5‘￫3’走向的单链DNA的核苷酸序 列来表示。如，DNA片段3’-CTAGTACGGTAG-5’ 可写成5‘-GATCATGCCATC-3’ DNA分子有的以线形存在，有的以环状存在。
摩尔根实验室用果蝇为材料的工作，确定 了基因在染色体上的分布规律，创立了遗传 的染色体理论。他指出“种质必须由某种独 立的要素组成，正是这些要素我们叫做遗传 因子，或者更简单地叫做基因” 。
基因与DNA分子
首先用实验证明基因的化学本质是DNA的是 美国著名的微生物学家O.T. Avery。他所进行 的细菌转化研究证实，进入细菌改变特性的遗 传物质是 DNA，而不是蛋白质。 后继的一些研究者也用实验肯定了Avery的 结论。 遗传学家和分子生物学家进而着手研究维系 生命现象的基础-DNA分子的自我复制的过程。
• 1977年英国分子生物学家F.Sanger发明了快速DNA测序
技术并首先完成的噬菌体基因组全序列的测定 。
• 1982年第一个由基因工程菌生产的药物胰岛素已在美 国和英国获准使用。 • 1983年第一个转基因植物培育成功。 • 1992年第一个转基因玉米及转基因小麦植株诞生。 • 1994年转基因番茄上市。 • 1996年完成了酵母基因组DNA的全序列测定。 • 2003年《人类基因组计划》经过20多年努力已宣布草
• DNA修复主要包括三个步骤： – DNA修复核酸酶对DNA双链上不正常的碱基 的识别与切割； – DNA聚合酶对已切割区域的重新合成； – DNA连接酶对剩下切口的修补。
四、DNA分子的提取与检测技术
•1、天然DNA的分类与存在形式 （1）染色体DNA （2）质粒DNA （3）病毒和噬菌体DNA （4）线粒体和叶绿体DNA