食品生物技术复习资料

第一章绪论

•生物技术—定义

为“红色生物技术”、“绿色生物技术”和“灰色生物技术”三类。“红色生物技术”

是指生物制药技术,“绿色生物技术”是指农业和食品生物技术,而“灰色生物技术”

是指工业、环保生物技术。

•食品生物技术---现代食品生物技术的作用

•一食品原料和食品微生物的改良，提高食品的营

养价值及加工性能；

•二生产各种功能食品有效成份、新型食品添加

剂；

•三可直接应用于食品生产过程的物质转化；

•四工业化生产预定食品或食品功能成分。

第二章基因工程

4个问题：

1.什么是基因工程——基因工程的概念

在体外通过人工剪、接，将不同来源的DNA分子组成一个杂合DNA分子(DNA分子重组体)，然后导入宿主细胞去复制扩增或表达。因为通过人工设计,得到一定的设计方案，故称为基因工程.由于整个操作在分子水平上进行，所以也称分子克隆。基因工程的基本特点是，分子水平操作，细胞水平表达。

2. 为什么能进行基因工程——基因工程的原理和技术（涵盖3大理论和3大技术准备）

四．基因工程3大理论，3大技术准备：

（一）理论上的3大发现：

1. 20世纪40年代，Avery发现了生物遗传物质的化学本质是DNA。超越时代的科学成就

往往不易被人们接受，Avery当时并未赢得阵阵掌声，他的论文事隔10年以后才公开发表。

2. 20世纪50年代，Watson-crick提出了DNA结构的双螺旋结构模型，搞清楚了生物遗

传物质的分子机制。

3. 20世纪60年代，确定了遗传信息的传递方式：DNA→RNA→Pr,破译了全部遗传密码，

43。

1．“基因剪刀”－限制性内切酶的发明

2．载体(“交通工具车子”)－将质粒作为基因工程载体使用

3．逆转录酶

3.怎样进行基因工程——3大步骤（DNA体外重组，重组DNA如何进行扩增和表达，基因

工程后处理）

4. 基因工程的应用和前景

（一）基因（gene）

基因------从化学上来说，指的是一段DNA或RNA顺序，该顺序可以产生或影响某种表型（genotype，phenotype）；从遗传学上来说，基因代表一个遗传单位，一个功能单位，一个突变单位。

（二）基因工程（genetic engineering）

基因工程 --------在体外通过人工剪、接，将不同来源的DNA分子

组成一个杂合DNA分子(DNA分子重组体)，然后

导入宿主细胞去复制扩增或表达。

因为通过人工设计,得到一定的设计方案，故称为基因工程。

由于整个操作在分子水平上进行，所以也称分子克隆。

基因工程的基本特点是，分子水平操作，细胞水平表达。

在这个过程中：

1.“基因剪刀”

剪取DNA的酶就像一把“基因剪刀”

2.“缝纫针”

连接不同来源DNA分子的酶就像一根“缝纫针”，使二者连在一起

3.“交通工具”

使用载体好比一辆车子

4.“乘客”

有用基因

（二）技术上的3大发明：

1．“基因剪刀”－限制性内切酶的发明

（1）20世纪40－60年代，科学家们就为基因工程设计了美好的蓝图，但是面对庞大的dsDNA（104，2.2*1011公里）束手无策，无从下手把它切成单个基因片断。

（2）当时的酶学知识已有相当的发展，但是没有一个已发现的酶能完成这样的使命。

（3）1970年，Smith和Wilcox在流感嗜血杆菌（Haemophilus inffuenzae）分离纯化了HindⅡ，取得了突破，打破了基因工程的禁锢，迎来了改造生物的春天，为基因工程奠定了最为重要的技术基础。

2．载体(“交通工具车子”)－基因工程技术诞生的第二个技术准备（1）有了切割与缝合（ligase）基因DNA的工具，还得有一个车子-----将重组DNA送到宿主细胞中去。

（2）1946年起，Lederberg就研究细菌性因子（F因子）.50-60年代相继发现了R因子（抗药因子），CoE(大肠杆菌因子)等质粒。

（3）然而，直到1973年Cohen才能将质粒作为基因工程载体使用（至今一直

是基因工程最重要最广泛使用的载体）。这是基因工程的第二个技术准备。

3．逆转录酶－1970年Baltimove和Temin等同时各自发现了逆转录酶，打破了遗传学（生物学）中心法则，使真核基因的制备成为可能。（为什么）

(1)真核基因组庞大而复杂，不易制得基因图谱。HGP2005年完成，2.8万

个基因，1－3kb/基因，104，2.2*1011公里。

（2）即使有了基因图谱，因为真核基因有内含子，不能在原核表达系统剪接出mRNA，没有成熟的mRNA就不能得到相应得产物。

（3）经过逆转录mRNA→cDNA (complementory DNA)文库要比基因组文库小得多，所以筛选阳性克隆就方便得多。

有了这些理论核技术的武装，基因工程的临盆降生指日可待，Berg和Cohen两位科学的“助产士”，把基因工程接到了人间。

第二节基因工程的酶学基础

常用的工具酶（tool enzymes）有：

1.限制性核酸内切酶（resriction enzymes,restriction endonadease)----定义，分

类，命名

1.定义

一类专门切割DNA的酶，它们能特异结合一段被称为限制酶识别顺序的特殊DNA序列。并切割dsDNA。

2.分类限制酶都是从原核生物中发现的（400多种E/350M）。所有的限制酶可分成3

类。

（1）Ⅰ、Ⅲ型，兼具限制与修饰活性，它们识别与切割顺序不在一个地方，不产生特异性的DNA片段，与基因工程意义不大（有说Ⅲ型识别核苷酸切割的位点一致，但罕见）。

（2）Ⅱ型基因工程说到的限制酶是Ⅱ型酶，具有此类酶的微生物限制－修饰系统分别由限制酶核甲基化酶来完成。Ⅱ型酶分子量小，仅需Mg2＋作为催化反应的辅因子，识别与切割位点相同，产生特异的DNA片段。

3.命名（1973年Smith 原则、Ⅱ型酶）

根据分离此酶微生物的学名，一般取3个字母。

第一个字母大写该微生物属名前的第一个字母

第二、三个字母小写该微生物种名前的2个字母

第四个字母大写有变种或品系的第一个字母

罗马字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ从一种微生物中发现了几种限

制酶，按发现顺序排列

2.DNA连接酶（DNA ligase, ligase)—功能、影响连接酶作用的因素、连接方法

（一）功能：催化有互补顺序的两个dsDNA分子的粘性末端或平头末端3′－OH、5′－