食品生物技术ppt重点整理

第一章绪论

食品生物技术的含义: 现代生物技术在食品领域中的应用，以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料基因工程：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宿主细胞中得以高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。

目的：把一个生物体中的遗传信息转入到另一个生物体中

典型步骤：

1）克隆：提取供体生物的目的基因，通过限制性内切酶、DNA聚合酶连接到另一个载体的DNA分子上，形成一个新的重组DNA分子

2）转化：将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存

3）将那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定

4）对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外源基因是否表达

细胞工程：细胞水平研究开发、利用各类细胞的工程

技术可分为8大类：组织与细胞培养技术；细胞融合技术；细胞大量培养技术；细胞器移植技术，DNA重组技术，外源基因导入技术，体外受精和胚胎移植，染色体工程技术

蛋白质工程：在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学，计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识,通过对基因的人工定向改造等手段，对蛋白质进行修饰、改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质的技术。

酶工程：利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是酶学理论、基因工程、蛋白质工程、发酵工程相结合形成的一门新技术。

发酵工程：生物技术产业化的重要环节。现代发酵工程是将微生物学、生物化学和化学工程等学科基本原理有机结合，是建立在基因工程技术基础上的一门应用技术性学科。

基因工程技术是建立在分子生物学和分子遗传学理论发展基础之上的技术

第二章基因工程

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

(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

限制性内切酶的定义指一类能识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并在识别序列内或附近特异切割双链DNA的核酸内切酶。

主要存在于原核生物，是原核生物自我保护的机制（限制修饰系统）的一部分。

至今发现的限制性内切酶有三种类型，各具特性，基因工程操作中真正有用的是II型酶。限制性内切酶的分类根据限制性内切酶的识别位点和切割位点及所需要的辅助因子，可分为3种不同类型。

I 型：切割位点不确定，不适用于基因工程。限制所需要的辅助因子: ATP、Mg2+和SAM 作用原理：识别双链DNA未甲基化修饰的特异序列，与该序列相互作用，然后延DNA分子移动，在距离特异性识别位点约1000-1500bp处随机切开一条单链。

•Ⅱ型：基因工程的工具酶。限制所需要的辅助因子: ATP、Mg2+和SAM

•作用机理：能完全肯定的识别位点和切割位点，但切割位点也是在识别位点的一侧

的一定距离酶切位点：DNA在限制性内切酶的作用下，使多聚核苷酸链上磷酸二酯键断开的位置，可用￬表示。酶切切口

平齐末端：在识别序列内的对称轴上切割，其切割产物具平头末端（不易重新连接）。

粘性末端：在识别序列2条链对应位上错位切割，有5’端突出的粘性末端和3’端突出的粘性末端。

同裂酶：来源不同，但识别序列相同的限制性内切酶

同尾酶：识别的序列不同，但能切出相同的粘性末端的限制性内切酶。同尾酶的粘性末端结合形成的新位点不能再被原来的酶识别

Ⅲ型：切割位点不在识别位点，对分子克隆操作亦无实用意义。限制所需要的辅助因子: Mg2+作用原理：识别双链DNA上一小段明确的特殊序列（多数是回文序列），然后在识别位点之内的特定位置切割。

•常用限制酶Eco RI、Hin dIII、Bam HI

•酶反应系统：底物DNA、反应缓冲液、酶、一定的反应温度和时间。

能将两段DNA拼接起来的酶称为DNA连接酶

•功能：催化DNA相邻的5‘磷酸基团和3’羟基末端之间形成磷酸二酯键，将DNA单链缺口封合起来

种类及作用机理

◆T4 DNA连接酶

ATP提供能量；连接粘性末端和平齐末端。

◆大肠杆菌DNA连接酶

NAD+提供能量；连接粘性末端

•DNA聚合酶的活性: 催化DNA合成及其相辅的活性。

•真核细胞中的DNA聚合酶: 4种，DNA聚合酶α、β、γ、线粒体DNA聚合酶。

•原核细胞中的DNA聚合酶: 3种，DNA聚合酶I、DNA聚合酶II和DNA聚合酶III。

常用的DNA聚合酶：一、大肠杆菌DNA聚合酶二、Klenow 片段三、T4 噬菌体DNA聚合酶四、T7 噬菌体DNA聚合酶五、耐热DNA聚合酶六、末端转移酶七、反转录酶

基因载体是一类将外源DNA或基因带入宿主细胞的能自我复制的DNA分子。其中的一段DNA被切除而不影响其复制，可用以置换或插入外源(目的) DNA而将目的DNA带入宿主细胞。

理想的基因工程载体应具备的特征

1.能在宿主细胞内独立和稳定的自我复制；

2.易于从宿主细胞中分离，便于纯化；

3.具有多种单一的限制性内切酶酶切位点

4.具有合适的遗传标记基因。

按分子生物学特性，载体划分为

1. 质粒型载体—环状dsDNA分子，自主复制

2. 病毒型载体—环状、线状、ss-和ds-DNA分子，形成病毒颗粒。噬菌体载体、

植物病毒载体

3.混合型载体—具质粒和病毒特性，特性的转换依赖于宿主细胞生物学特性。

柯斯质粒载体

质粒：存在于细胞质中的一类独立于染色体的自主复制的双链环状DNA分子。

质粒DNA的构型：1）SC型共价闭合环形DNA 2）OC型开环DNA（ocDNA 3）L 型线性DNA（cDNA）