生物技术与食品产业[知识探索]

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• 重复序列（repeated sequence）：是 指在一个DNA分子中出现不止一次的序 列。 几乎所有的真核生物的基因组DNA
中都有重复序列。在人类基因组计划中
发现，35.3%的基因组包含重复序列。
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• 重叠基因（overlapping gene）：是指 一个基因的序列中，含有另一个基因的 部分或全部序列，即其核苷酸序列是重 叠的。基因重叠现象仅发现于一些噬菌 和病毒基因组中。
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• 基因工程的内容和方法
• 主要内容：
– 分离制取带有目的基因的DNA片段；在体 外，将目的基因连接到行当的载体上；将重 组的DNA分子导入受体细胞并扩增繁殖； 从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重 组DNA分子的重组体；外源基因的表达和 产物的分离和纯化。
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• 主要方法
– 密度梯度离心；DNA分子的切割与连接、 核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、 DNA序列结构分析以及人工合成、基因定 点突变和PCR扩增等多种新技术、新方法。
转基因生物的鉴定
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基因工程的特点
• 生物的基因可以在人类、动物、植物和微 生物四大系统间进行交流
• 可以大大缩短育种年限。 • 变异可以定向
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基因工程的基本原理和内容
一、基本概念
1. 染色体 2. DNA（脱氧核糖核酸） 3. RNA（核糖核酸） 4. 基因 5. 中心法则
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• 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
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• 基因
– 基因是具有遗传疚的DNA片段，也是编码 蛋白质或RNA分子遗传信息的基本遗传单 位。
– 2001.2.12由美、中、日、英、法等国宣布 人类基因组草图完成，人类基因组由31.67 亿个碱基组成，共有3万个左右基因
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• 基因工程的分子生物学基础
– 脱氧核糖核酸 – DNA变性、复性和杂交 – DNA的复制 – DNA的修复 – 生物的基因重组 – 基因 – 遗传信息的传递方向
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• 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。由碱基、磷酸、戊糖组成。碱基由腺嘌 噙（A）、鸟嘌噙（G）、胞嘧啶（C）与胸 腺嘧啶（T）组成。
这种内含子的除和外显子的连接，形成成熟的
mRNA的过程，称为RNA剪接。
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• 假基因（pseudo gene）在真核生物中 普遍存在。这是一类在基因中稳定存在， 核苷酸序列同其相应的正常功能基因基 本相同、但却不能合成出有功能的蛋白 质的失活基因，它是相应的正常基因空 谈而丧失活性的结果。人类基因中与蛋 白质合成有关的基因只占整个人类基因 组的2%。
– DNA分子复制的速度：细菌：104~105核苷酸/min， 而在真核细胞中为500~5000核苷酸/min
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• 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。
– 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～。
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• DNA的复制
• 复制是一个复杂的过程，可参看有关书籍。
– DNA复制特点：从特定的开始并按特定的方向进 行（5’→3’）；DNA分子的复性是半保留复制； DNA分子的复制是半不连续复制；DNA分子的复 制是通过DNA聚合酶及各种相关的酶蛋白、蛋白 因子的协同有序的工作完成的；DNA分子复制具 有高度的精确性和准确性
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• 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。
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中心法则
转录
DNA
RNA
反转录
翻译 蛋白质
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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
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基因工程的一般操作步骤
目的基因的获得
载体的选择
重组质粒的构建
导入目标生物体细胞内
转基因重组体的获得
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• 1、DNA分子是由两条互 相平行的脱氧核苷酸长链 盘绕而成的。
2、DNA分子中的脱氧核 糖和磷酸交替连接，排在
– 现代研究表明：基因是一个功能单位，但不 是一个不可分割的的最小的重组单位和突变 单位，它包含若干个空谈子和重组子。
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• 移动基因（movable gene）：是指一个或以 从染色体基因组上的一个位置转移到另一个位 置，甚至在不同的染色体之间跃迁，故也称为 跳跃基因。但这种移动只是移动一个拷贝，在 原来的位置还保留一份拷贝。
• 断裂基因（split gene; interrupted gene）： 基因编码序列中有与氨基酸编码无关的DNA 间隔序列，使一个基因分隔成不连续的若干区 段。这种编码序列不连续的间断基因称为～。
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• 断裂基因的表达程序是：先转录成初级转录物， 又叫前体mRNA，然后经过删除和连接，除去 无关的DNA间隔序列的转录物，便形成了成 熟的mRNA分子；它从细胞核中输送到细胞质， 再译成相应有多肽链。其中被剪除的DNA部 分叫间隔序列或内含子（intron），被保留下 来的DNA部分叫编码序列或外显子（exon）。
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