食品生物技术 复习资料

5. 基因工程的工具酶有哪些？工具酶包括：限制性内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶Ⅰ、碱性磷酸酯酶、S1核酸酶、逆转录酶
6. 限制性核酸内切酶的定义、分类、命名。限制性内切酶：是一类专一性很强大的核酸内酯酶，能在特定部位限制性的切割DNA分子。
分类：Ⅰ型限制性内切酶：是多聚体蛋白质，具有切割DNA的功能，作用时需要ATP、镁离子和S-腺苷蛋氨酸的存在；Ⅱ型限制性内切酶：是一类分子量较小的单体蛋白质，作用时仅需要镁离子存在即可维持活性，可在特殊位点切割DNA，产生具有黏性末端或其他形式的DNA分子片段；Ⅲ型限制性内切酶：是指一些具有独特的识别方式和切割方法的内切酶。
结构域：指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域。
5. 维系蛋白质高级结构的作用力有哪几种？蛋白质高级结构中次级键作用力微弱但却是维持蛋白质高级结构的主要作用力，原因何在?
维系蛋白质高级结构作用力：肽键，离子键，配位键，氢键，二硫键，范德华力，疏水相互作用
原因：各亚基间依多种次级键联系，使整个分子呈球形。
（2）基因文库筛选法①鸟枪法②基因组文库法③cDNA文库法
（3）聚合酶链式反应（PCR）法（4）基因的化学合成法
PCR基本过程：
①变性，将模板DNA置于95℃的高温下，使双链DNA的双链解开变成单链DNA
②退火，将反应体系的温度降低到55℃左右，使得一对引物能分别与变性后的两条模板链相配对
③延伸，将反映体系温度升高到TaqDNA聚合酶的最是温度72℃，然后以目的基因为模板合成新的DNA链
11. 基因工程中，质粒的抗菌素抗性选择原理是什么？
原理：不带有抗性基因的受体菌不能在含有抗菌素的培养基（选择培养基）中生长，当代表抗菌素抗性基因的载体进入受体菌后，受体菌才能生长
12.基因工程的操作过程。操作过程：1、采用酶切cDNA文库人工合成或PCR扩增，分离制取目的基因片段；2、采用核算限制性内切酶Ⅱ同时剪切目的基因和克隆载体；3、在T4DNA连接酶作用下将目的基因载体连接而成重组DNA；4、把重组DNA分子导入受体细胞，并在一起扩增而成克隆子；5、标记分析和筛选出获得重组的DNA分子的克隆受体细胞；6、进一步扩增、转化和表达，最终生成优良性状的菌种或人类所需要的产品。
优点：简单易行，突变效率高；缺点：成本较高。
12.以金属硫蛋白的改造为例说明蛋白质高级改造的思路。
①首先应在大量实验基础上，仔细分析金属硫蛋白的结构特点和生物功能，并利用贮存于计算机中的生物大分子信息数据库和序列分析、分子模型等计算机软件，确定金属硫蛋白的氨基酸序列、一级结构和高级结构
②金属硫蛋白的结构域、多倍体的构建：A.选择合适的多肽连片段，确定编码该多肽链的碱基序列，合成结构域和连接态的基因，并设法把他们拼接起来；B.将人工合成的基因插入载体后转入植物细胞中进行表达
13.食品蛋白质改性的技术有哪些？食品蛋白质改性技术：（1）化学法：酰化、脱酰胺化、磷酸化、糖基化、羧甲基化、磺酸化、硫醇化、化学接枝、共价交联、水解及氧化等。（2）酶法水解改性；（3）酶法聚合改性
常见载体：质粒、病毒和噬菌体。
基本条件：1、本身是个复制子，能自我复制；2、相对分子质量较小，限制性内切酶位点少，适于接收目的基因；3、能给宿主细胞提供选择标记，有可供辨认的表形特征；4、只有单一限制性内切酶切点，经某一限制性内切酶切割后，既可以把质粒DNA闭环打开已接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。
3. 基因工程研究的理论依据。理论依据：首先，不同基因具有相同的物质基础；其次：基因是可切割和转移的；第三，多肽和基因之间存在对应关系，并且有着相同的遗传密码；最后，基因的遗传信息是可以遗传的。
4. 基因工程的基本条件是什么①工具酶：限制性内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、碱性磷酸酯酶、S1核酸酶、逆转录酶②基因工程载体：质粒载体、酵母质粒载体、噬菌体载体
步骤：①制备感受态细胞，将对数生长期的大肠杆菌细胞悬浮于用冰预冷的低渗CaCl2溶液中处理，使细胞膜通透性增加
②转化处理，将重组DNA加入感受态细胞液，使DNA与Ca2+形成复合物，吸附于细胞表面，经42℃短暂处理促使外源DNA进入感受态细胞
17. 转化子与非转化子、重组子与非重组子、目的重组子与非目的重组子的区别。
2. 基因工程、食品基因工程的基本定义。基因工程：用人工的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，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达，最终获得人们所需要的基因产物
食品基因工程：指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
19. 设计一个淀粉酶目的基因重组子筛选的方法。
平板培养基中加入淀粉（还可以在其中再加入碘液），若淀粉酶基因成功克隆并表达分泌，则在菌落周围出现透明的淀粉水解圈。（据此原理，自己再系统设计）
20.基因工程在食品产业的应用实例。利用基因工程改造食品微生物；改善食品原料的品质（扩展）
第三章 蛋白质工程1. 谈谈对蛋白质结构决定功能的认识。
一级结构：多肽链中氨基酸排列顺序；作用力：肽键，二硫键；
对蛋白质功能影响：氨基酸序列提供重要的化学信息，一级结构决定空间结构，空间结构是蛋白质生物学功能表现所必须的
3. 蛋白质二级结构包括哪几种类型？二级结构类型：α-螺旋，β-折叠，β-转角，自由回转。
4. 超二级结构和结构域的定义。超二级结构：指由二级结构间组合的结构层次；
命名：是以宿主微生物属名的头一个字母（大写）和种名的前两个字母（小写）写成斜体字的三个字母的缩写，菌株名以非斜体符号加在这三个字母的后面；若同一菌株中有几种不同的限制性内切酶时，则以罗马数字区分。
7. II 型限制性核酸内切酶的基本特性是什么？常见的II 型限制性核酸内切酶有哪些？
基本特性：是一类分子量较小的单体蛋白，作用时仅需要Mg2+存在即可维持活性，它可在特殊位点切割DNA，产生具有黏性末端或其他形式的DNA分子片段。
高级改造：蛋白质级的剪裁，如结构域的拼接等
定位突变：在已知蛋白质结构与功能的基础上，在已知DNA序列中取代、插入或删除特定的核苷酸，从而产生具有新性状的突变蛋白质（酶）分子的一种蛋白质工程技术。
11.盒式突变的定义和优点。
盒式突变：也称片段取代法，一种区域性定位突变方法；利用目标基因中所具有的限制性内切酶位点，用具有任何长度、序列的DNA片段来置换和取代目标基因上的一段序列。
9. DNA连接酶、聚合酶的定义以及连接反应的条件。
DNA连接酶：能将两段DNA拼接起来的酶
DNA聚合酶：以DNA为复制模板，将DNA由5'端点开始复制到3'端的酶。
连接反应的条件：模板、引物、dNTP、适宜的反应温度和pH等。
10. 基因工程载体的定义、基本特征？常见的基因工程载体有哪些？质粒载体必备的基本条件?
反复30个循环左右，即可扩增得到目的的DNA序列
14.PCR法反应体系的基本原理、反应条件是什么？包括哪几大步骤？用PCR扩增某一基因，必须预先得到什么样的信息?
原理：首先使双链DNA在反应液中热变性而分开成单链，然后在低温下与两个引物进行退火，使引物与单链DNA配对结合，再在中温下利用TaqDNA聚合酶的聚合活性及热稳定性进行聚合反应，循环30次后即可扩增DNA序列数量
常见的Ⅱ型限制性核酸内切酶有：BbuⅠ、NotⅠ、SfiⅠ、EcoRⅠ、AluⅠ、HindⅢ、HpaⅠ
8. 稀切酶、同裂酶和同尾酶的区别。
稀切酶：在DNA分子中出现几率很低的识别序列相应的限制性内切酶
同裂酶：来源不同，但能切割同一靶序列的那些限制性内切酶
同尾酶：识别序列不同，但在切割DNA分子之后，具有相同的DNA黏性末端的限制性内切酶
转化子：接收了载体或重组分子的载体细胞非转化子：未接受到载体或重组分子的载体细胞
重组子：含有重组DNA分子的转化子非重组子：仅含有空载载体的转化子
目的重组子：含有目的基因的重组子非目的重组子：不含有目的基因的重组子
18. 转化细胞扩增的目的是什么？
增殖转化细胞使得有足够数量的转化细胞用于筛选程序，扩增和表达载体上的标记基因，便于筛选，表达外源基因，便于筛选和鉴定
载体定义：可承载目的基因或外源DNA片段进入宿主细胞并且使其得以维持的DNA分子。
载体基本特征：1、能在宿主细胞中进行独立和稳定的DNA自我复制，在外源DNA插入其DNA之后仍能保持稳定的复制状态；2、易于从宿主细胞中分离和纯化；在DNA序列中有适当的限制性内切酶单一酶切位点；4、具有能够直接观察的表观特征。
2. 为什么说生物技术是一门综合性的学科，它与其他学科有什么关系？
生物技术是研究生命的科学技术，是生物科学和工程学综合交叉的边缘学科。它是应用生命活动的原理，以细胞生物学、微生物学、生理学、生物化学、分子遗传学等学科为支撑，又结合诸如化学、物理学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机技术、信息学等基础学科。同时还应用了大量的现代化高新仪器及分析检测技术。
反应条件：①要有被分离目的基因的DNA双链两段序列相互补的DNA引物
②具有热稳定性的酶③dNTP④作为模板的DNA序列⑤反应缓冲液
包括变性、退火、源自文库伸三大步骤
用PCR扩增某一基因，必须预先得到的信息：一段已知序列的DNA引物。
15. 什么是受体细胞、感受态受体细胞？受体细胞：指在转化、转导、杂交种接受外援基因的细胞.感受态受体细胞：能吸收外源DNA分子而有效地作为转化受体的细胞
16.什么叫转化？常用的转化方法有哪些？Ca2+诱导完整细胞的转化实现的原理是什么？写出该法基本的转化步骤。转化：将重组质粒导入受体细菌细胞，使受体菌遗传性状发生改变的方法
常用方法：转化反应、磷酸钙沉淀法、体外包装传染法、共转化、电转化法、基因枪法、微注射技术法、脂质体介导法和转化酵母法
Ca2+诱导完整细胞的转化实现的原理：与细胞膜形成微晶体，同时在热的条件下又形成微孔，DNA分子由此进入细胞
目的：定向改造或制造蛋白质。
8. 蛋白质工程的基本原理是什么？原理：改造基因（基因修饰或基因合成）。
9. 为什么要改造已有蛋白质或创造新的蛋白质？
获得性能更优良的，更加符合人类社会需要的新型Pre
10.初级改造、高级改造、定位突变的定义。
初级改造：个别氨基酸的改变和一整段氨基酸序列的删除、置换或导入
第一章 绪论1. 食品生物技术的定义和内容。
食品生物技术：是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术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。
内容：包括细胞工程，酶工程，发酵工程和蛋白质工程等技术，贯穿于食品制造的全过程（上游过程和下游过程）。
第二章 基因工程1. DNA的组成和结构。
DNA是由脱氧核苷酸碱基(腺嘌呤,鸟嘌呤,胸腺嘧啶,胞嘧啶)间通过碱基互补配对,在氢键的作用下形成的双螺旋结构.在脱氧核苷酸内部,磷酸基和脱氧核糖是通过3,5磷酸二脂键连接的.DNA是反向(向右)双螺旋结构.
构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，许许多多脱氧核苷酸通过一定的化学键连接起来形成脱氧核苷酸链，每个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成。
13.基因工程中目的基因指的是？获得目的基因的方法有哪些？如何利用PCR法获得目的基因？
目的基因：又叫靶基因，是指根据基因工程的目的而设计做需要的某些DNA分子片段，它含有一种或几种遗传信息的全套密码
方法：（1）目的基因的直接分离法①限制性内切酶酶切法②物理化学发（A.密度梯度离心法B.单链酶法C.分子杂交法）③逆转录获取法
由于组成每种蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成千上万，排列组合的次序变化多端，空间结构也千差万别，因此蛋白质分子的结构是极其多样的，而蛋白质分子所具有的如此广泛而又各不相同的生物功能与其中每一个氨基酸都密切相关，与其中氨基酸、肽链等的构成密不可分
2. 什么是蛋白质的一级结构？一级结构的作用力是什么？一级结构对蛋白质功能有什么影响？
6.变构效应：寡聚蛋白与配基结合改变蛋白质的构象，导致蛋白质生物活性丧失的现象。
7. 蛋白质工程的基本概念。其前提、原理和目的分别是什么？
蛋白质工程：以蛋白质的结构及其功能关系为基础，通过基因修饰、蛋白质修饰等分子设计，对现存蛋白质加以改造，组建新型蛋白质的现代生物技术。
前提：了解蛋白质的结构和功能。原理：改造基因（基因修饰或基因合成）。