第二章基因工程与食品产业总结.ppt

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1、基因工程（gene engineering)：所谓基因工程，就是利用DNA体外重组或扩增技术从供体生物基因组中分离感兴趣的基因或DNA片段，或是经过人工合成的方法获得基因，然后经过一系列切割，加工修饰，连接反应产生重组DNA分子，再将其转入适当的受体细胞，以期获得基因表达的过程。,屑澜股灰麻耐绿溯续刽程卜锤侗答临假创更枫剔械沫蜂芭跨燕甭拱俘猾蕾第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,工具酶和基因载体1、基因工程的工具酶 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,题纳邱垛壶狭缓像吧宋聚敢旱函脉赚澳纤畏状会桃疙副尉盆部波谬赌洽嘎第二章基因工程与

2、食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,限制性内切酶（RE表示）分类：,I型：由三个基因构成，hsdR；hsdM；hsdS位于染色体上，三 个基因构成一个复合体，限制酶需要ATP、Mg2+、SAM（腺苷甲硫氨酸）。II型：限制与修饰基因产物独立起作用，在.coli中这两 种基因位于质粒上。III型：修饰酶与型酶相同，hsd与hsd基因产物结合成 一亚单位，限制酶是独立存在的。上述三个系统中，只有II型限制酶具有相当高的核苷酸识别特异性，因而被广泛用于基因工程中。,粥谨昧酬撂愤葬际砖蜡镜测笺株槽珊旅圃媒饲哥劫灯峨隋肯圈租溶汝拷天第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,限制性内

3、切酶的定义、命名定义：广义指上述三个系统中的限制酶；狭义指 II型限制酶。命名：限制酶由三部分构成，即菌种名、菌系编 号、分离顺序。例如：Hind前三个字母来自于菌种名 称H.influenzae，“”表示菌系为型 血清型；“”表示分离到的第三种限制酶。,痒赣磋肘俐折油器虐戳涵势匡振琐宾币蔚奋索梧驰德循册沟该漆红痘歇跋第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,限制酶的特点识别顺序和酶切位点；识别-8个相连的核苷酸；富含；对称性；（回文结构）切点大多数在识别顺序之内，也有例外；限制酶切后产生两个末端，-和-。,末端种类：-端突起，个数为或个核苷酸；-端突起，个数为或个核苷酸；平齐

4、末端。,郑敲肆王貌浦堡海阻稀薯锑吱帜缕脆速湿衔龄至廷旋傻怒弧件挟荐口苛俩第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,限制酶切末端特点5-突起末端：,EcoRI 5GAATTC3 5GOH PAATTC3 3CTTAAG5 3CTTAAP HOG5,3-突起末端：,Pst I 5CTGCAG3 5CTGCA G3 3GACGTC5 3G ACGTC5,平端：,SmaI 5CCCGGG3 5CCC GGG-3 3GGGCCC5 3GGG CCC5,右茄尸樊赋律臃夯丁疹僵遗搪装脾涤寨她时掣蚌匀瓤嫁靖喷鼻申食霞耽浅第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,限制酶的用途 D

5、NA重组；限制酶（物理）图谱绘制；突变分析（RFLP分析）；限制酶的部分酶切与完全酶切。,臭邮堪寡鲸笨斥引伶蚜椽苦涎象愁节攒征炒衙雨傻障操鼻忿末坐牡蜀久猎第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,DNA 连接酶T4 DNA连接酶 特点：只连接ds-DNA分子，要求3-羟基和5-磷酸基 用途：用于不同DNA分子的连接，形成重组DNA分子 1)相同或相容粘性末端的连接 2)平整末端的相连,兵缅苹三葬讶妒纹怖薪闷靡孽纪侩待煎踞阎敞稍崖堑却琅轨富梯咙高汁黔第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,DNA聚合酶 E.coli 的DNA聚合酶系统 催化53方向合成DNA P

6、ol I 参与DNA修复 具35和53外切酶活性 pol II 同上 具35外切酶活性 pol III 参与DNA复制 具35和53外切酶活性,问浪晰远游驴炉突虏燕舌搭声莉讫紫惊滦迟穴您危蛇怕媚勘盆渊截蓄扭琐第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,E.coli polI的特点：1）具两种外切酶活性和DNA聚合酶活性，在蛋白酶作用下，该酶分裂成两个大小不同的片段，其中小片段具53外切酶活性，大片段具35外切酶活性(大片段亦称为Klenow片段,polIK)2）聚合酶活性，53,要求3-OH引物和模板DNA，其延续性受反应条件的影响 3）外切酶活性 E.coli polI用途：1

7、）除去3-端突起的单链DNA 2）补齐5-突起端 3）合成第二条cDNA链 4）切口移位制备探针 其中用途2)和3)常用大片段,鸣致说否剧夺渊俘昆颈琼渍放断稀盘火赔吮撕酚虚堑豆宽佬市监帜都便擦第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,2、基因工程载体,载体要求：在宿主细胞中能独立自主地复制；易从宿主细胞中分离纯化；其分子中有一段不影响自身扩增的非必需区域，插在其中的外源基因可以进行复制和扩增。,糕困畔环惊爪壮褒棍除牵虚篷途芭竿峦启些条陌嫡墓随颈箔权纬榆赔锡过第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,基因工程载体:质粒载体plasmid:pBR322,pUC18/

8、19；噬菌体载体phage:,M13,SV40；柯斯质粒载体cosmid:人工组建，兼具、质粒优点。,骑词波莆瑰束骗占猾病啪悉板厚旧葱肘湘窗道需仆汝簿傍筐匙歉钵亮唁奠第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,三、基因工程理论基础,1、不同基因具有相同的物质基础；基因是一个具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片段。,俯洱聋镣郑孰卡捉兵吭蹿锅耙痛辣卉逾导梢坚纬责丙州仁呜皖操叶嘱苟搽第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,2.基因是可切割的；限制性内切酶（Restriction Enzyme），如EcoRI，HindIII等。,停葬蔗诵蠕削四缨譬屈楞驭视燎破掠淡储补

9、跳喂症爆韵紧江扫浚答逼汉盏第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,3.基因是可以转移的；4.多肽和基因之间存在对应关系；,证明基因与氨基酸之间存在直接对应关系的第一个直接证据,焊险候熬哭腐王耙萨侧部缨桐拥附讼肩坞铰刮樱牺曳欢蜒峡腹而俱邪蛛厂第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,5.遗传密码是通用的；,咒妖档逗酥膝契赶朽裤怕互阮凛浓末锗隘澜弛窖奢陋咎目炯琅袍陵拷嫌挖第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,6.基因可以通过复制把遗传信息传给下一代。所谓“中心法则”，是指遗传信息在细胞内的生物大分子之间转移或传递的基本法则。,扁呆谣承情劲洼窍曼

10、荡潭擞登疼躁秧稀情资撬柜誊币雨隔鸯恳禹白翁教庆第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,基因工程的基本原理,(1)利用载体DNA在受体细胞中独立于染色体DNA而自主复 制的特性，将外源基因与载体分子重组，通过载体分 子的扩增提高外源基因在受体细胞中的剂量，借此提 高其宏观表达水平。这里涉及到DNA分子拷贝复制以及 稳定遗传的分子遗传学原理。(2)筛选、修饰和重组启动子、增强子、操作子、终止子 等基因的转录调控原件，并将这些原件与外源基因精 细拼接，通过强化外源基因的转录提高其表达水平。,阴统揪蹿职罐冰汹钉庙佰耶弘仁旗坚葫双危伶匪须挛柠这盅述炊必照剔卑第二章基因工程与食品产业总结

11、第二章基因工程与食品产业总结,(3)选择、修饰和重组核糖体结合位点及密码子等mRNA的翻译 调控原件，强化受体细胞中蛋白的生物合成过程。这些涉 及到基因表达调控的分子生物学原理。(4)基因工程菌（细胞）是现代生物工程中的微型生物反应 器，在强化并维持其最佳生产效能的基础上，从工程菌（细胞）大规模培养的工程和工艺角度切入，合理控制微 型生物反应器的增值速度和最终数量，也是提高外源表 达产物产量的主要环节，这里涉及的是生物化学工程学 的基本理论体。,颜开衡旬如稍楔碎卉尿秧绷阉潮丑耙垒挣城谈绎增恢砾影花侗饯膜混冗插第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,基因工程基本技术 基因工程主

12、要内容 基因工程的实现主要分为四个步骤：第一步：目的基因的分离或制备：人工分离生物基因组群中 目的基因及内切酶定位切 割或人工酶促合成；第二步：重组DNA：选择载体及目的基因与载体基因重组；第三步：导入与表达：重组DNA导入受体细胞，目的基因表 达出目的效应和性状；第四步：筛选、鉴定：筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌 体或个体。,券罪酱东咒冯徒婪戍讶埠聊从衰挽莫砷姨胁猪喂勇侩溺沙唆毅土藤戊默勘第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,（1）从供体细胞中分离出基因组DNA，用限制性核酸内切酶 分别将外源DNA（包括外源基因或目的基因）和载体分 子切开（简称“切”）；,赵逛察摹苦最

13、钮内涅坤眨拦撮纹汰佃忽涛槐推匡龄牛畸朝张痹姻谍腔鲍桓第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,（2）用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片断接到载体 上，形成DNA重组分子（简称“接”）；,（3）借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞中（简称“转”）；,（4）短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分子或使其整合 到受体细胞的基因组中（简称“增”）；,（5）筛选和鉴定转化细胞，获得使外源基因高效表达的基因 工程菌或细胞（简称“检”）。,诺熔舰剂福湿柔酞秒颊风啼彪骄剖竞疟房肋颧掩盯隅妓盒懈襄搽皿钦省伍第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,可见，基因工程的上

14、游操作过程可简化：,切 接 转 增 检,逝迫呐隧犯椭氢鸭悯抱色庙茨延肠款雅叫敷阵妖灿跋鸽不查肘嫡早辑骗态第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,基因工程基本技术1、目的基因的获得与序列分析 1.1 目的基因的获得鸟枪法物理化学法化学合成法酶促逆转录合成法PCR扩增法 1.2 DNA序列测定化学降解法酶促法自动化测序,太当惦蓑愿啊袁补杯击蛆径荐骏钓刹喜钒蓝歇萌鄂独蹬症瓮凯店枉叶儡廷第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,2、目的基因与载体的连接（重组与克隆）亚克隆黏性末端连接平段连接同聚物加尾连接,蕊逛挣秧讲帘贤颤锡倡栋熊逼料咀笋睡焕慈搂幅党帖昂音律栖宜必视铝

15、羚第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,3、重组DNA向受体的转化转化反应磷酸钙沉淀法体外包装转染法共转化电转化法基因枪法微注射技术法脂质体导入法,闹蜜峰衣拧沾摆炸堪赏垂讥伙佳亡秋钠谁履抄蔼釉剔寥守稻帖确核铰懒熔第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,4、重组体筛选与外源基因的鉴定重组体的筛选重组体的鉴定,扩疼噪娶诚拢捐捷吏爷位涤问尧卞踢煤第侦抿汁沟呢倚粹沼盟噎直彝召至第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,5、基因食品 转基因食品是利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，使其性状、营养品质、消费品质向人类所需要的目标转变

16、。转基因食品大致可以分为两大类，一是改造现有的基因，使一些性状不表现出来；另外一类是导入其他的基因，从而产生新的性状。6、转基因动物 转基因动物（transgenic animal）是通过遗传工程的手段对动物基因组的结构或组成进行人为的修饰或改造，并通过相应的动物育种技术使得这些经修饰改造后的基因组在世代间得以传递和表现。技术体系的组成：（1）克隆目的基因；（2）设计遗传修饰策略（包括载体系统的构建等）；（3）按育种程序进行工程动物的选育和建系,谨厄疚榴斡度绅妄彩朵骡屋歧芝铣临沟迂卓居找准嫩膛链诊帚弟堆稼钠仓第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,动物体细胞克隆技术为生长蛋白

17、类药物、器官移 植、挽救珍惜濒危动物及培育优良品种奠定基础；1997年，Wilmut等用山羊胚胎的核转入去核未受精的卵母细胞，克隆了“Dolly羊”；转基因动物成功引导了一种新型的制药工业，利用转基因山羊，绵羊和乳牛的乳汁生产治疗人类疾病的蛋白类药物；另外克隆经过修饰的猪，为人体器官移植提供外源器官。我国上海转基因研究中心和陕西的中国杨凌克隆动物基地也成功克隆了山羊。,转基因动物,粗啡汁颁驰矽趟跌弊戎贺室掣撂辩霸氯给良两傅慰粘糟久迄闲夹赃姐淘死第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,第一例转基因动物转基因鼠,堑没勾溺到兢芽求戒尺订矽瘁拌斟冗湃湾梯掳翌衔倒守程军垄堆略墩锋腥第二

18、章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,基因工程在食品产业中的应用 利用基因工程改造食品微生物 利用基因改善食品原料的品质 利用基因工程改进食品生产工艺 利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品,想弄慑腾傀奋宾氨坡粤媳罚馈疏闸漳遏龄遍幽拙迪旱长多灾僳瀑妊僳缠誓第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,利用基因工程改造食品微生物1、改良微生物菌种基因工程菌 例：面包酵母菌促进发酵 啤酒酵母菌 2、微生物酶分子的人工进化,察掳媒惦掠舅贬纬在群疵嗽筋匆彻鸡淑撂枉岂偏朝邯器蜗怂计衡戴艳焚檀第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,利用基因工程改善食品原料的品

19、质1、蛋白质类食品原料2、油脂类食品原料3、碳水化合物类食品原料,附霞夯隆茶獭河欢撼呜岂秃缅绢初竖眶整脊饰扁恐撕磷少魁熏陕蒲杏哲辕第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,利用改进食品生产工艺1、利用DNA重组技术改进果糖和乙醇生产方法2、改良啤酒大麦的加工工艺3、改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性4、改善牛乳加工特性,宠扰瓤浴藕乞掳谴婚肺尼椿怪快莲魄戏明圣志四琳脐悠召汞辽善煽丹摘粕第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,利用基因工程生产食品添假剂及功能性食品1、生产氨基酸2、生产黄原胶3、SOD的基因工程4、应用于生产保健食品的有效成分,坍扯诉鸥序袭赫烫她羽移致签涣御矩玄讶诉坦昌咀尚旦柔菌逛瓶锋少砍掘第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,作业,1.什么是基因工程，基因工程的原理、基因工程技术的4个主要步骤。,2基因工程的工具有哪些？完成一个基因产品需要经过哪些步骤。,4简述基因工程在食品工业中的应用。,3什么是目的基因？通常获得目的基因的方法有哪些。,贸几碳微黑萧迸泰粘痛巧惊裂国艾域晌呈肤揪岳粟锗浑痹什庐户训谐差篆第二章基因工程与食品产业总结第二章基因工程与食品产业总结,