食品生物技术导论第1章绪论.ppt

食品生物技术导论 ;第一章 绪论;1953，Waston and Crick,DNA双螺旋结构 1965，Jacob and Monod, 乳糖操纵子学说 1969，破译DNA密码 20世纪60年代， DNA重组 1972，限制性内切酶的发现 1977， DNA分子内核苷酸序列测定 1984，单克隆抗体 1986，PCR技术 ;1.2什么是生物技术？;美国政府技术顾问委员会(OAT)定义∶ “应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术”。 该定义强调了生物技术的商品属性 生物技术显著特点高技术（精细和密集的复杂技术）高投入（尤其是前期科研投入高）高利润;1.3 食品生物技术基本概念;2食品生物技术包含的内容;2.1基因工程 基因工程（genetic engineering），也叫基因操作、遗传工程，或重组体DNA技术。 2.1.1基因克隆 重组体DNA技术发展中的主要突破就是克隆基因的能力。主要是从生物的染色体上分离特殊基因，通过把它插入到一个载体（vector）中进行克隆。 ;9;基因工程流程模式图 ;2.2细胞工程（cell engineering）;2.2.2体细胞融合是指两个不同种类的细胞，加上融合剂，在一定条件下，彼此融合成杂交细胞，使来自两个亲本细胞的基因有可能都被表达。 2.2.3目前动物的杂交细胞还只停留在分裂传代的水平，不能分化发育成完整的个体，但在理论研究和基因定位上都有重大意义。 2.2.4而植物间的体细胞融合所得到的杂交细胞，已达到了完整的植株水平，获得了新的杂交植物。;2.2.5细胞核移植：将一个物种的细胞核与另一个物种的细胞质进行融合后，生殖发育形成子代。 这一技术对动物优良杂交种的无性繁殖具有重大意义。 2.2.6细胞器的移植主要是指中绿体和线粒体的移植。 2.2.7染色体工程则是利用染色体替换来改变生物遗传特性，如利用染色体的易位、缺体、三体等方法，获得新的染色体组合。;2.3蛋白质工程(protein engineering);主要包含以下几个方面的内容： 通过改变酶促反应的Km和Vmax来提高催化效率 改变蛋白质对酸碱和温度稳定的适应范围，拓宽应用 改变酶在非水溶剂中的反应性，使蛋白在非生理条件下使用 减少酶对辅助因子的需求，简化持续生产过程 增加酶对底物的亲和力，增加酶的专一性，减少副反应;提高对蛋白酶的抗性，简化纯化过程，提高产率 改变酶的别构调节位置，减少反馈抑制，提高产物产率 提高蛋白的抗氧化能力 改变酶对底物的专一性 改变蛋白发生作用的种属特异性;2.4酶工程(enzyme engineering);2.4.2酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。如我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就是酶工程最直接的体现。 ;2.4.3生物酶工程是酶学原理和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物，主要任务是：(1)采用基因重组技术大量生产酶(克隆酶)，目前已成功地生产了 100多种酶基因。(2)通过基因工程技术，使酶基因发生定位突变，产生遗传性修饰酶(突变酶)。(3)设计新酶基因合成自然界不曾有的酶(新酶)。;2.4.4在当今日新月异的生物技术中，酶工程的主要任务在于： (1)分解天然大分子如纤维素、木质素等，使低分子有机物聚合、检测与分解有毒物质及废物综合利用等的新酶开发： (2)利用基因工程技术开发新酶种和提高酶产量： (3)固定化酶和细胞、固定化多酶体系及辅因子再生，特定生物反应器的研究和应用：;(4)利用生物细胞(组织)研究酶传感器： (5)酶的非水相催化技术，酶分子修饰与改造以及酶型高效催化剂的人工合成的研究与应用。 ;2.5发酵工程(fermentation engineering);2.5.2发酵工业就是利用生物的生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物化学反应过程），获得产品的工业。 它包括：传统发酵（酿造），如酒类和一些食品的生产； 近代发酵工业，酒精、乳酸、丙酮-丁醇等； 新兴发酵工业，如抗生素、有机酸、氨基酸、生理活性物质、单细胞蛋白等的生产。 ;2.5.3现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 ;2.5.4从广义上讲，发酵工程由三部分组成：上游工程，发酵工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。 2.5.5发酵工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产