第二章 基因工程原理及其在食品工业中的应用知识讲稿.ppt

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第二章 基因工程原理及其在食品工业中的应用 ;第一节 基因工程基础 ; 3.基因表达(gene expression) 遗传信息转录和翻译的过程。 (1)转录。在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。 (2)翻译。在RNA的控制下,根据核苷酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码规则,合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链过程。 (3)逆转录。以RNA为模板,按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程。; 4.重组DNA技术(recombinant DNA technique) 利用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同的DNA进行体外切割、连接构成新的DNA分子的技术。 5.基因工程(gene engineering) 运用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同DNA进行体外切割、连接构成重组DNA,再将重组DNA经生物介导或直接导入等转移方法引入受体细胞进行克隆、表达,从而改变生物遗传性以创造生物新种质,或通过大量扩增为人类提供有用产品等的技术。 6.食品基因工程 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、贮藏价格性状以及感官性状的技术。;;(二)基因工程的基本操作程序 1.运用合适的方法从生物体中分离或通过化学合成制备目的基因。 2.采用合适的方法将目的基因与合适的载体进行体外连接,构建重组DNA。 3.利用合适的方法将重组DNA导入受体生物细胞以获得转化体。 4.采用合适的方法筛选出重组转化体阳性克隆。 5.运用合适的方法对重组转化体阳性克隆进一步分析以及操作,使目的基因在受体生物细胞中高效表达。 ;(三)基因工程的三大理论和三大技术基础 1.三大理论基础 (1)1940年代Avery等人的肺炎球菌的转化试验证明了生物的遗传物质是DNA。 (2)1950年代Watson和Crick发现了DNA分子的双螺旋结构及DNA半保留复制机理。 (3)1960年代Crick关于遗传中心法则的确立,即生物体中遗传信息是按DNA→RNA→蛋白质方向进行传递。 2.三大技术基础 (1)如何从生物体庞大的双链DNA分子中将所需要的基因片段切割下来(限制性内切核酸酶)。 (2)如何将获得的基因片段进行连接(DNA连???酶)。 (3)如何将切割下来的基因片段进行繁殖扩增(基因载体)。;二、基因工程的工具酶 ; 2.限制性内切核酸酶与DNA甲基化酶 限制性内切核酸酶(restriction endonuclease):简称限制酶,指一类能够识别和切割双链DNA分子内核苷酸序列的内切核酸酶。 DNA甲基化酶(DNA methylase):简称甲基化酶,指一类能够识别DNA特定序列,并在其特定碱基的特定位置上引入甲基而发生修饰作用的酶。; 3.限制性内切核酸酶的类型 (1)Ⅰ型。由三种不同亚基组成;辅助因子为ATP、Mg2+及S-腺苷甲硫氨酸;切割位点距其识别位点至少1 000bp;切割作用随机。Ⅰ型限制酶不宜作为基因工程的工具酶。 (2)Ⅱ型。由两个相同亚基组成;辅助因子仅为Mg2+;识别位点常具旋转对称性;切割位点与其识别位点重叠或在其附近;切割作用特异性强。Ⅱ型限制酶是基因工程理想的工具酶。 (3)Ⅲ型。由两种不同亚基组成;辅助因子为ATP和Mg2+,也受S-腺苷甲硫氨酸激活,但并非必需;切割位点一般在距其识别位点3’端24~26bp处。Ⅲ型限制酶在基因工程中也不常用。 ; 限制性内切核酸酶没有种属特异性,即限制性内切核酸酶识别、切割特定序列的能力同底物DNA的来源无关,它可识别、切割各种来源的DNA。 DNA甲基化酶具有种属特异性,生物体的DNA甲基化酶只修饰保护自己的DNA,而不修饰保护非己的DNA。生物体的限制性内切核酸酶不能降解自身被修饰保护的DNA,而只能降解外源的DNA。 ;表4-1 限制性内切核酸酶的类型及主要特性 ; 4.Ⅱ型限制性内切核酸酶的切割方式 在识别序列双链DNA两条链的对称轴上同时切断磷酸二酯键,形成双链平齐末端。 在识别序列双链DNA两条链的对称轴两侧同时从3’端切断磷酸二酯键,形成3’-羟基端2~5个核苷酸突出单链黏性末端。 在识别序列双链DNA两条链的对称轴两侧同时从5’端切断磷酸二酯键,形成5’-磷酸端2~5个核苷酸突出单链黏性末端。;; 5.影响限制性核酸内切酶活性的主要因素 (1)底物DNA制备物的纯度 蛋白质、十二烷基硫酸钠(SDS)、乙二胺四

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