《转基因食品与安全》第2章基因工程与食品产业.pptxVIP

第二章基因工程与食

品产业

第一节基因工程概述

第二节工具酶和基因载体第三节基因工程的基本技术

第一节基因工程概述

一、基因工程的概念

1.基因工程：是用人工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，然后转入宿主细胞或个体中高效表达，最终获得所需要的基因产物。

载体DNA

繁殖

氯化钙

退火

DNA连接酶

重组质粒

内切酶

外源DNA

内切酶

转基因操作的基本原理示意图

工程菌大量繁殖

受体细胞

工程菌

转化

基因工程含义

通过体外DNA重组和转基因等技术将外源

基因导入受体细胞，有目的地改造生物，短时内创造出更完善的新的生物类型。

广义上指产业化设计与应用，包括上、下游技术两大部分，倾向于工程学范畴。

优点：打破了常规的物种间界限(原核与真核生物之间、动植物之间、甚至人与其他生物之间),使遗传信息进行重组和转移。

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形状，提高食品的营养价值、贮藏加工性状以及感官性状的技术。

2.基因工程的主要内容：

分4步：

(1)在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含特定的基因片段或人工合成目的基因，并制备载体(质粒或噬菌体)。

(2)把获得的目的基因与制备好的载体用DNA连接酶连接成重组体。

(3)把重组体导入宿主细胞。

(4)筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。

3.基因工程理论依据

①基因有共同的物质基础：

有遗传功能的特定核酸序列：DNA片段或RNA。

②基因可切割：

存在间隔序列(重叠序列的基因也可切出)。

③基因可转移：

可在染色体DNA或不同染色体之间转移，基因组也可重组。

④多肽与基因之间存在对应关系。

一种多肽对应一种基因。根据表达产物的性质可

检查基因的转移或重组。

⑤遗传密码通用。

三联密码子(少数除外)与氨基酸相对应，所有生物都相同，只要具备转录翻译条件均能转译出原样的氨基酸。

⑥基因可复制传递遗传信息。

重组基因可传代，获得相对稳定的转基因生物。

三、基因工程的基本技术路线

生物材料

RNA

mRNADNA

cDNA文库基因组文库人工合成

目的基因克隆载体

受体细胞重组DNA

克隆子

转基因生物

二、基因工程研究发展史

1.准备阶段

1944年美国Avery等细菌转化证明DNA是基因载体。1953年Watson和CrickDNA双螺旋模型。

1958～1971年先后确立中心法则，破译64种密码子，

揭示了遗传信息的流向和表达。

20世纪60年代末70年代初：发现限制性核酸内切酶

和DNA连接酶，实现DNA体外切割和连接。

1972年首次构建出重组DNA分子。

Replication复制

Expression表达

Mutation变异

Whatisthegene?Basicproperty

DNADoubleHelixmodel

1952

J.WatsonandF.Crick

Figure1.6Thedouble

helixmaintainsaconstant

widthbecausepurines

alwaysfacepyrimidinesin

thecomplementaryA-T

andG-Cbasepairs.The

sequenceinthefigureis

T-A

C-G

A-T

G-C

★磷酸与脱氧核糖彼此通

过3、5-磷酸二酯键相连

接，构成DNA分子的骨架。

★磷酸与脱氧核糖在双螺旋外侧，嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧。

2.基因工程问世

1973年首次完成重组质粒DNA对大肠杆菌的转化，

证实真核基因可转移到原核生物细胞并表达。

3.基因工程的迅速发展阶段。

21世纪初是基因工程应用研究的鼎盛时期，医、农、牧、渔的等产品都会使用基因工程技术。

1980年：显微注射培育出第一个转基因动物—转基因小鼠。

1983年：农杆菌介导培育出第一例转基因植物—

转基因烟草。

第二节工具酶和基因载体

DNA重组技术中对核酸的“精雕细刻”主要用酶作为工具。分子生物学研究过程

中发现的酶，许多都用作工具，限制性核

酸内切酶在重组DNA技术中有重要地位。

一、基因工程的工具酶

(一)限制性核酸内切酶

核酸酶可分为两类：

①核酸外切酶：是从核酸的一端开始，接一个把核苷酸水解下来；

②核酸内切酶：则从核酸链中间水解3,5磷酸二酯键，将核酸链切断。

一把特