食品生物技术导论基因工程.ppt

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1、1第二章食品与基因工程FoodandGeneEngineering基因工程是生物工程的核心技术，是最具生命力和最引人注目的前沿学科之一。教学目标1、了解基因工程的产生及发展2、掌握基因工程的概念和特点3、掌握基因工程的四大要素4、掌握基因工程的原理和过程5、了解基因工程在食品工业中的应用第一节基因工程概述一、基因及其发展简史二、基因工程涵义三、基因工程的一般步骤41、基因概念基因是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列。指导人体内重要物质蛋白质等的合成，维持着人体的正常生理功能。如果一个基因不正常，甚至基因中一个非

2、常小的片断不正常，就可以引起发育异常、疾病，甚至死亡。基因是基因工程的操作对象5基因（gene）——生命的最大奥秘物质层面：是染色体上一段脱氧核糖核酸（DNA）序列。功能层面：是遗传信息的载体，编码蛋白质和核糖核酸（RNA）分子功能，调控基因表达。基因1基因2DNA染色体6DNA结构戊糖磷酸单核苷酸碱基脱氧核糖和磷酸基通过3′,5′磷酸二酯键连接形成螺旋链的骨架73端3端5端5端磷酸二酯键碱基处于螺旋的内侧91865孟德尔的豌豆实验发现了遗传规律：同对因子分离异对因子自由组合首次提出了“遗传因子”（即基因）现代遗传学

3、之父，奥地利生物学家格雷戈尔·孟德尔2、基因发展简史101915年至1928年摩尔根的果蝇实验进一步证实了孟德尔因子和孟德尔定律两大重要发现：基因是在染色体上，遗传的基因链锁和互换定律。即建立了作为摩尔根理论主要基础的基因学说。美国遗传学家摩尔根111953年最伟大的模型——DNA双螺旋结构模型提出的DNA右手双螺旋结构，在英国《自然》杂志上发表了论文并1962年获得诺贝尔奖。提出了DNA的复制机制—即半保留复制。美国生物化学家沃森（左一）英国生物物理学家克里克(左二）从分子水平揭示了种瓜得瓜，种豆得豆的遗传机理DN

4、A半保留复制DNA复制时每个子代DNA分子的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式称半保留复制。二、基因工程涵义141、基因工程诞生的基础（1）理论上的三大发现20世纪40年代确定的遗传信息的携带者是DNA而不是蛋白质（肺炎双球菌转化实验）50年代揭示的DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制。50年代末－60年代：中心法则＆操纵子学说及遗传密码的破译。1516中心法则描述的是遗传信息传递表达路径的原理。17（2）基因工程研究的理论依据基因可以重组互换基因可切割基因可转移遗传密码是通用的多肽与基因之

5、间存在对应关系基因可通过复制把遗传信息传递给下一代18（3）技术上的三大发明60年代末－70年代：DNA分子的体外切割与连接技术。70年代：基因工程载体的使用。70年代：DNA分子的序列分析、琼脂糖凝胶电泳、杂交技术等。1973年Cohen等体外构建细菌质粒的成功标志着基因工程诞生，这年定为基因工程诞生元年。2、基因工程概念(Geneengineering)指用酶学方法将异源基因与载体DNA进行体外重组，将形成的重组DNA导入宿体细胞，使异源基因在宿体细胞中复制表达，从而达到改造生物品种或性状，大量生产出人类所需的生

6、物品种和产物，也称分子克隆或重组DNA技术。工具酶目的或靶基因(源自供体)受体载体基因工程的基本内容和关键技术最终目的203、基因工程的主要内容从生物有机体基因组中，分离出带有目的基因的DNA片段。将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制的并具有选择记号的载体分子上，形成重组DNA分子。将重组DNA分子转移到适当的受体细胞（亦称寄主细胞）并与之一起增殖。从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞，并筛选出已经得到扩增的目的基因。将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实

7、现功能表达，产生出人类所需要的物质。三、基因工程的一般步骤22生物材料RNADNAmRNAcDNA文库基因组文库人工合成目的基因克隆载体重组DNA受体细胞克隆子转基因生物1、基因工程基本技术路线剪切拼接导入表达2、基因操作的基本步骤载体供体目的基因受体工具酶24即基因工程是基因的一种操作平台与技术基因工程五大基本操作单元：切、接、转、增、检DNA的体外重组转化子的筛选与鉴定某一段DNA可在受体细胞内进行复制，为制备大量纯化的DNA片段提供可能可把来自任何生物的基因转移到与其毫无关系的任何其他受体细胞中重组DNA分子的

8、转化与扩增25工具酶目的基因（制备）基因载体基因受体基因工程四大要素第二节工具酶基因工程技术中对核酸的精雕细刻主要用酶作为工具27一、限制性内切酶（Restrictionendonuclease）1、概念指一类以环形或线形双链DNA为底物，能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并在合适的反应条件下使每条链一定位点上的磷酸二酯键断开，产生具有3’-O