食品生物应用技术第二章 -02节-基因工程的载体

六、T4 多聚核苷酸激酶
该酶来源 T4 噬菌体感染的大肠杆菌，能够催化 ATP 的 γ-磷酸基转移至 DNA 或 RNA 的 5ˊ-OH 末端，主要作用是为 DNA 的 5ˊ末端进行标记；对准 备连接但缺乏 5ˊ磷酸的 DNA 或化学合成片段的 5ˊ-OH 加上磷酸基团。
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、基因工程的发展简史
（一）遗传物质的研究 （二）基因工程的诞生和发展
（一）遗传物质的研究
加拿大细菌学家 Avery、美国生物学家 Macleod 和 Maclarty 在纽约的洛克 菲勒研究所于 1944 年发表的著名实验证明了 DNA 是细胞的遗传物质；1953 年 Wastson 和 Crick 建立了 DNA 双螺旋结构模式；1961 年 Crick 提出蛋白质的合 成中心法则：遗传信息是从 DNA 到 DNA 的自我复制，DNA 将所贮存的遗传信 息转录给信使核糖核酸(mRNA)，再由 mRNA 翻译成蛋白质，最后由蛋白质直 接或间接地表现出遗传性状；随后，Jacob 和 Monod 发现操纵子模型，奠定了原 核生物基因表达调控的理论基础。
一、限制性内切核酸酶
（一）限制性内切酶的命名 （二）限制性内切酶种类 （三）限制性内切酶的基本特性
限制作用（restriction）：指一定类型的细菌可以通过 其限制性内切核酸酶的作用，切割降解入侵的外源DNA， 使得外源DNA的入侵受到限制的现象。
修饰作用（modification）：指在DNA甲基化酶作用 下，生物体自身DNA分子在特定碱基的特定位置上发生 甲基化而得到修饰，从而免遭自身限制性内切核酸酶降解 的现象。

《食品生物技术》教学大纲一、课程基本信息1．课程中文名称：食品生物技术2．课程英文名称：Food Biotechnology3．课程类别：专业模块4．适用专业：食品科学与工程5．总学时：理论36学时6．总学分：2学分二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务食品生物技术是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料。

在某种意义上，基于现代分子生物学基础上的基因工程技术是食品生物技术的核心和基础，它贯穿于细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生物工程下游技术和现代分子检测的技术之中。

食品生物技术是所有自然学科中涵盖范围最广的学科之一，形成一门多学科相互渗透的综合性学科。

三、理论教学内容与教学基本要求1．第1章绪论（2学时）1．食品生物技术的基本概念与发展中的相关重要历史事件2．食品生物技术基础3．食品生物技术在食品工业发展中的地位和作用4．生物技术研究和应用的进展与展望2．第2章基因工程与食品产业（6学时）1．基因工程概述2． DNA分子的提取与检测技术3．工具酶和基因工程载体4．基因工程的基本技术5．基因工程在食品产业中的应用3．第3章细胞工程与食品产业（4学时）1．细胞工程的基本原理2．细胞培养技术3．细胞融合技术4．细胞工程在食品工业的应用5．动物细胞工程及其在食品中的应用4．第4章蛋白质工程与食品产业（4学时）1．概述2．蛋白质工程的基本步骤与改造策略3．蛋白质的改造方法4．蛋白质工程在食品中的应用5．第5章食品酶工程（4学时）1．食品酶工程概述2．酶的生产与改造3．酶的固定化及其生产应用技术4．酶工程在食品中的应用6．第6章发酵工程与食品产业（6学时）1．发酵工程概述2．发酵培养基的制备及灭菌3．发酵菌种及其扩大培养4．发酵动力学5．发酵设备6．发酵过程的控制7．重组细胞培养与发酵过程中的技术关键问题、对策及应用实例7．第7章食品生物工程下游技术（6学时）1．概述2．原料与预处理3．固液分离和细胞破碎4．初步纯化5．精细纯化6．成品加工7．下游工程案例8．第8章现代生物技术与食品安全（4学时）1．概述2．转基因食品安全性评价的目的与原则3．生物技术食品的检测技术4．转基因食品的标识技术5．生物技术食品安全性评价的内容6．世界各国对转基因食品安全管理7．转基因食品安全性评价案例四、实验教学内容与教学要求无实验教学五、考核方式期末采用闭卷考试方式。

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人工染色体载体
人工染色体的概念与特性
人工染色体
指通过基因工程技术构建的染色 体，具有与天然染色体相似的结 构和功能。
特性
具有高容量、可定制、可调控等 特性，能够承载和表达大量的外 源基因，为基因治疗、基因组编 辑等领域提供有力支持。
人工染色体载体的构建
构建方法
通过同源重组、酵母人工染色体技术等方法，将天然染色体或其片段进行改造 和扩增，形成人工染色体载体。
目的基因与质粒载体的连接
将重组质粒导入受体细胞中，通过筛 选和鉴定获得阳性克隆。
质粒载体的选择
根据目的基因的性质和表达要求，选 择合适的质粒载体。
重组质粒的转化
通过限制性内切酶和DNA连接酶将 目的基因插入质粒载体中，形成重组 质粒。
质粒载体的应用
基因克隆与表达
质粒载体是基因克隆和表达的重要工具，可以将目的基因在受体细胞中高效表达。
基因组结构
复制方式
噬菌体的基因组通常较小，易于 操作和改造。
噬菌体通过复制和组装在宿主细 胞内产生子代，能够高效地将外 源基因整合到宿主基因组中。
噬菌体载体的构建
01
02
03
基因克隆技术
利用基因克隆技术将外源 基因插入到噬菌体基因组 中，构建成噬菌体载体。
基因敲除或敲入
通过基因敲除或敲入技术 ，对噬菌体基因组进行改 造，以实现外源基因的表 达或调控。
基因功能研究
人工染色体载体可用于构建基因表达谱和基因敲除细胞系 ，有助于深入研究和了解基因的功能和作用机制。
05
基因工程载体的未来发展
基因工程载体的改进方向
提高载体稳定性
通过优化载体结构，降 低载体在细胞内复制过 程中的突变率，提高基

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表1限制性内切酶命名
名称 EcoRⅠ HindⅢ HindⅡ Hpa Ⅰ
属名（大写、 斜体）
种名（小写、 斜体） 株名 序数
来源菌株
E
co R Ⅰ
Escherichia coli R株
H
in d Ⅲ
Haemophilus influenzae d株
H
inቤተ መጻሕፍቲ ባይዱd Ⅱ
Haemophilus influenzae d株
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Ⅱ型限制性内切酶的作用特点
Ⅱ型限制性内切酶的识别特点： ①大多数酶识别顺序很严格，有少数有变动的 余地； ②识别序列的碱基数一般为4-6个碱基对，一般 都富含GC； ③大多数识别位点具有180o旋转对称性（或称为 回文结构，核酸的这种结构与在生物体内和 蛋白作用有关），少数酶切割位点在识别位 点外，也具有旋转对称性； ④Ⅱ型酶的识别顺序中的碱基被甲基化修饰后 会影响部分酶的外切割作用。
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2.1.1.2 限制性内切酶的命名
其命名原则是，用具有某种限制性内切酶的 有机体学名缩写来命名： 1. 有机体属名的第一个字母（大写，斜体）和 种名的前两个字母（小写，斜体）构成基本 名称； 2. 株系数字通常省略，如果酶来自于特殊菌株 中，应加上菌株名称符号； 3. 罗马数字用来表示从同一个细菌中分离出来 的不同的限制性内切酶。
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基因工程在转基因动物的利用方面．主要是 将转基因动物作为专门生产一些特殊药物的 “生物工厂”(bio-factories)。 基因工程仍在深入发展之中。
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2工具酶和基因载体
基因工程的操作依赖于许多重要的酶（限制 性内切酶、核酸酶、连接酶、聚合酶等）作 为工具来对基因进行切割和拼接操作，这些 酶被称为工具酶（enzyme of tools）。 目的基因要进入宿主细胞，有两种方式： 1. 直接导入 2. 通过载体的运载 这种在细胞内具有自我复制功能的运载目的基 因进入宿主细胞的运载体，叫做基因工程载 体（Vector or Carrier）。