1 基因工程的酶学基础

有关酶的参考书1．《酶学》作者：郑穗平，郭勇，潘力编著出版社：科学出版社出版时间：2009-9-1 定价：49元目录：前言第一章绪论第一节酶的基本概念第二节酶的分类与命名一、蛋白类酶的分类与命名二、核酸类酶的分类第三节酶的活力测定第四节酶的催化特性一、酶催化作用的专一性二、酶催化作用的效率三、酶催化作用的条件第五节酶的分离纯化一、细胞破碎二、提取三、离心分离四、过滤与膜分离五、沉淀分离六、层析分离七、电泳分离八、萃取分离第二章酶的结构与功能第一节酶的化学组成一、蛋白类酶的基本组成单位一一氨基酸二、核酸类酶的基本组成单位——核苷酸三、酶的辅助因子第二节酶的化学结构一、酶蛋白的化学结构二、酶RNA的化学结构第三节酶的空间结构一、酶蛋白的空间结构二、酶RNA的空间结构第四节酶的活性中心一、酶活性中心上的残基二、接触残基附近的肽链一级结构第五节酶的结构与功能的关系一、酶的一级结构与催化功能的关系二、酶的二、三级结构与催化功能的关系三、酶的四级结构与催化功能的关系第六节酶分子修饰一、酶分子的主链修饰二、酶分子的侧链基团修饰三、酶分子的组成单位置换修饰四、金属离子置换修饰五、酶分子的物理修饰第三章酶的催化作用机制第一节趋近与定向效应第二节构象变化效应一、底物诱导酶分子的构象发生改变二、酶分子诱导底物分子的构象发生改变第三节微环境效应一、胰凝乳蛋白酶催化的微环境效应及其催化机制二、溶菌酶催化的微环境效应及其催化机制第四节酸碱催化机制一、酶蛋白中的酸碱催化基团二、共轭酸与共轭碱的催化通式三、核糖核酸酶的酸碱催化过程第五节共价催化机制一、亲核催化二、亲电催化第六节自我剪接机制一、Ⅰ型内含子剪接酶的剪接机制二、Ⅱ型内含子剪接酶的催化机制第七节自我剪切机制一、锤头形核酸类酶的自我剪切机制二、发夹形核酸类酶的自我剪切机制第八节酶作用机制的研究方法一、X射线衍射法二、中间产物检测法三、酶分子修饰法四、酶反应动力学方法第四章酶反应动力学第一节单底物反应动力学一、引言第五章酶的生物合成及调节机制第六章酶分子的定向进化主要参考文献2.《现代酶学》（第二版）作者：袁勤生主编出版社：华东理工大学出版社出版时间：2007-5-1 定价：58目录：1 酶与应用酶学1.1酶学研究概况1.2从分子水平研究酶的结构与功能1.2.1酶的分子结构1.2.2结构与功能的研究1.3用分子生物学方法改进酶的催化特性及设计新酶1.3.1酶结构与功能关系研究是关键1.3.2基因工程酶1.3.3酶的蛋白质工程构建1.4构建酶---核酶、抗体酶、模拟酶、分子印迹酶1.4.1核酶1.4.2抗体酶1.4.3模拟酶1.4.4分子印迹酶1.5酶工程中的若干应用热点2 酶的分类组成及结构特征3 酶作用动力学和酶的抑制作用4 酶活性的调节和酶的转换5 酶的作用机制6 同工酶7 酶化学修饰的定量处理及不可逆抑制动力学8 氧自由基与酶9 酶与细胞的信号转导10 非水介质中的酶催化反应11 酶的化学修饰12 核酶13 模拟酶14 抗体酶15 分子印迹酶16 组合生物催化17 酶的定向进化18 蛋白酶抑制剂设计与药物19 酶的固化技术20 酶的分离工程21 气体酶学22 酶的生产参考文献3.《酶学及其研究技术》作者：陈清西编著出版社：厦门大学出版社出版时间：2010-8-1 定价：38 目录：第一章概论第一节酶的概念和酶学研究的重要性一、酶是什么二、酶学研究的重要性三、酶学研究历史四、现代酶学概况第二节酶的组成及结构特点一、酶的化学本质二、酶蛋白亚基数的组成特点分类三、酶的组成分类四、酶的辅助因子第三节酶的分类与命名一、习惯命名法二、国际系统命名法三、国际系统分类法第四节酶作为催化剂的特点一、酶与一般催化剂比较的共性二、酶作为催化剂的显著特性第五节酶的专一性一、酶的专一性分类二、几种蛋白酶的专一性第二章酶的分离纯化第一节酶分离纯化的一般原则一、确立酶活力测定方法二、原材料的选择与处理三、酶的纯化方法四、酶的纯度鉴定第二节酶的提取一、生物材料的破碎二、酶的抽提第三节酶的纯化一、沉淀法二、离子交换柱层析技术三、凝胶过滤柱层析法四、亲和层析五、其他分离纯化方法六、酶纯化方法的选择与实验设计第三节酶活力的测定一、酶活力测定的一般原则二、初速度三、酶活力单位四、酶活力测定的主要方法第四节酶制剂的浓缩、干燥及保存一、浓缩的主要方法二、保存第五节酶纯度的鉴定技术一、酶纯度的评价二、电泳法三、其他方法第六节酶的分离纯化应用实例一、青蟹碱性磷酸酶二、南美白对虾N一乙酰J3一D一氨基葡萄糖苷酶第三章酶的理化性质研究第一节酶亚基数及分子量的测定一、酶蛋白亚基数及亚基分子量的测定原理与方法二、酶蛋白总分子量的测定原理与方法第二节酶的等电点测定一、等电点测定的原理二、等电聚焦电泳技术第三节酶的氨基酸组成一、氨基酸组成分析二、特殊氨基酸含量的测定三、酰胺含量的测定第四节糖基酶中糖的组成与连接方式的研究一、糖蛋白的分析二、糖蛋白中糖成分的分析三、糖基连接方式的研究第五节几种海洋动物酶的理化性质的研究实例一、锯缘青蟹碱性磷酸酶的理化性质研究二、南美白对虾N一乙酰一J3一D一氨基葡萄糖苷酶的理化性质研究第四章酶催化的动力学性质研究第一节酶促反应的基本动力学一、Michaelis—Menten方程的建立二、Briggs—Haldane修正的Michaelis—Menten方程三、关于Michaelis一Menten方程的讨论四、米氏常数Km的意义五、米氏常数Km和最大反应速度V m的图解法测定六、米氏方程的积分形式第二节King—Altman方法推导速度方程一、用稳态法推导动力学方程的基本步骤二、King—Altman图像法推导动力学方程三、wang和Hanes结构法则第三节酶浓度对反应速度的影响第四节产物浓度对酶促反应的影响一、产物对酶初速度的影响的动力学二、可逆反应的Haldane关系式第五节高底物浓度对酶活力的影响一、动力学模型建立二、动力学方程的推导第五章酶的抑制剂第一节酶抑制剂的类型一、酶抑制剂两大类型二、区别可逆抑制剂与不可逆抑制剂的实验设计与操作第二节不可逆的抑制剂一、非专一性的不可逆抑制剂二、专一性不可逆抑制剂第三节可逆抑制剂作用的动力学一、竞争性抑制作用的动力学二、非竞争性抑制作用的动力学三、反竞争性抑制作用的动力学四、混合型抑制作用的动力学第六章pH对酶活力的影响第一节pH对酶催化的效应一、酶促反应的最适pH二、酶的pH稳定性第二节pH对酶可逆作用的动力学一、酶活性中心可解离基团的解离常数二、pH影响酶活性中心解离基团的动力学模型的建立三、酶活性中心解离基团的解离常数的测定第三节有机溶剂对酶活性中心解离基团的微扰作用第四节pH对酶效应研究的实例一、pH对青蟹碱性磷酸酶（ALPase）催化pNPP水解反应的效应二、酶活性中心解离基团解离常数的测定第七章温度对酶活力的影响第一节温度对酶催化反应的影响一、酶促反应的最适温度二、酶的热稳定性第二节温度对酶催化反应速度常数的影响一、温度与速度常数二、酶促反应的热力学参数的测定第三节温度对酶催化反应速度常数的影响一、酶活性中心解离基团的标准热焓二、酶促反应的热力学常数测定实例三、酶活性中心解离基团的解离热焓测定实例第四节酶的热失活动力学一、经典的酶热失活研究方法二、酶失活过程中的底物反应动力学方法三、酶的热失活表观速度常数的测定四、酶热失活的微观速度常数的测定第八章酶的多底物动力学第一节术语一、多底物催化反应历程的Cleland表示法二、多底物反应的酶中间物三、多底物反应历程的分类四、多底物反应的动力学参数表示法五、多底物反应机理的图形表示法第二节OrderedBiBi机理一、反应模型的Clleland表示法二、动力学方程的推导（King—Altman推导法）三、反应速度方程用动力学常数表示的基本方法四、作图法求解动力学参数第三节RandomBiBi机理第四节PingPongBiBi机理第五节多底物反应机理的判断第六节产物的抑制作用机理的判断一、有序双双反应（OrderedBiBi）的产物抑制作用的判断二、乒乓双双反应（PingPongBiBi）的产物抑制作用的判断三、Cleland的产物抑制作用的判断规则第九章酶功能基团的化学修饰第一节化学修饰的原理一、影响酶的功能基团反应活性的主要因素二、修饰剂反应性的决定因素第二节采用非特异性试剂对酶功能基团进行修饰一、特殊氨基酸残基的化学修饰二、修饰剂和修饰反应条件的选择第三节亲和标记和差示标记一、亲和标记法的原理二、差示标记法的原理第四节酶活性中心必需基团数的测定一、酶修饰失活动力学二、酶修饰失活速度常数比较法判断必需基团数（Ray—Koshland方法）三、邹氏图解法求必需基团数第十章酶的分子结构基础及催化作用机理第十一章酶抑制剂的设计与应用第十二章酶分子构象的研究技术第十三章多酶体系及调节酶第十四章酶活性调控4．《酶工程原理》作者：由德林主编出版社：科学出版社出版时间：2011-7-1 定价：35目录：丛书序前言前言1 酶与酶工程1.1 酶工程的发展历程1.2 酶作为催化剂的特点1.2.1 酶的高效催化能力1.2.2 酶的专一性1.2.3 酶的作用条件温和1.2.4 酶的活性可调节1.3 酶的命名及分类1.4 酶催化功能的结构基础1.4.1 酶的高级结构是其发挥活性的基础1.4.2 酶的活性中心1.4.3 酶的活性部位模型假说1.5 酶催化反应的本质1.5.1 酶促反应的过渡态1.5.2 邻近效应和定向效应1.5.3 共价催化1.5.4 酸碱催化1.5.5 金属离子催化1.5.6 微环境影响1.6 酶动力学1.6.1 影响酶反应速率的因素1.6.2 单底物反应1.6.3 双底物反应动力学1.6.4 失活（稳定性）动力学1.7 酶的稳定性1.7.1 酶的失活模型1.7.2 酶蛋白不稳定的原因1.7.3 稳定酶的方法1.8 非水酶学1.8.1 非水介质中酶催化反应的特征1.8.2 非水介质中酶的催化基础1.8.3 底物特异性（思考题）（参考文献）2 酶的生产、分离纯化和制剂2.1 原料的选择2.2 产酶微生物发酵技术2.2.1 培养基2.2.2 发酵工艺控制2.3 工程菌的高密度发酵2.3.1 基因工程菌的构建2.3.2 基因工程菌的培养方式2.3.3 高密度发酵工艺2.4 提高酶产量的方法2.4.1 酶合成的调控机理2.4.2 通过条件控制提高酶产量2.4.3 通过基因突变提高酶产量2.4.4 通过体内基因重组提高酶产量2.4.5 通过体外基因重组提高酶产量2.4.6 定向进化提高酶产量2.5 酶分离纯化的原理与方法2.5.1 酶分离纯化的基本原则2.5.2 目标蛋白从生物机体内的释放2.5.3 粗分离2.5.4 根据相对分子质量不同的纯化方法2.5.5 根据分子电荷不同的纯化方法2.5.6 根据分子极性不同的纯化方法2.5.7 根据蛋白质亲和力不同的纯化方法2.6 酶的剂型与保存2.6.1 酶的剂型3 酶的固定化和酶反应器4 酶的分子改造5 酶的模拟6 酶与生物催化7 酶与生物降解8 酶与代谢工程索引5.《酶――在生活与工业中广为使用的超级分子催化剂》作者：（德）伦内贝格著，杨毅，张皖蓉，王健美译出版社：科学出版社出版时间：2009-3-1 定价：35目录：丛书序本册简介原版前言1 酶是具有高度特异性的高效生物催化剂2 溶菌酶：在微小分子水平上最早被了解其结构和功能的酶类3 辅助因子在复合酶类中的作用4 酶类的来源：动物、植物以及微生物5 胞外水解酶将生物高分子聚合物降解为小分子6 用于酿酒、烘焙以及退浆的淀粉酶7 用于增加蔬果汁产量的果胶酶8 生物清洁剂：应用最广泛的水解酶9 软化肉类与皮革的蛋白酶10 固定：酶类的重复使用11 葡萄糖异构酶与果糖糖浆：提高糖的甜度12 固态酶在人类与动物食品生产中的应用13酶膜反应器：辅助因子再生性的应用14固定细胞小测验参考文献与推荐读物相关网络链接6.《酶工程技术》作者：吴士筠，周岿，张凡主编出版社：华中师范大学出版社出版时间：2009-12-1 定价：16目录：第1章绪论1.1 酶工程研究现状1.1.1 国内外酶制剂的生产和应用现状1.1.2 工业酶制剂的来源及特点1.2 酶工程技术应用1.2.1 活性肽的开发研究1.2.2 酶工程在医药方面的应用1.2.3 酶在污染治理中的应用1.2.4 酶在农业中的应用1.2.5 酶在饲料生产方面的应用1.2.6 酶在轻化工领域中的应用1.3 国内外酶工程产业发展趋势第2章乙醇脱氢酶2.1 简介2.1.1 乙醇脱氢酶研究现状2.1.2 乙醇脱氢酶的应用2.1.3 乙醇脱氢酶的分离纯化2.2 乙醇脱氢酶酶学性质研究2.2.1 简介2.2.2 乙醇脱氢酶酶学性质阶段研究2.2.3 乙醇脱氢酶酶学性质研究关键技术2.2.4 乙醇脱氢酶酶学性质研究过程控制2.3 乙醇脱氢酶提取研究2.3.1 简介2.3.2 乙醇脱氢酶提取阶段研究2.3.3 乙醇脱氢酶提取关键技术2.3.4 乙醇脱氢酶提取过程控制2.4 乙醇脱氢酶分离纯化研究2.4.1 简介2.4.2 乙醇脱氢酶分离纯化阶段研究2.4.3 乙醇脱氢酶分离纯化关键技术2.4.4 乙醇脱氢酶分离纯化过程控制2.5 乙醇脱氢酶催化动力学研究2.5.1 简介第3章蛋白酶第4章a－淀粉酶第5章植酸酶第6章纤维素酶参考文献7.《酶工程》作者：陈宁主编出版社：中国轻工业出版社出版时间：2011-6-1 定价：36目录：第一章绪论第一节酶工程的定义第二节酶工程发展历史第三节酶工程的研究概况及发展前景一、新酶的研究与开发二、化学酶工程三、生物酶工程四、酶的优化生产五、酶的高效应用第四节我国酶制剂工业现状及发展对策一、我国酶制剂工业发展现状。

名词说明1.基因工程：是将目的基因或DNA片段与适合的载体连接转入目标生物细胞，通过复制、转录、翻译外源目的基因和蛋白质的活性表达，使转基因生物取得新的遗传性状的操作。

2.限制性内切核酸酶：能够识别双链DNA分子中的某一段特定核苷酸序列，并在此切割DNA 双链的内切核酸酶。

3.同切点酶：又称同裂酶，是一类来源于不同微生物、能识别相同DNA序列的限制性内切核酸酶。

4.同尾酶：是一类限制性内切核酸酶，它们来源各异，识别的靶序列也各不相同，但切割后能产生相同的黏性结尾。

5.酶的星号活性（Star activity）：高浓度的酶、高浓度的甘油、低离子强度、极端pH值等，会使一些核酸内切酶的识别和切割序列发生低特异性，即所谓的酶的星号活性现象。

连接酶：是能催化双链DNA片段靠在一路的3’羟基结尾与5’端磷酸基团结尾之间通过形成磷酸二酯键，使两结尾连接的一种核酸酶。

7.载体：在基因克隆中能携带外源基因进入受体细胞复制、整合或表达的工具称为载体。

8.多克隆位点：是包括多种同一个限制性酶切点的一段很短的9. α互补：为质粒DNA编码β—半乳糖苷酶的α亚基，宿主细胞可编码β亚基尽管宿主和质粒编码的片段各自都没有酶活性，但它们能够融为一体，形成具有酶学活性的蛋白质，这种互补现象叫α互补。

10.黏粒载体（考斯质粒载体）：是一类人工构建的含有λ-DNAcos序列和质粒复制子的特殊类型的载体。

11.质粒：是生物细胞内固有的、能独立于寄主染色体而自主复制、并被稳固遗传的一类核酸分子12.探针：当用一个标记的核酸分子与核酸样品杂交,即可查明该样品中是不是存在与该标记核酸分子具有同源性的核酸分子。

那个标记的核酸分子称为探针(probe)，能够是DNA，也能够是RNA，或合成的寡核苷酸.13、SD序列：是存在于原核生物起始密码子上游7-12个核苷酸内的一种4-7个核苷酸的保守片段，它与16SrRNA3’端反向互补，因此可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。

基因工程教学大纲课程简介：基因工程技术是现代生物技术的核心技术。

以生物化学、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学等学科为基础，引入工程学的概念，通过周密的设计，进行精确的实验操作，高效率地达到目的。

本课程主要为本科生讲述基因工程技术中的基本原理和设计思路以及一些常用的实验方法。

教学目的：通过对基因工程的系统学习，使本科生对这门已经对社会经济发展产生了巨大影响，并已被誉为本世纪最具发展潜力的学科之一的新兴起的学科有所了解，清楚它的基本原理和工作思路，适应社会对高新技术的要求，为毕业生走向社会参加相关领域的生产和科研或报考研究生进行相关课题研究打下基础。

教学基本要求：基因工程是建立在生物化学、微生物学、细胞生物学、遗传学；分子生物学的基本原理和知识的基础之上的应用性科学。

所以要求学生有扎实的上述课程基础。

在听课的过程中随时复习所涉及的分子生物学基本原理，对没有听懂的知识点及时提问，以免影响对后面知识点的理解与掌握。

在课程结束前要求每位学生在课余查阅相关的文献资料，并写一篇专题报告。

对讲述本门课程的教师要求有比较丰富的基因工程研究实践经验和阅读大量的相关参考书和科研文献，认真备课，根据基因工程技术的发展及时更新讲稿或课件。

课程基本内容及学时分配：绪论（introduction to genetic engineering ）（2 学时）本章要点：掌握基因工程的含义和基因工程诞生的理论基础与技术突破。

了解基因工程的发展和在社会生产中的应用。

第一节基因工程的诞生一、基因工程的定义二、基因工程诞生的理论基础三、基因工程诞生的技术突破四、基因工程的诞生五、基因工程的特征六、基因工程的主要操作内容第二节基因工程的安全性一、基因工程的安全隐患二、重组DNA 研究的安全准则第三节基因工程的应用一、基因工程在农业生产中的应用二、基因工程在工业中的应用三、基因工程在医药上的应用四、基因工程在环境保护中的应用第四节基因工程技术的商业化发展一、商业投资支持现代生物技术研究二、基因工程商业化特点第一章基因操作的主要技术原理（4 学时）本章要点：掌握DNA 提取、DNA 电泳、分子杂交、PCR 扩增和DNA 序列测定的技术原理。

① 酶工程：由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新技术，是工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类所需产品或者服务于其它目的地一门应用技术。

② 比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或者 RNA 所拥有的酶活力单位数。

③ 酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。

其大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。

④ 酶活国际单位 : 1961 年国际酶学会议规定：在特定条件(25℃，其它为最适条件 )下，每分钟内能转化1 μmol 底物或者催化1 μmol 产物形成所需要的酶量为 1 个酶活力单位，即为国际单位(IU)。

⑤ 酶反应动力学:指主要研究酶反应速度规律及各种因素对酶反应速度影响的科学。

酶的研究简史如下：(1)不清晰的应用：酿酒、造酱、制饴、治病等。

(2)酶学的产生： 1777 年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验； 1822 年，美国外科医生 Beaumont 研究食物在胃里的消化； 19 世纪 30 年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。

1684 年，比利时医生Helment 提出 ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素(酵素)；1833 年，法国化学家 Payen 和Person 用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶； 1878 年，德国科学家 K hne 提出 enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”(希腊文)。

(3)酶学的迅速发展(理论研究)： 1926 年,美国康乃尔大学的”独臂学者”萨姆纳博士从刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质;1930 年，美国的生物化学家 Northrop 分离得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶结晶，确立了酶的化学本质。

I.酶工程发展如下：①1894 年，日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶，酶技术走向商业化：②1908 年，德国的Rohm 用动物胰脏制得胰蛋白酶，皮革软化及洗涤；③1911 年， Wallerstein 从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清；④1949 年，用微生物液体深层培养法进行－淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕；⑤1960 年，法国科学家 Jacob 和 Monod 提出的控制子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量；⑥1971 年各国科学家开始使用“酶工程”这一位词。

《基因工程》课程教学大纲课程名称：基因工程课程类别：专业主干课适用专业：生物技术考核方式：考试总学时、学分：32 学时 2 学分其中实验学时：0 学时一、课程教学目的通过对本门课程的学习，使学生掌握基因工程技术的基本原理、常用技术和工作思路，了解基因工程技术的应用及发展趋势，为进一步学习有关专业课及参加相关领域的生产和科研工作奠定基础。

二、课程教学要求本门课是以遗传学、生物化学、微生物学、细胞生物学、分子生物学等学科为基础的学科，要求学生有扎实的上述课程基础。

本课程的主要内容包括: 基因工程载体、基因工程的酶学基础、目的基因的克隆、ＤＮＡ连接和转化、转化子的筛选与重组子的鉴定、大肠杆菌基因工程、酵母菌基因工程、高等动物基因工程、高等植物基因工程等。

要求学生掌握基因工程的基本原理和常用方法与技术，了解该领域的研究动态与发展方向。

课程的基本内容随着本学科的发展而调整并限定其广度和深度，在保证达到一定培养规格的前提下，考虑学生的接受能力和学习负担，同时注意本课程和其它相关课程的相互联系与衔接，防止疏漏和不必要的重复。

三、先修课程生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学。

四、课程教学重、难点教学重点：基因工程载体、基因工程的酶学基础、目的基因的克隆、ＤＮＡ连接和转化、转化子的筛选与重组子的鉴定。

教学难点：目的基因的克隆、ＤＮＡ连接和转化、转化子的筛选与重组子的鉴定。

五、课程教学方法与教学手段以教师讲授为主，要求教师认真备课，熟悉本课程的基本内容以及该学科的最新发展趋势，以合适的形式进行教学，提倡采用多媒体作为辅助教学手段；学生可以通过阅读相关的英文资料了解本学科的研究状况与发展方向，也可以阅读一些感兴趣的参考资料，训练其针对所感兴趣的问题进行深入探讨的能力。

六、课程教学内容第一章概述（1学时）1．教学内容（1）基因工程的概念；（2）基因工程的发展和历史；（3）基因工程的研究意义。

2．重、难点提示（1）重点：基因工程的概念；（2）难点：基因工程的基因原理及在生物工程中的地位。

○原核染色体是褐露的DNA，染色质结构对基因的表达没有明显的调控。

真核的染色质DNA与组蛋白紧密结合形成的核小体，染色质结构对基因的调控是明显的。

○原核生物中有正调控（乳糖操纵子）和负调控。

真核生物迄今已知的主要是正调控，而且一个真核基因通常都有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异地结合去才能启动基因的转录。

○原核生物：转录和翻译的在同一地点同时进行的。

真核生物：转录在细胞核中进行，翻译在胞质中进行。

○真核生物：多细胞，不同细胞表达不一样。

原核生物：单细胞。

遗传工程所谓的遗传工程就是在分子水平上，用人工方法提取（或合成）不同生物的遗传物质，在体外切割、拼接和重新组合。

然后通过载体把重组ＤＮＡ分子引入受体细胞，使外源ＤＮＡ在受体细胞中进行复制和表达。

按人们的需要生产不同的产物或定向地创造生物的新性状，并使之稳定地遗传给下一代。

所以基因工程也称为遗传工程、基因操作、ＤＮＡ重组技术。

有时人们还称它为基因克隆或分子克隆。

遗传工程的基本操作程序大致包括：目的基因的制备，载体的选择，体外ＤＮＡ重组，重组ＤＮＡ引入受体细胞，克隆转化子的筛选，重组ＤＮＡ的检测等。

第一节基因工程的酶学基础一、限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）：这类酶又简称为限制性内切酶或限制酶。

限制性内切酶本来是微生物细胞中用于专门水解外源ＤＮＡ的一类酶，其功能是避免外源ＤＮＡ的干扰或噬菌体的感染，是细胞中的一种防御机制。

根据酶的功能、大小和反应条件，及切割ＤＮＡ的特点，可以将限制性内切酶分为三类：Ⅰ型酶：分子量较大，反应需Mg++、S-腺苷酰-L-甲硫氨酸（SAM）、ATP等。

这类酶有特异的识别位点但没有特异的切割位点，所以在基因工程中应用不大。

Ⅱ型酶：分子量较小（105Da），反应只需Mg++的存在，并且具有以下两个特点，使这类酶在基因工程研究中，得到广泛的应用。

•识别位点是一个回文对称结构，并且切割位点也在这一回文对称结构上。

《基因工程》课程教学大纲一、课程基本情况课程编号：132S43X 学分：2.5 周学时：3 总学时：34+17 开课学期： 2.2开课学院：海洋学院英文名称：Genetic Engineering适用专业：水产养殖、生物技术、生物工程、生物科学、海洋药物、和环境与资源等专业课程类别：专业选修课课程修读条件：学生应完成普通生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学和分子生物学的课程学习。

网络课程地址:课程负责人：所属基层学术组织：海洋学院二、课程简介基因工程是21世纪发展最为迅猛，最为引人注意的学科。

基因工程技术以分子遗传学、生物化学、微生物学、细胞生物学学科为基础，引入工程学概念，通过周密设计，进行精确的实验操作，高效率的达到目的。

该学科极大推动了人类对生命奥秘的探索进程，彰显了其在生物科学和技术中的核心地位，在多个领域展现出广阔的应用前景。

本课程重点介绍基因工程的基本原理、设计思路及常规实验方法，使学生在理论和实践相结合的过程中了解基因工程的基本过程并加以应用。

针对基因工程在动植物、微生物等医药卫生领域和工农业生产领域应用取得的成果及产生的问题进行案例分析，并开展生物伦理学讨论，客观评价该学科的成就与挑战。

基因工程是本科水产养殖、生物技术、生物工程、生物科学、海洋药物、和环境与资源等专业的一门重要的课程，为今后继续学习生物工程、基因工程制药、遗传育种等生物信息学等后续课程的开展打下坚实的理论基础并积累实践经验。

三、教学目标总目标：通过学习，让学生比较全面地掌握基因工程基本原理与操作流程，了解基因工程在植物、动物、微生物和医药领域的应用及其对自然和社会的影响。

知识目标：通过该课程的而学习，使学生掌握基因工程基本理论和原理、掌握原核表达载体和真核表达载体构建方法和流程、了解植物基因工程和动物基因工程研究现状、学习基因工程基本实验技术和原理、了解基因工程的安全性，并进行伦理学思考。

能力目标：培养学生用辩证唯物主义的科学观来客观认识生命现象的本质，。

1酶的概念：酶是由活细胞产生的、具有高效专一催化功能的生物大分子。

2 酶可以分为：蛋白类酶，核酸类酶。

3 食品酶工程的概念：是将酶工程的理论与技术应用于食品工业领域，将酶学基本原理与食品工程相结合，为新型食品及食品原料的发展提供技术支持。

4年代事件5000多年前古埃及人向酒中添加辅料治病 4000多年前我国就能利用天然酵母酿酒公元十世纪左右我国已能用豆类做酱3000年前我国已经盛行饴糖的制造2500年前我国人民发现用曲治疗消化障碍症5年代事件1902年 Henri提出中间产物学说1913年 Michaelis和Menten推导出著名的米氏方程1926年 Sumner分离纯化得到脲酶结晶1958年 Koshland提出了诱导契合学说1982年 Cech等人发现四膜虫细胞的26S rRNA前体具有自我剪接功能，并将其称为“Ribozyme”1983年 Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA部分具有核糖核酸酶P的催化活性6年代事件1783年 Spa11anzani盛肉饲鹰，过时取出，肉已液化，为酶催化实验的开端1833年 Payen和Persoz从麦芽水抽提物中酒精沉淀得一种对热不稳定的活性物质1855年 Schoenbein在植物体内发现了过氧化物酶1856年 Schoenbein在蘑菇中发现了多酚氧化酶1859年 Liebig第一次提出酶是一种蛋白质1878年德国科学家Kuhne第一次提出“酶”的概念，这个词起源于希腊语，原意为“在酵母中”7酶学与近代生物学关系：酶与生命代谢具有密切的关系在活细胞内进行的错综复杂的化学变化（生命的基础）几乎都与酶的催化有关，可以说没有酶就不可能有生命。

酶是分子生物学有力的研究工具酶是分子生物学重要的研究对象8食品酶工程的主要任务是：经过预先设计，通过人工操作，获得食品工业所需要的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。

9蛋白类酶的六个大类：1．氧化还原酶 2．转移酶3．水解酶 4裂合酶 5异构酶 6连接酶.平时最常用的是：水解酶10酶的三个名称：11酶的组成：单纯酶。