基因工程技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1基因工程技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用基因工程技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用2021-12-11 還有這些家伙？還有這些家伙？第1頁(yè)/共29頁(yè)P(yáng)PT模板下載：行業(yè)PPT模板：節(jié)日PPT模板：素材下載：PPT背景圖片：圖表下載：優(yōu)秀PPT下載：教程： Word教程： 教程：資料下載：課件下載：范文下載：試卷下載：教案下載： 主講人：李德陽(yáng)主講人：李德陽(yáng)資料查閱：范馨茹、馬娜資料查閱：范馨茹、馬娜第2頁(yè)/共29頁(yè)基因工程技術(shù)的介紹第3頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11（一）基因工程的定義（一）基因工程的定義 1.1.基因（基因（genegene） DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳

2、物質(zhì)最小功能單位。 2.2.基因組（基因組（geneomegeneome） 一個(gè)生物體的全部基因序列。3.3.基因表達(dá)（基因表達(dá)（gene expressiongene expression）遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程:（1）轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄:在DNA分子上合成出與其核苷酸順序相對(duì)應(yīng)的RNA的過程。（2）翻譯翻譯:在RNA的控制下，根據(jù)核苷酸鏈上每三個(gè)核苷酸決定一個(gè)氨基酸的三聯(lián)體密碼規(guī)則，合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質(zhì)肽鏈過程。（3）逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄:以RNA為模板，按照RNA中的核苷酸順序合成DNA的過程。第4頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11 4. 4.重組重組DNADNA技術(shù)（技術(shù)（recombina

3、nt DNA techniquerecombinant DNA technique） 利用限制性內(nèi)切核酸酶限制性內(nèi)切核酸酶、連接酶連接酶等酶類將不同的DNA進(jìn)行體外切割、連接構(gòu)成新的DNA分子的技術(shù)。 5.5.基因工程（基因工程（gene engineeringgene engineering） 運(yùn)用限制性內(nèi)切核酸酶限制性內(nèi)切核酸酶、連接酶連接酶等酶類將不同DNA進(jìn)行體外切割、連接構(gòu)成重組DNA，再將重組DNA經(jīng)生物介導(dǎo)或直接導(dǎo)入等轉(zhuǎn)移方法引入受體細(xì)胞受體細(xì)胞進(jìn)行克隆、表達(dá)，從而改變生物遺傳性以創(chuàng)造生物新種質(zhì)，或通過大量擴(kuò)增為人類提供有用產(chǎn)品等的技術(shù)。6.6.食品基因工程食品基因工程 利用基因

4、工程基因工程的技術(shù)和手段，在分子水平分子水平上定向重組遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)，以改良食品的品質(zhì)品質(zhì)和性狀性狀，提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、貯藏價(jià)格性狀以及感官性狀的技術(shù)。第5頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11（二）基因工程的三大理論和三大技術(shù)基礎(chǔ)（二）基因工程的三大理論和三大技術(shù)基礎(chǔ) 1.1.三大理論基礎(chǔ)三大理論基礎(chǔ) （1）1940年代Avery等人的肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證明了生物的遺傳物遺傳物 質(zhì)是質(zhì)是DNADNA。 （2）1950年代Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)及DNADNA半保留復(fù)制半保留復(fù)制機(jī)理。 （3）1960年代Crick關(guān)于遺傳中心法則中心法則的確立，即生物體中遺

5、傳信息是按DNARNADNARNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)方向進(jìn)行傳遞。 2.2.三大技術(shù)基礎(chǔ)三大技術(shù)基礎(chǔ) （1）如何從生物體龐大的雙鏈DNA分子中將所需要的基因片段切割下來（限制性內(nèi)切核酸酶）。 （2）如何將獲得的基因片段進(jìn)行連接（DNA連接酶）。 （3）如何將切割下來的基因片段進(jìn)行繁殖擴(kuò)增（基因載體）。第6頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11（三）基因工程的基本操作程序（三）基因工程的基本操作程序 1.運(yùn)用合適的方法從生物體中分離或通過化學(xué)合成制備目的基因目的基因。 2.采用合適的方法將目的基因與合適的載體進(jìn)行體外連接，構(gòu)建重組重組DNADNA。 3.利用合適的方法將重組DNA導(dǎo)入受體生物細(xì)胞以獲得轉(zhuǎn)化體

6、。 4.采用合適的方法篩選出重組轉(zhuǎn)化體陽(yáng)性克隆。 5.運(yùn)用合適的方法對(duì)重組轉(zhuǎn)化體陽(yáng)性克隆進(jìn)一步分析以及操作，使目的基因在 受體生物細(xì)胞中高效表達(dá)表達(dá)。 第7頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11第8頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11第9頁(yè)/共29頁(yè)能發(fā)光的水母不能發(fā)光的熱帶斑馬魚第10頁(yè)/共29頁(yè)第11頁(yè)/共29頁(yè)第12頁(yè)/共29頁(yè)能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌第13頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11給科學(xué)插上想象的翅膀，你會(huì)收獲更多！第14頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11基因工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有：基因工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有：農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生等應(yīng)用生物：植物、動(dòng)物、微生物應(yīng)用生物：植物、動(dòng)物、

7、微生物運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。 第15頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11（一）改造食品原材料（二）改良食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（三）改良微生物菌種的性能（四）開發(fā)保健食品和食品疫苗（五）改善食品風(fēng)味第16頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 1 改造食品原材改造食品原材2. 1. 1 轉(zhuǎn)基因植物源食品轉(zhuǎn)基因植物源食品 轉(zhuǎn)基因植物可被改革而具有抗病蟲害的能力,有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義。1986年首次獲得能夠抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草植株, 對(duì)煙草花葉病毒的預(yù)防效果可達(dá)70%。目前利用基因工程不斷獲得了各種抗病毒植株, 黃瓜花葉病毒、馬

8、鈴薯X病毒和Y病毒, 抗病蟲害長(zhǎng)頸南瓜和抗蟲害轉(zhuǎn)基因土豆。我國(guó)及菲律賓培育出超級(jí)水稻和超超級(jí)水稻, 為人口日益增長(zhǎng)、糧食日益短缺的世界帶來一線光明。第17頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11第18頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 1. 2 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物源食品轉(zhuǎn)基因動(dòng)物源食品轉(zhuǎn)基因動(dòng)物尚未達(dá)到高等轉(zhuǎn)基因植物的發(fā)展水平但人們?nèi)栽O(shè)法用它來表達(dá)高價(jià)值蛋白轉(zhuǎn)基因技術(shù)在家畜及魚類育種上初見成效。中科院水生生物研究所, 成功地將人生長(zhǎng)激素基因和魚生長(zhǎng)的激素基因?qū)膈庺~, 育成當(dāng)代轉(zhuǎn)基因魚, 其生長(zhǎng)速度比對(duì)照快并從子代測(cè)得生長(zhǎng)激素基因的表達(dá)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院瘦肉型豬基因工程育種取得初步成果, 獲得第二、三、

9、四代轉(zhuǎn)基因豬215頭。第19頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 2. 1 蛋白質(zhì)的改良蛋白質(zhì)的改良2. 2 改良食品營(yíng)養(yǎng)品改良食品營(yíng)養(yǎng)品食品中動(dòng)植物蛋白由于其含量不高或比例不恰當(dāng), 可能導(dǎo)致蛋白營(yíng)養(yǎng)不良。采用轉(zhuǎn)基因的方法, 生產(chǎn)具有合理營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食品, 讓人們只需吃較少的食品,就可以滿足營(yíng)養(yǎng)需求。例如, 豆類植物中蛋氨酸的含量很低, 但賴氨酸的含量很高; 而谷類作物中的對(duì)應(yīng)氨基酸含量正好相反, 通過基因工程技術(shù), 可將谷類植物基因?qū)攵诡愔参? 開發(fā)蛋氨酸量高的轉(zhuǎn)基因大豆。我國(guó)學(xué)者把玉米種子中克隆得到的富含必需氨基酸的玉米醇溶蛋白基因?qū)腭R鈴薯中, 使轉(zhuǎn)基因馬鈴薯塊莖中的必需氨基酸提高了10

10、%以上,硫氨基酸尤為顯著。第20頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 2. 2 油脂的改良油脂的改良對(duì)油脂品質(zhì)的改善主要集中在兩個(gè)方面: 控制脂肪酸的鏈長(zhǎng)和飽和度。油脂的酸敗是導(dǎo)致油脂品質(zhì)下降的主要原因。目前已知豆類中的脂氧合酶在酸敗過程中扮演重要角色。美國(guó)DuPont公司通過反義抑制或/和共同抑制油酸酯脫氫酶, 開發(fā)成功高油酸含量的大豆油。這種新型油含有良好的氧化穩(wěn)定性, 很適合用作煎炸油和烹調(diào)油。導(dǎo)入硬脂酸-ACP脫氫酶的反義基因,油菜種子中硬脂酸的含量從2%增加到40%; 硬脂酸-COA可使轉(zhuǎn)基因作物中的飽和脂肪酸(軟脂酸、硬脂酸)的含量下降, 不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸)的含量增加,其

11、中油酸的含量可增加7倍。第21頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 2. 3 碳水化合物的改良碳水化合物的改良對(duì)碳水化合物的改進(jìn), 只有通過對(duì)其酶的改變來調(diào)節(jié)其含量。高等植物體中涉及淀粉合成的酶類主要有: ADPP葡萄糖焦磷酸酶( ADP-GPP)、淀粉合成酶( SS)和分枝酶( BE)。通過反義基因抑制淀粉分枝酶可獲得完全只含直鏈淀粉的轉(zhuǎn)基因馬鈴Monsanto公司開發(fā)了淀粉含量平均提高了20%-30%的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯。油炸后的產(chǎn)更具馬鈴薯風(fēng)味、更好構(gòu)質(zhì)較低的吸油量和較少的。第22頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 3 改良微生物菌種的性能改良微生物菌種的性能 發(fā)酵工業(yè)關(guān)鍵是優(yōu)良菌株的獲取,

12、 除選用常用的誘變、雜交和原生質(zhì)體融合等傳統(tǒng)方法外,還與基因工程結(jié)合,大力改造菌種, 給發(fā)酵工業(yè)帶來生機(jī)。2. 3. 1 改良面包酵母菌的性能改良面包酵母菌的性能 面包酵母是最早采用基因工程改造食品微生物。國(guó)外專家將優(yōu)良酶基因轉(zhuǎn)入面包酵母菌中后, 其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母高, 面包加工中產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w量提高, 最終可生產(chǎn)出膨發(fā)性良好和松軟可口的面包。2. 3. 2 改良啤酒酵母菌的性能改良啤酒酵母菌的性能 國(guó)外專家采用基因工程技術(shù)將大麥中的淀粉酶基因轉(zhuǎn)入啤酒酵母中后, 即可直接利用淀粉發(fā)酵, 使生產(chǎn)流程縮短, 工序簡(jiǎn)化, 啤酒生產(chǎn)方式革新。根據(jù)同源重組的原理, 通過自

13、克隆技術(shù)改造啤酒酵母工業(yè)菌株G03, 工程菌的谷胱甘肽含量比受體菌株提高166%, 啤酒的抗老化能力得到了顯著提高,而常規(guī)指標(biāo)沒有發(fā)生顯著變化。第23頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 3. 3 改良釀酒酵母菌的性能改良釀酒酵母菌的性能應(yīng)用基因克隆技術(shù)將黑曲霉產(chǎn)糖化酶基因cDNA轉(zhuǎn)入經(jīng)優(yōu)化的受體菌(釀酒酵母京龍JL108 號(hào)), 再經(jīng)反復(fù)篩分、馴化獲得 JL1(Yip128D17N),經(jīng)包埋制得具有糖化酒化雙功的固定化酵母, 載體產(chǎn)酶能力在10u/gh以上, 酒精發(fā)酵醪液中酶活達(dá)20u/mL以上。第24頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 4 開發(fā)保健食品和食品疫苗開發(fā)保健食品和食品疫苗食品

14、疫苗就是將致病微生物的有關(guān)蛋白(抗原)基因, 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)入植物受體中進(jìn)行表達(dá), 得到具有抵抗相關(guān)疾病的疫苗。已獲成功的有狂犬病病毒、乙肝表面抗原、鏈球菌突變株表面蛋白等10多種轉(zhuǎn)基因馬鈴薯、香蕉番茄的食品疫苗。英國(guó)科學(xué)家宣布, 未來幾年內(nèi), 他們將培養(yǎng)一種新型生物雞,這種雞所產(chǎn)的雞蛋里具有抗腫瘤因子, 癌癥患者食用雞蛋后體內(nèi)癌細(xì)胞的擴(kuò)散就會(huì)受到抑制。第25頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-112. 5 改善食品風(fēng)味改善食品風(fēng)味利用基因工程技術(shù)還可以生產(chǎn)獨(dú)特的食品香味劑和風(fēng)味劑, 如香草可可香素、菠蘿風(fēng)味劑,以及高級(jí)的天然色素, 如類胡蘿卜素、花色苷素、咖喱黃、紫色素、辣椒素和靛藍(lán)等, 并且通過

15、雜種選育的色素含量高、色調(diào)和穩(wěn)定性好。例如轉(zhuǎn)基因的Ecoli的玉米黃素最高產(chǎn)量達(dá)289g/g。通過把風(fēng)味前體轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)味物質(zhì)的酶基因的克隆或通過發(fā)酵產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)都可使食品芳香風(fēng)味得以增強(qiáng)。另外VB2和VC也都有已經(jīng)商品化的基因工程產(chǎn)品。第26頁(yè)/共29頁(yè)2021-12-11 隨著生物化學(xué)和分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展隨著生物化學(xué)和分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展, 基因工程技基因工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛,這極大促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展這極大促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展, 也為人類最終解決食物短缺、消除饑餓帶來了希望也為人類最終解決食物短缺、消除饑餓帶來了希望, 在食品工在食品工業(yè)上的應(yīng)用具有極為廣闊的前景和美好的未來。但對(duì)于發(fā)展業(yè)上的應(yīng)用具有極為廣闊的前景和美好的未來。但對(duì)于發(fā)展基因工程技術(shù)必須持有謹(jǐn)慎的態(tài)度基因工程技術(shù)必須持有謹(jǐn)慎的態(tài)度, 因?yàn)檫@一高新技術(shù)的發(fā)展因?yàn)檫@一高新技術(shù)的發(fā)展也有可能給人類帶來潛在的負(fù)面影響。