食品生物技術(shù)

食品生物技術(shù)第1頁/共128頁第一章緒論“我夢見我們種的水稻，長得跟高粱一樣高，穗子像掃把那么長，顆粒像花生米那么大，我和助手們就坐在稻穗下面乘涼……”

我們計劃在五六年內(nèi)解決一億以上人口的糧食問題

糧

食"泥腿子"科學(xué)家袁隆平永不滿足的超級水稻夢

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人類對自然界的要求

認(rèn)識——利用——再造——改造

——創(chuàng)造

隨著反向生物學(xué)的問世,在20世紀(jì)八十年代誕生了生物技術(shù)(Biotechnology)這門新學(xué)科。第3頁/共128頁

生物技術(shù)學(xué)科的地位

世界新技術(shù)革命的主角之一,

生物技術(shù)與新材料,信息技術(shù)(包括微電子、計算機)一起已成為新產(chǎn)業(yè)革命三大支柱之一；

陽光技術(shù)，朝陽產(chǎn)業(yè)，黃金工程，倍受世界各國重視。

生物技術(shù)將成為21世紀(jì)高技術(shù)革命的核心內(nèi)容。第4頁/共128頁一、生物技術(shù)的定義

生物技術(shù)代表著高新技術(shù)，但至今還沒有一個統(tǒng)一的定義。而從學(xué)術(shù)方面對生物技術(shù)下定義是在20世紀(jì)的事（一）Biotechnology術(shù)語的誕生

1919年一位匈牙利農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學(xué)家KarlEreky首創(chuàng)了“Biotechnology”一詞目的：表達一切用生物轉(zhuǎn)化手段進行生產(chǎn)的概念，并表明生物學(xué)與技術(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系

（二）國際純粹及應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會的定義（1982）

生物技術(shù)是將生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)和化學(xué)工程等應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程及環(huán)境保護的技術(shù)。

第5頁/共128頁（三）國際經(jīng)濟合作及發(fā)展組織的定義（1982）

生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物催化劑(酶或活細(xì)胞)的作用對物料進行加工，以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)（四）1985年Moo-Young主編的《綜合生物技術(shù)》中的定義

生物技術(shù)是對生物作用和生物物料加以評價和應(yīng)用，并進行工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)

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生物技術(shù)包括：傳統(tǒng)生物技術(shù)：釀造技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)

現(xiàn)代生物技術(shù)：以重組DNA技術(shù)為核心，其研究內(nèi)容包括：①重組DNA技術(shù)及其他轉(zhuǎn)基因技術(shù)；②細(xì)胞和原生質(zhì)融合技術(shù)；③酶和細(xì)胞固定化技術(shù)；④植物脫毒和快速繁殖技術(shù)；⑤動物和植物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)；⑥動物胚胎工程技術(shù)；⑦現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)(高密度發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和其他新型發(fā)酵技術(shù))；⑧現(xiàn)代生物反應(yīng)工程和分離工程；⑨蛋白質(zhì)工程；⑩分子進化工程第7頁/共128頁一、傳統(tǒng)生物技術(shù)

生物技術(shù)的發(fā)展與食品發(fā)展的歷史是密不可分的，對促進人類社會的文明發(fā)展有著非常重要的意義，其發(fā)展簡史如下：BC6000年，古埃及人和古巴比侖人利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)酒精；

我國也在石器時代后期，開始利用谷物釀酒；BC4000年，古埃及人開始用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)面包；BC221年，周代后期我國人民開始制作豆腐、醬油和醋生物技術(shù)的形成和發(fā)展第8頁/共128頁

1865年當(dāng)時屬奧地利的布隆（Brunn）基督教修道院的修士格里高·孟德爾（GregorJohannMendel），根據(jù)他8年植物雜交實驗的結(jié)果，2月8日在當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)協(xié)會上宣讀了一篇題為“植物雜交實驗”的論文，1866年正式發(fā)表在該協(xié)會的會刊上。

但這一偉大的發(fā)現(xiàn)被擱置了35年，孟德爾臨終前說：“等著瞧吧，我的時代總有一天要來臨”第9頁/共128頁第10頁/共128頁

1885年，巴斯德（LouisPasteur)首先證實發(fā)酵是由微生物引起的，并建立了微生物純種培養(yǎng)技術(shù)；20世紀(jì)20年代，工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模采用純種培養(yǎng)技術(shù)發(fā)酵生產(chǎn)丙酮和丁醇；

同時代，AlexanderFleming爵士發(fā)現(xiàn)了青霉菌可以產(chǎn)生青霉素，50年代青霉素大量生產(chǎn)，為人類疾病治療做出了巨大貢獻，同時帶動了發(fā)酵工業(yè)和酶制劑工業(yè)的發(fā)展；以上屬于傳統(tǒng)傳統(tǒng)意義上的生物技術(shù)，也是近代生物技術(shù)的建立和全盛時期。第11頁/共128頁細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)我們已經(jīng)知道,單個的細(xì)菌是十分微小的,它們的奧秘是怎樣被發(fā)現(xiàn)的?細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)者是誰?他為什么能發(fā)現(xiàn)細(xì)菌?第12頁/共128頁細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)者是誰?17世紀(jì)的荷蘭人列文虎克并非職業(yè)科學(xué)家，但是他十分熱衷自己制造顯微鏡經(jīng)過幾年的努力，他制造了能放大300倍的顯微鏡，是世界先進水平第13頁/共128頁他是怎樣讓世人知道他的發(fā)現(xiàn)的?列文·虎克把自己的發(fā)現(xiàn)仔細(xì)記錄下來他把觀察結(jié)果寄給了當(dāng)時的權(quán)威科學(xué)機構(gòu)——英國皇家學(xué)會，從此名揚天下，被譽為細(xì)菌學(xué)的開創(chuàng)者第14頁/共128頁他的成功是偶然的嗎？他善于發(fā)現(xiàn)和提出問題:微小的世界是怎樣的?制定實施實驗計劃:自制顯微鏡,堅持觀察各種微小物體60年,做詳細(xì)記錄善于表達和交流:把觀察結(jié)果寄給英國皇家學(xué)會

他的做法就是一個標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)探究過程他還發(fā)現(xiàn)了毛細(xì)血管、人類的精子、多種原生動物，成功絕非偶然遺憾：微生物從哪來？第15頁/共128頁微生物學(xué)之父：法國人路易斯·巴斯德巴斯德以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神向世人揭示了細(xì)菌的許多秘密。例如，細(xì)菌不會在自然界憑空出現(xiàn)第16頁/共128頁著名的巴斯德鵝頸瓶實驗讓認(rèn)為細(xì)菌是自然產(chǎn)生的人徹底閉嘴鵝頸瓶實驗的啟示：1細(xì)菌可以用高溫殺滅；2經(jīng)殺菌的食物不接觸細(xì)菌就不會腐敗第17頁/共128頁鵝頸瓶實驗原理的應(yīng)用1、外科手術(shù)用具的消毒，挽救了許多病人的生命第18頁/共128頁鵝頸瓶實驗原理的應(yīng)用2、巴氏消毒法，這種滅菌法由巴斯德發(fā)明,因此得名。

牛奶、啤酒和葡萄酒、罐頭等，加熱到70～80℃維持5～30分鐘，就能消滅絕大部分細(xì)菌，但不會影響味道和營養(yǎng)。第19頁/共128頁二、現(xiàn)代生物技術(shù)

R.Franklin&Wilkins在1952年底拍得了DNA的X-射線衍射照片第20頁/共128頁1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（H.F.C.Crick）提出DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)（doublehelix），奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的基礎(chǔ)。第21頁/共128頁

1962年，Wilkins、Watson和Crick獲的諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎第22頁/共128頁1965年，法國科學(xué)家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操縱子學(xué)說，開創(chuàng)了基因表達調(diào)控研究的先河；1968年，Holly闡明了酵母丙氨酸t(yī)RNA的核苷酸序列，Khorana首次合成核酸分子，并且人工復(fù)制了酵母基因；從而分享了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。FigureThelacoperonincludesthreegenes

第23頁/共128頁MarshallW.Nirenberg

RobertW.Holley

HarGobindKhorana

CornellUniversity

Ithaca,NY,USAUniversityofWisconsin

Madison,WI,USANationalInstitutesofHealth

Bethesda,MD,USA1/3oftheprize

1/3oftheprize

1/3oftheprize第24頁/共128頁20世紀(jì)60年代末，斯坦福大學(xué)的生物化學(xué)教授PaulBerg開始研究猴病毒SV40，于1972年獲得了世界第一例重組DNA，1980獲得諾貝爾化學(xué)獎；——生物技術(shù)時代的新紀(jì)元PaulBerg

WalterGilbert

FrederickSanger

1/2oftheprize1/4oftheprize1/4oftheprize第25頁/共128頁1972年，美國加州大學(xué)的Boyer教授從大腸桿菌中分離出一種新的核酸酶EcoRⅠ，它可以特異性地切割DNA，這種新的核酸酶就是一種限制性內(nèi)切酶——生物學(xué)家有了強大的生物刀。

隨后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近百種內(nèi)切酶，可以更加自如地對DNA進行操作。Boyer教授成為美國第一家上市生物公司Genentech的副總裁。HerbertBoyer

第26頁/共128頁1977年，美國科學(xué)家Sanger設(shè)計出了一種DNA測序的方法，即雙脫氧末端鏈終止法；同年，Maxam和Gilberg也發(fā)明了一種化學(xué)測序方法——兩種方法為DNA序列分析提供了有力工具，極大地推動了分子生物學(xué)的研究。FrederickSanger

WalterGilbert

1980年獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎第27頁/共128頁1984年，德國人Kohler、美國人Milstein和丹麥人Jerne由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術(shù)而分享了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。NielsK.Jerne

CésarMilstein

GeorgesJ.F.K?hler

1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize第28頁/共128頁1985年，美國科學(xué)家Mullis發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（PolymeraseChainReaction,PCR），為分子檢測、基因突變、基因工程提供了有力的工具，因此，1993年獲得諾貝爾化學(xué)獎。forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method

KaryB.Mullis

1/2oftheprize

第29頁/共128頁

當(dāng)然，以上內(nèi)容只是促進生物技術(shù)發(fā)展的幾個重要研究成果和里程碑！

其實，還有許多重要的研究成果：如，1928年格里菲斯（FrederickGriffith）的細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗；Avery的離體轉(zhuǎn)化實驗等證明DNA是遺傳物質(zhì)第30頁/共128頁Meselson和Stahl關(guān)于DNA的半保留復(fù)制等為現(xiàn)代基因工程技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。與此同時，細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、現(xiàn)代發(fā)酵工程、現(xiàn)代酶工程、生物工程下游技術(shù)和現(xiàn)代分子檢測技術(shù)等也取得了長足的發(fā)展。第31頁/共128頁三、現(xiàn)代生物技術(shù)的前景21世紀(jì)是以生物技術(shù)為主的一個世紀(jì)，原因在于：

現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境等方面用途廣泛

現(xiàn)代生物技術(shù)具有其他技術(shù)所無法比擬的優(yōu)越性，即可持續(xù)發(fā)展

21世紀(jì)生物技術(shù)會取得更大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：（一）現(xiàn)代生物技術(shù)對人類生活的影響

疾病診斷、預(yù)防；提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量；開發(fā)藥物；食品添加劑；創(chuàng)造優(yōu)良家畜；凈化環(huán)境；增加食物營養(yǎng)；解決能源危機等（二）現(xiàn)代生物技術(shù)對經(jīng)濟社會發(fā)展及環(huán)境的影響

第32頁/共128頁生物技術(shù)的重要性

有助于解決全球的重大難題：資源（能源）、人口、糧食、生態(tài)環(huán)境、健康與疾病和戰(zhàn)爭與災(zāi)害；

促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新產(chǎn)業(yè)的形成，對人類社會生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的革命性影響；

生物技術(shù)這一新生事物正迅速走向老百性日常生活各個方面,將對人類的發(fā)展做出貢獻。第33頁/共128頁1.1食品生物技術(shù)的基本概念食品生物技術(shù)(foodbiotechnology)：是以現(xiàn)代生命科學(xué)的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)手段和其它學(xué)科的研究成果，用全新的方法和手段設(shè)計新型的食品和食品原料的技術(shù)。是現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。食品生物技術(shù)在經(jīng)歷了數(shù)千年的發(fā)展，特別是20世紀(jì)60年代以后的發(fā)展后，它已成為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分

。第34頁/共128頁食品生物技術(shù)它以包括分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)、遺傳學(xué)、食品營養(yǎng)與毒理學(xué)等幾乎所有生物學(xué)科的次級學(xué)科為支撐，同時又結(jié)合信息學(xué)、電子學(xué)、化學(xué)工程、食品工藝學(xué)、社會倫理學(xué)等非生物學(xué)科，從而形成一門多學(xué)科相互滲透的綜合性學(xué)科。目前研究內(nèi)容主要集中在基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等技術(shù)領(lǐng)域。

第35頁/共128頁第36頁/共128頁1.2食品生物技術(shù)在食品工業(yè)發(fā)展中的地位和作用食品生物技術(shù)研究的內(nèi)容涉及食品工業(yè)的方方面面從原料到加工從產(chǎn)品到食品安全第37頁/共128頁第38頁/共128頁基因工程是20世紀(jì)70年代以后興起的一門新技術(shù)，也稱DNA重組技術(shù)

主要原理：以分子遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，利用人工方法把生物的遺傳物質(zhì)分離出來，在體外進行切割、拼接和重組。然后將重組的DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞中，從而改變它們的遺傳性質(zhì)。這種創(chuàng)造新生物并賦予新生物以特殊功能的過程稱為基因工程

第39頁/共128頁基因工程基因工程技術(shù)為人類帶來前所未有的改造生物的技術(shù)，利用基因工程技術(shù)可以根據(jù)人類的需要按意愿設(shè)計新型的食品及食品原料這些食品不再是傳統(tǒng)意義上的食品，因為這些食品可以是具有免疫功能的食品可以是增加人所需維生素、微量元素的食品可以是調(diào)節(jié)人體代謝、增加人體免疫能力的功能性食品可以是滿足時尚的休閑食品等基因工程還可以為發(fā)酵工程提供更優(yōu)良的工程菌株，促進食品發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展可以肯定，基因工程將處在21世紀(jì)食品工業(yè)發(fā)展的核心位置第40頁/共128頁細(xì)胞工程基本原理

體外大量培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)(也稱細(xì)胞雜交技術(shù))、細(xì)胞拆分、染色體工程和繁殖生物學(xué)技術(shù)等第41頁/共128頁發(fā)酵工程主要原理

包括微生物生長動力學(xué)，發(fā)酵條件的優(yōu)化和控制，生化反應(yīng)器的設(shè)計，以及產(chǎn)品的分離、提取和精制等技術(shù)

第42頁/共128頁發(fā)酵工程發(fā)酵技術(shù)很早就被人們利用于生產(chǎn)食品。

如：通過微生物對發(fā)酵底物水果和谷類發(fā)酵產(chǎn)生酒精—釀酒

利用乳酸菌發(fā)酵的奶制品--酸奶、奶酪利用酵母發(fā)酵面粉--面包生產(chǎn)豆類發(fā)酵生產(chǎn)醬油

用水果發(fā)酵生產(chǎn)的醋

各種食用有機酸(如檸檬酸)、氨基酸(如賴氨酸)、維生素(如VBl)、調(diào)味劑(如味精)生產(chǎn)第43頁/共128頁發(fā)酵工程食品發(fā)酵技術(shù)不僅成為人類制造食品最重要的技術(shù)手段之一，而且在生產(chǎn)食品添加劑等食品原料方面更是其它技術(shù)無法替代的。由此可見，發(fā)酵工程在食品工業(yè)中占有舉足輕重的作用

第44頁/共128頁酶工程主要原理

酶固定化技術(shù)、細(xì)胞固定化技術(shù)、酶化學(xué)修飾技術(shù)和酶反應(yīng)器設(shè)計等技術(shù)

食品與酶的關(guān)系密切，食品生產(chǎn)離不開酶的處理

。淀粉酶在食品生產(chǎn)中可以用于淀粉糖類的生產(chǎn)，為食品生產(chǎn)提供必不可少的原料

。凝乳酶應(yīng)用于奶酪的生產(chǎn)

酶應(yīng)用于澄清果汁和啤酒；

第45頁/共128頁酶工程技術(shù)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶廣泛應(yīng)用于肉制品、乳制品、植物蛋白制品、焙烤制品可以提高食品加工過程中的溶解性、酸堿穩(wěn)定性、乳化性、凝膠性，改變食品的組織結(jié)構(gòu)，增加食品的風(fēng)味、口感和營養(yǎng)價值；

溶菌酶用于食品保鮮。利用酶解法生產(chǎn)新型低聚糖

（如菊糖），為人類增添了可食用的具有保健功能的糖源。隨著酶工程技術(shù)的發(fā)展，將對新型酶的開發(fā)和對酶加工性能的改善有很大的促進作用?？梢灶A(yù)見，酶工程在食品工業(yè)中所占比重將會更大。

第46頁/共128頁生物工程下游技術(shù)生物工程下游技術(shù)是指生物產(chǎn)品分離、純化技術(shù)是高新技術(shù)在食品生物工程中的應(yīng)用是與食品加工工藝密切相關(guān)的技術(shù)，特別在生產(chǎn)功能性食品中，對功能因子的提取將會使生物工程下游技術(shù)得到充分的發(fā)揮功能因子大多是一些理化性質(zhì)不穩(wěn)定的物質(zhì)，用常規(guī)的提取技術(shù)，不僅提取效率低而且提取產(chǎn)物容易被氧化或被酸堿破壞。現(xiàn)代分離技術(shù)可以很好地克服這些缺點，在提取效率、純度和活性方面都遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的提取方法。因此生物工程下游技術(shù)作為現(xiàn)代食品工業(yè)不可缺少的部分，將對食品工業(yè)的發(fā)展起到強有力的推動作用。

第47頁/共128頁從以上的論述中可以發(fā)現(xiàn)，食品生物技術(shù)已經(jīng)滲透到食品工業(yè)許多方面，特別是基因工程技術(shù)、酶工程技術(shù)、發(fā)酵工程技術(shù)等現(xiàn)代生物技術(shù)，將在21世紀(jì)的食品工業(yè)中充當(dāng)重要角色。可以說21世紀(jì)的食品工業(yè)，將是建立在現(xiàn)代食品生物技術(shù)和現(xiàn)代食品工程技術(shù)兩大支柱上的一個全新的朝陽產(chǎn)業(yè)。

第48頁/共128頁1.3食品生物技術(shù)的發(fā)展趨勢食品生物技術(shù)食品添加劑新品種微生物保健食品螺旋藻類藻類食品蟲類高蛋白食品病原菌的檢測食品安全檢測農(nóng)副產(chǎn)品深加工推動食品工業(yè)可持續(xù)發(fā)展食品組分改性及加工第49頁/共128頁1.3.1開發(fā)食品添加劑新品質(zhì)目前國際上對食品添加劑品質(zhì)要求是：使食品更加天然、新鮮；追求食品的低脂肪、低膽固醇、低熱量；增強食品貯藏過程中品質(zhì)的穩(wěn)定性；不用或少用化學(xué)合成的添加劑。今后要從兩個方面加大開發(fā)的力度一是用生物法代替化學(xué)法合成食品添加劑：迫切需要開發(fā)的有保鮮劑、香精香料、防腐劑、天然色素等；二是要大力開發(fā)功能性食品添加劑，如具有免疫調(diào)節(jié)、延緩衰老、抗疲勞、耐缺氧、抗輻射、調(diào)節(jié)血脂、調(diào)整腸胃功能性等組分。第50頁/共128頁1.3.2發(fā)展微生物保健食品微生物食品有著悠久的歷史，醬油、食醋、飲料酒、蘑菇都等屬于這個領(lǐng)域，它們與雙歧桿菌飲料、酵母片劑、乳制品等微生物醫(yī)療保健品一樣，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。采用微生物生產(chǎn)食品有著獨有的特點：繁殖過程快，在一定的設(shè)備條件下可以大規(guī)模生產(chǎn)；要求的營養(yǎng)物質(zhì)簡單；投入與產(chǎn)出比高；易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；可采用固體培養(yǎng)，也可實行液體培養(yǎng)，還可混菌培養(yǎng)；得到的菌體既可研制成產(chǎn)品，還可提取有效成分，用途極其廣泛。第51頁/共128頁1.3.3發(fā)展螺旋藻等藻類食品螺旋藻是一類古老的單細(xì)胞水生藻類，其蛋白質(zhì)優(yōu)于植物性蛋白。螺旋藻內(nèi)含有10％～20％的藻蘭素，具有多種酶和激素的功能，已用于食品和化妝品著色劑，還可用于癌癥治療，是一種新的抗癌藥

。科學(xué)家認(rèn)為，螺旋藻是人和動物理想的純天然的優(yōu)質(zhì)蛋白食品，聯(lián)合國糧農(nóng)組織已將螺旋藻正式列入21世紀(jì)人類食品資源開發(fā)計劃，我國也已將螺旋藻的研發(fā)列為工作重點。目前我國的養(yǎng)殖條件為每平方米水面每天可產(chǎn)螺旋藻10～20克，總體而言，我國螺旋藻的研發(fā)已位居世界先進水平。

第52頁/共128頁1.3.4應(yīng)用生物技術(shù)大力開發(fā)某些蟲類高蛋白食品

如：蒼蠅的幼蟲（蛆）富含62％左右的蛋白質(zhì)及各種氨基酸，從蛆殼中還可提取純度很高的幾丁質(zhì)。國內(nèi)外對蒼蠅的工業(yè)化開發(fā)興趣濃厚，因為除了能為人類提供高蛋白質(zhì)源和殼聚糖生命要素外，蒼蠅還可用于研制醫(yī)藥產(chǎn)品等。第53頁/共128頁如中華稻蝗：蛋白質(zhì)含量占蟲體干重的73.5％，其氮基酸組成與雞蛋蛋白相似，稱之為完全蛋白

。蟋蟀、蟬、蝴蝶、螞蟻的蛋白質(zhì)分別占干重的75％、72％、71％和67％，都具有食用價值，完全可以開發(fā)利用

。中華稻蝗、蟬、柞蠶等的氨基酸含量分別占總氨基酸的47.73％、44.63％和46％，僅次于雞蛋，高于豬、牛、雞、魚和大豆?？梢哉f昆蟲食物是人類較為理想的高營養(yǎng)食品，有望成為人類的重要保健食物來源。第54頁/共128頁轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的開發(fā)可以加速農(nóng)業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，進而通過未來基因食品解決發(fā)展中國家人民的饑餓以及營養(yǎng)不良等問題

。但人們對于轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的發(fā)展也存在爭議，如對人類健康、環(huán)境及社會經(jīng)濟的影響等

第55頁/共128頁1.3.5生物技術(shù)用于食品中病原菌的檢測食品安全是所有食品工業(yè)研究發(fā)展與制造上最重要的一個前提

。生物技術(shù)以及檢測手段對食品安全的檢驗更為精確與快速。如：傳統(tǒng)對食品中病原菌的檢定，須先經(jīng)擴大培養(yǎng)→一系列生化試驗，既費時又不精確用酶或放射免疫分析法，可大大提高靈敏度

（針對病原菌的特殊蛋白質(zhì)或毒素做為抗原，讓抗體抗原專一結(jié)合后，經(jīng)由抗體上所連結(jié)的酶造成的反應(yīng)或放射物質(zhì)表現(xiàn)出來

）第56頁/共128頁美國國家標(biāo)準(zhǔn)分析化學(xué)會（AOAC），也已正式將這種方法列入食品病原菌的檢驗方法之中。免疫分析法是針對蛋白質(zhì)做檢驗，因為食品安全中對病原菌的要求極為嚴(yán)格，即使在大量（25克）的食物中有一株沙門氏菌也必須檢驗出來，因此免疫分析法仍需先將樣品擴大培養(yǎng)，故并不比傳統(tǒng)方法節(jié)省時間。第57頁/共128頁生物技術(shù)在這方面的另一項突破是在核酸分子檢測技術(shù)上，最重要也是最廣泛使用的是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerasechainreaction;PCR技術(shù)）。

利用PCR技術(shù)檢測肉毒梭菌、沙門菌、李斯特菌、大腸桿菌(E·coli0157)比傳統(tǒng)的檢測方法所用的時間短、準(zhǔn)確、操作簡單。檢測可以在一個工作日里完成。利用PCR技術(shù)對轉(zhuǎn)基因食品進行檢測是目前最行之有效的方法。標(biāo)簽制是對轉(zhuǎn)基因食品進行管理的內(nèi)容之一，PCR檢測技術(shù)為實施這一法規(guī)提供了技術(shù)上的支持。第58頁/共128頁1.3.6生物技術(shù)用于食品安全檢測研究開發(fā)檢測鑒定食品和原料中重組DNA及其表達產(chǎn)物的實際應(yīng)用方法，是各國對轉(zhuǎn)基因食品進行標(biāo)簽管理的基礎(chǔ)

。歐盟于1996年聯(lián)合20多個實驗室成立了Bgw研究轉(zhuǎn)基因作物的檢測方法，德國和Bgw合作檢測香腸中的轉(zhuǎn)基因成分，許多國家由政府相關(guān)部門或委托學(xué)術(shù)機構(gòu)進行這一工作，如英國（TheInstituteforFoodResearchinNorwich）和日本(NationalFoodResearchInstitute)。

第59頁/共128頁目前實驗室研究的檢測技術(shù)可分為三大類：免疫學(xué)方法、核酸探針法和分子標(biāo)記法，主要是檢測食品或原料中重組DNA或其表達產(chǎn)物（如蛋白質(zhì)）。蛋白質(zhì)分子檢測技術(shù)是以蛋白質(zhì)分子為基礎(chǔ)的檢測技術(shù)，最具代表性的是以免疫學(xué)為基礎(chǔ)的酶聯(lián)免疫吸附(enzymelinkedimmunosorbentassay，ELISA)檢測技術(shù)和單克隆抗體(monoclonalantibody，McAb)技術(shù)。ELISA技術(shù)已經(jīng)廣泛用于許多檢測領(lǐng)域，在食品安全檢測中ELISA檢測技術(shù)可以對農(nóng)藥殘留、重金屬殘留、毒性物質(zhì)、轉(zhuǎn)基因食品等方面進行快速檢測，是一項非常有發(fā)展前途的檢測技術(shù)。第60頁/共128頁物芯片(biochip)技術(shù)是20世紀(jì)90年代初期發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。通過微加工技術(shù)制作的生物芯片，是把成千上萬個乃至幾十萬個生命信息集成在一個很小的芯片上，以對基因、抗原和活體細(xì)胞等進行分析和檢測

。用這些生物芯片制作的各種生化分析儀器和傳統(tǒng)儀器相比較具有體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、無污染、分析過程自動化、分析速度快、所需樣品和試劑少等許多優(yōu)點。這類儀器的出現(xiàn)將給生命科學(xué)研究、疾病診斷、新藥品的開發(fā)、生物武器戰(zhàn)爭、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督、航空航天技術(shù)等領(lǐng)域帶來一場革命。

第61頁/共128頁生物傳感器(biosensor)是指將具有化學(xué)識別功能的生物分子固定在特定材料上，再由換能器、信號放大器、信號轉(zhuǎn)換器等組成的分析檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有分析速度快、操作簡單、價格低等優(yōu)點，可以進行連續(xù)檢測和在線分析

在食品領(lǐng)域中，生物傳感器已在食品新鮮度、食品口感、食品分析和食品衛(wèi)生檢測等方面得到了應(yīng)用。在檢測農(nóng)藥殘留的研究中，已有對食品中農(nóng)藥殘留物如甲基馬拉松、乙基馬拉松、敵百蟲、二乙丙基磷酸、久效磷、百治磷、敵敵畏、速滅磷、二嗪農(nóng)、涕滅威等的檢測

的專用設(shè)備。第62頁/共128頁1.2.7生物技術(shù)對農(nóng)副產(chǎn)品深加工的影響食品工業(yè)總產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值之比是衡量一個國家食品工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。我國食品工業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值之比為0.3～0.4∶1，遠(yuǎn)低于發(fā)達國家2～3∶1的水平。

生物技術(shù)可以迅速提高農(nóng)副產(chǎn)品加工能力和水平，使我國農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)在整體上實現(xiàn)跨越式發(fā)展，甚至能在一些重大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域達到世界先進水平。其在農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用方面的應(yīng)用，主要包括以下幾個方面。第63頁/共128頁1.適宜貯藏加工品種的選育推廣

：主要利用遺傳工程技術(shù)選擇培育對乙烯敏感性低的新品種，從基因工程角度解決農(nóng)副產(chǎn)品的保鮮問題。2.玉米深加工綜合利用：生產(chǎn)新型糖源、變性淀粉、玉米油、發(fā)酵酒精、環(huán)狀糊精以及工業(yè)用材料提供優(yōu)質(zhì)充足的原料

3.肉、奶、水產(chǎn)品加工利用肉類方面重點是提高綜合品質(zhì)以及瘦肉、嫩肉和肥肉的綜合利用；奶制品的研究重點是發(fā)酵乳制品；魚類產(chǎn)品的研究主要是從淡水魚內(nèi)臟、魚眼、精卵巢中分離提取有效成分，開發(fā)生產(chǎn)保健和藥物制品。第64頁/共128頁4.優(yōu)質(zhì)植物蛋白加工利用及新植物蛋白資源的開發(fā)主要是植物蛋白的營養(yǎng)健康功能的開發(fā)利用，如酶解法生產(chǎn)多肽及氨基酸等。5.植物纖維素資源的開發(fā)麥穗、稻草、豆秸、木屑、枝葉、玉米秸桿、花生殼、薯蔓等通過生物轉(zhuǎn)化，可生產(chǎn)一些重要的生物產(chǎn)品（酒精）

第65頁/共128頁1.2.8生物技術(shù)推動食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展生物技術(shù)是保證食品工業(yè)可持續(xù)發(fā)展應(yīng)用范圍最廣，最為重要的單項技術(shù)?？刂扑廴局卫泶髿馕廴居卸居泻ξ镔|(zhì)的降解可再生資源的開發(fā)環(huán)境監(jiān)測污染環(huán)境的修復(fù)清潔生產(chǎn)等與食品工業(yè)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)的各個方面，均發(fā)揮著極其重要的作用，其內(nèi)容包括以下幾個方面。第66頁/共128頁1.生物技術(shù)在處理污染物時，最終產(chǎn)物大都是無毒無害且性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮氣、甲烷等。因此，它是一種安全而徹底的消除污染的方法。

2.由于大部分食品工業(yè)污染物有機物質(zhì)含量較高，本身無毒性，適用于生物反應(yīng)的底物如一些有機污染物經(jīng)生物處理后可轉(zhuǎn)化為沼氣、酒精、生物柴油、生物蛋白質(zhì)等有用物質(zhì)用生物過程代替化學(xué)過程可以降低生產(chǎn)活動的污染水平，有利于實現(xiàn)工藝過程生態(tài)化或無廢生產(chǎn)，真正實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的

第67頁/共128頁3.生物過程是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的，作為催化劑的酶是一種活性蛋白，而且酶對底物有高度的特異性，因此生物反應(yīng)過程通常是在常溫、常壓下進行，生物轉(zhuǎn)化的效率高、副產(chǎn)物少。與需要高溫、高壓條件下的生產(chǎn)過程相比，反應(yīng)條件大為簡化，而且投資小、費用少、消耗低，且效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便。

4.用生物制品取代化學(xué)藥物、人工合成物等，有助于把人類活動產(chǎn)生的環(huán)境污染降至最低水平，使經(jīng)濟發(fā)展進入可持續(xù)發(fā)展的軌道。當(dāng)前最具代表性的是生物可降解的食品包裝材料、薄膜，還有生物農(nóng)藥、農(nóng)用化學(xué)品等

第68頁/共128頁1.2.9在食品組分的改性及加工中的應(yīng)用食品組分的功能性質(zhì)對其食用價值具有重要的影響。酶制劑可用于食品中的蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪的改性。

例如，蛋白酶可以改善蛋白質(zhì)的溶解性；新型食品酶制劑轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶可以使蛋白質(zhì)分子間發(fā)生交聯(lián)，因而可用于增加大豆蛋白的膠凝性能，使其具有更好的加工品質(zhì)。

第69頁/共128頁在食品加工過程中，通過適當(dāng)、適量地添加一些酶類，可以改善產(chǎn)品的色澤，風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)，如用葡萄糖氧化酶可去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋制品的色澤；葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香；木瓜蛋白酶可分解膠原蛋白，用于肉制品的嫩化。對于含有難消化成分的食品，可以通過添加一些酶類，來改善這些食品的營養(yǎng)和消化利用性能等。第70頁/共128頁食品生物技術(shù)對人類的作用可以歸結(jié)為：

（1）解決食品短缺，緩解由于人口增長帶來的壓力；（2）豐富食品種類，滿足不同層次消費人群的需求；（3）開發(fā)新型功能性食品，保障人類健康；（4）生產(chǎn)環(huán)保型食品，保護環(huán)境；（5）開發(fā)新資源食品，拓寬人類食物來源。第71頁/共128頁加強遺傳育種研究，加強基因改造生物為主的應(yīng)用研究，培育更適合食品加工的優(yōu)良品種，開發(fā)現(xiàn)代生物技術(shù)新產(chǎn)品。提取番茄紅素用的番茄品種。食品工業(yè)用新酶種開發(fā)。纖維素酶、木聚糖酶等。酶或細(xì)胞的固定化技術(shù)和酶催化反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。果葡糖漿的生產(chǎn)。繼續(xù)名優(yōu)白酒傳統(tǒng)釀造技術(shù)的改造。酒類呈香成分的剖析和主體香氣成分確定、名優(yōu)白酒微量成分與風(fēng)味關(guān)系的解析等。我國應(yīng)重點開發(fā)的食品生物技術(shù)第72頁/共128頁第二章

基因工程與食品產(chǎn)業(yè)第73頁/共128頁第一節(jié)

基因工程概述一、基因工程的定義1.基因（gene）DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)最小功能單位。

2.基因組（geneome）

一個生物體的全部基因序列。

3.基因表達（geneexpression）

遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。

（1）轉(zhuǎn)錄。在DNA分子上合成出與其核苷酸順序相對應(yīng)的RNA的過程。

（2）翻譯。在RNA的控制下，根據(jù)核苷酸鏈上每三個核苷酸決定一個氨基酸的三聯(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。以RNA為模板，按照RNA中的核苷酸順序合成DNA的過程。第74頁/共128頁4.重組DNA技術(shù)（recombinantDNAtechnique）

利用限制性內(nèi)切核酸酶、連接酶等酶類將不同的DNA進行體外切割、連接構(gòu)成新的DNA分子的技術(shù)。5.基因工程（geneengineering）

運用限制性內(nèi)切核酸酶、連接酶等酶類將不同DNA進行體外切割、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)胞進行克隆、表達，從而改變生物遺傳性以創(chuàng)造生物新種質(zhì)，或通過大量擴增為人類提供有用產(chǎn)品等的技術(shù)。6.食品基因工程

利用基因工程的技術(shù)和手段，在分子水平上定向重組遺傳物質(zhì)，以改良食品的品質(zhì)和性狀，提高食品的營養(yǎng)價值、貯藏價格性狀以及感官性狀的技術(shù)。第75頁/共128頁二、基因工程的發(fā)展簡史（一）遺傳物質(zhì)的研究（二）基因工程的誕生和發(fā)展第76頁/共128頁（一）遺傳物質(zhì)的研究第77頁/共128頁（二）基因工程的誕生和發(fā)展第78頁/共128頁基因工程的三大理論和三大技術(shù)基礎(chǔ)1.三大理論基礎(chǔ)

（1）1940年代Avery等人的肺炎球菌的轉(zhuǎn)化試驗證明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA。

（2）1950年代Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)及DNA半保留復(fù)制機理。

（3）1960年代Crick關(guān)于遺傳中心法則的確立，即生物體中遺傳信息是按DNA→RNA→蛋白質(zhì)方向進行傳遞。2.三大技術(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行連接（DNA連接酶）。

（3）如何將切割下來的基因片段進行繁殖擴增（基因載體）。第79頁/共128頁基因工程的主要內(nèi)容切在供體細(xì)胞內(nèi)用限制性內(nèi)切酶切割基因，以分離出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制備運載體接把獲得的目的基因與制備好的運載體（質(zhì)粒、病毒或噬菌體）用DNA連接酶連接組成重組體。貼把重組體引入宿主細(xì)胞檢查修復(fù)篩選、鑒定出含有外源目的基因的菌體或個體第80頁/共128頁第81頁/共128頁第二節(jié)

基因工程工具酶一、限制性內(nèi)切核酸酶二、DNA甲基化酶三、連接酶四、DNA聚合酶五、堿性磷酸酯酶六、T4

多聚核苷酸激酶七、S1核酸酶八、反向轉(zhuǎn)錄酶第82頁/共128頁一、限制性內(nèi)切核酸酶（一）限制性內(nèi)切酶的命名（二）限制性內(nèi)切酶種類（三）限制性內(nèi)切酶的基本特性限制作用（restriction）：指一定類型的細(xì)菌可以通過其限制性內(nèi)切核酸酶的作用，切割降解入侵的外源DNA，使得外源DNA的入侵受到限制的現(xiàn)象。

修飾作用（modification）：指在DNA甲基化酶作用下，生物體自身DNA分子在特定堿基的特定位置上發(fā)生甲基化而得到修飾，從而免遭自身限制性內(nèi)切核酸酶降解的現(xiàn)象。第83頁/共128頁（一）限制性內(nèi)切酶的命名第84頁/共128頁（二）限制性內(nèi)切酶種類1.Ⅰ類限制性內(nèi)切酶2.Ⅱ類限制性內(nèi)切酶3.Ⅲ類限制性內(nèi)切酶第85頁/共128頁1.Ⅰ類限制性內(nèi)切酶第86頁/共128頁2.Ⅱ類限制性內(nèi)切酶第87頁/共128頁3.Ⅲ類限制性內(nèi)切酶第88頁/共128頁（三）限制性內(nèi)切酶的基本特性1.識別特定序列2.切割方式第89頁/共128頁1.識別特定序列第90頁/共128頁2.切割方式第91頁/共128頁第92頁/共128頁限制酶的主要用途（1）在特異位點上切割DNA，產(chǎn)生特異的限制酶切割的DNA片段。（2）建立DNA分子的限制酶圖譜。

限制酶圖譜（restrictionmap）:指一系列限制酶的特異識別序列在DNA鏈上的出現(xiàn)頻率和它們之間的相對位置。（3）構(gòu)建基因文庫。

基因工程中，將某種生物的全部基因組的遺傳信息，貯存在可以長期保存的穩(wěn)定的重組體中，以備需要時能夠隨時應(yīng)用它分離所需要的目的基因，這種保存基因組遺傳信息的材料，稱為基因文庫（genelibrary）（4）用限制酶切出相同的黏性末端，以便重組DNA。第93頁/共128頁二、DNA甲基化酶第94頁/共128頁

限制性內(nèi)切核酸酶沒有種屬特異性，即限制性內(nèi)切核酸酶識別、切割特定序列的能力同底物DNA的來源無關(guān)，它可識別、切割各種來源的DNA。

DNA甲基化酶具有種屬特異性，生物體的DNA甲基化酶只修飾保護自己的DNA，而不修飾保護非己的DNA。生物體的限制性內(nèi)切核酸酶不能降解自身被修飾保護的DNA，而只能降解外源的DNA。

第95頁/共128頁三、連接酶第96頁/共128頁四、DNA聚合酶（一）大腸桿菌DNA聚合酶（二）大腸桿菌Klenow片段第97頁/共128頁（一）大腸桿菌DNA聚合酶第98頁/共128頁第99頁/共128頁（二）大腸桿菌Klenow片段第100頁/共128頁五、堿性磷酸酯酶第101頁/共128頁六、T4

多聚核苷酸激酶第102頁/共128頁七、S1核酸酶第103頁/共128頁八、反向轉(zhuǎn)錄酶第104頁/共128頁第三節(jié)

基因工程載體及其選擇

載體（vector）：攜帶外源基因進入受體細(xì)胞的運載工具?；蚬こ梯d體的特性:

（1）能在宿主細(xì)胞內(nèi)進行獨立和穩(wěn)定的DNA自我復(fù)制。在插入外源基因后，仍然保持著穩(wěn)定的復(fù)制狀態(tài)和遺傳特性。

（2）易于從宿主細(xì)胞中分離，并進行純化。

（3）DNA序列中有適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切酶位點，最好是單一酶切位點，并位于DNA復(fù)制的非必需區(qū)內(nèi)，可以在這些位點上插入外源DNA，但不影響載體自身DNA的復(fù)制。

（4）具有能夠觀察到的表型特征，在插入外源DNA后，這些特征可以作為重組DNA選擇的標(biāo)志。

第105頁/共128頁

按照介導(dǎo)的作用目的，可將基因工程載體主要分為克隆載體和表達載體。

克隆載體：有一個松弛性復(fù)制系統(tǒng)，能使外源DNA在受體生物細(xì)胞中擴增復(fù)制。（例如，細(xì)菌質(zhì)粒載體、λ噬菌體載體、柯氏質(zhì)粒載體）

表達載體：有一個受體生物細(xì)胞所要求的包括啟動子序列在內(nèi)的調(diào)控系統(tǒng)，能使外源基因在受體生物細(xì)胞中進行功能表達。（例如，Ti質(zhì)粒、SV40猴狀病毒）

按照導(dǎo)入的受體生物，一般可將基因工程載體分為大腸桿菌（原核細(xì)胞）載體、酵母載體、植物載體、動物載體等第106頁/共128頁（一）大腸桿菌載體

1.質(zhì)粒載體

質(zhì)粒:指細(xì)菌等生物細(xì)胞內(nèi)一類獨立于染色體外而能自我復(fù)制的遺傳物質(zhì)。

質(zhì)?？截悢?shù)（plasmidcopynumber）：一種質(zhì)粒在一個細(xì)胞中存在的數(shù)目。

第107頁/共128頁（1）質(zhì)粒的生物學(xué)特性

一般為雙鏈的共價閉合環(huán)狀DNA（cccDNA），質(zhì)粒分子的長度一般為1～200kb。不同質(zhì)粒的分子質(zhì)量差異顯著，小質(zhì)粒的分子質(zhì)量約為103KDa，僅能編碼2～3種中等大小的蛋白質(zhì)；而大質(zhì)粒的分子質(zhì)量可達105KDa。

第108頁/共128頁

（2）質(zhì)粒的分類

根據(jù)復(fù)制控制類型：一般可將大腸桿菌質(zhì)粒分為嚴(yán)緊型復(fù)制控制質(zhì)粒和松弛型復(fù)制控制質(zhì)粒。

嚴(yán)緊型復(fù)制控制質(zhì)粒:復(fù)制與宿主染色體的復(fù)制同步，并與宿主蛋白質(zhì)的合成有關(guān)，而與DNA聚合酶Ⅰ的活性無關(guān)。如果宿主蛋白質(zhì)的合成終止，質(zhì)粒與宿主染色體的復(fù)制也停止。每個宿主細(xì)胞中只能達到1至數(shù)個拷貝。

松弛型復(fù)制控制質(zhì)粒:復(fù)制與宿主染色體的復(fù)制不同步，其與DNA聚合酶Ⅰ的活性有關(guān)，而與蛋白質(zhì)的合成無關(guān)。當(dāng)宿主蛋白質(zhì)的合成終止時，質(zhì)粒仍可復(fù)制。每個宿主細(xì)胞中的質(zhì)?？截悢?shù)可達10～200個。第109頁/共128頁

（3）質(zhì)粒克隆載體的條件①分子結(jié)構(gòu)中具有多個單一限制酶切位點，具有易被檢測的選擇標(biāo)記基因，且切點位于選擇標(biāo)記基因上。②能插入、運載一定大小的外源基因。③在攜帶外源基因前后在宿主細(xì)胞內(nèi)均能自主復(fù)制。④在與外源基因構(gòu)建重組質(zhì)粒后具有轉(zhuǎn)化功能。⑤分子質(zhì)量小，易于操作，一般為松弛型復(fù)制控制。⑥容易控制，安全可靠。

現(xiàn)已通過DNA重組技術(shù)構(gòu)建了許多質(zhì)?？寺≥d體供基因工程應(yīng)用，例如，pBR322、pUC系列等。

第110頁/共128頁

（4）質(zhì)粒pBR322

組成①氨芐青霉素抗性基因（ampr）②四環(huán)素抗性基因（tetr）③DNA復(fù)制起始點（ori）

優(yōu)點①分子質(zhì)量小。②具有兩種抗菌素抗性基因可供作轉(zhuǎn)化子的選擇標(biāo)記。③較高的拷貝數(shù)。第111頁/共128頁

（5）pUC質(zhì)粒載體

組成①來自pBR322的復(fù)制起始點（ori）②大腸桿菌β-半乳糖苷酶基因（lacZ）的啟動子及其編碼α-肽鏈的DNA序列，此結(jié)構(gòu)稱為lacZ’基因。③氨芐青霉素抗性基因（ampr），但其核苷酸序列有變化，不含原來內(nèi)切限制酶的單位識別位點。④位于lacZ’基因中的靠近5’端的一段多克隆位點（MCS）區(qū)，但它并不破壞該基因的功能。

優(yōu)點①更小的分子質(zhì)量和更高的拷貝數(shù)。②適用于組織化學(xué)方法檢測重組體。③有多克隆區(qū)位點。第112頁/共128頁2.噬菌體載體

（1）噬菌體的生物學(xué)特性

不同種類的噬菌體（顆粒）在外形上差別很大。大多數(shù)噬菌體顆粒由呈20面體的頭部及尾部構(gòu)成，例如，λ噬菌體；還有一些噬菌體顆粒為線狀體形，例如，M13。在結(jié)構(gòu)上，噬菌體顆粒比質(zhì)粒復(fù)雜。

噬菌體顆粒的外殼是蛋白質(zhì)，內(nèi)部是核酸。該核酸最常見的構(gòu)型是線狀雙鏈DNA，此外，還有環(huán)狀雙鏈DNA、線狀單鏈DNA、環(huán)狀單鏈DNA等。第113頁/共128頁第114頁/共128頁