基因工程技術及其在食品工業(yè)中的應用.ppt

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1,誰能告訴我這些是什么鬼？,2019/12/19,還有這些家伙？,基因工程技術及其在食品工業(yè)中的應用,PPT模板下載：,主講人：李德陽資料查閱：范馨茹、馬娜,,2019/12/19,一、基因工程的定義、基本操作程序,（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）遺傳信息轉錄和翻譯的過程:（1）轉錄:在DNA分子上合成出與其核苷酸順序相對應的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肽鏈過程。（3）逆轉錄:以RNA為模板，按照RNA中的核苷酸順序合成DNA的過程。,2019/12/19,4.重組DNA技術（recombinantDNAtechnique）利用限制性內切核酸酶、連接酶等酶類將不同的DNA進行體外切割、連接構成新的DNA分子的技術。5.基因工程（geneengineering）運用限制性內切核酸酶、連接酶等酶類將不同DNA進行體外切割、連接構成重組DNA，再將重組DNA經生物介導或直接導入等轉移方法引入受體細胞進行克隆、表達，從而改變生物遺傳性以創(chuàng)造生物新種質，或通過大量擴增為人類提供有用產品等的技術?！?.食品基因工程利用基因工程的技術和手段，在分子水平上定向重組遺傳物質，以改良食品的品質和性狀，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。,2019/12/19,（二）基因工程的三大理論和三大技術基礎1.三大理論基礎（1）1940年代Avery等人的肺炎球菌的轉化試驗證明了生物的遺傳物質是DNA。（2）1950年代Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA分子的雙螺旋結構及DNA半保留復制機理。（3）1960年代Crick關于遺傳中心法則的確立，即生物體中遺傳信息是按DNA→RNA→蛋白質方向進行傳遞。2.三大技術基礎（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）。,2019/12/19,（三）基因工程的基本操作程序1.運用合適的方法從生物體中分離或通過化學合成制備目的基因。2.采用合適的方法將目的基因與合適的載體進行體外連接，構建重組DNA。3.利用合適的方法將重組DNA導入受體生物細胞以獲得轉化體。4.采用合適的方法篩選出重組轉化體陽性克隆。5.運用合適的方法對重組轉化體陽性克隆進一步分析以及操作，使目的基因在受體生物細胞中高效表達。,2019/12/19,2019/12/19,基因工程技術有哪些應用呢？？？,能發(fā)光的水母,請您欣賞,能否能讓熱帶魚也可以發(fā)光?,設想,不能發(fā)光的熱帶斑馬魚,請您欣賞,請您欣賞,超級小鼠與超級魚,能產生人胰島素的大腸桿菌,請您欣賞,2019/12/19,給科學插上想象的翅膀，你會收獲更多！,2019/12/19,基因工程的實際應用領域有：農牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學衛(wèi)生等應用生物：植物、動物、微生物運用基因工程技術，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。,2019/12/19,二、基因工程技術在食品工業(yè)中的應用,（一）改造食品原材料（二）改良食品營養(yǎng)品質（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）改善食品風味,2019/12/19,2.1改造食品原材2.1.1轉基因植物源食品轉基因植物可被改革而具有抗病蟲害的能力,有深遠的經濟意義。1986年首次獲得能夠抗煙草花葉病毒的轉基因煙草植株,對煙草花葉病毒的預防效果可達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、馬鈴薯X病毒和Y病毒,抗病蟲害長頸南瓜和抗蟲害轉基因土豆。我國及菲律賓培育出超級水稻和超超級水稻,為人口日益增長、糧食日益短缺的世界帶來一線光明。,2019/12/19,2019/12/19,2.1.2轉基因動物源食品,轉基因動物尚未達到高等轉基因植物的發(fā)展水平但人們仍設法用它來表達高價值蛋白轉基因技術在家畜及魚類育種上初見成效。中科院水生生物研究所,成功地將人生長激素基因和魚生長的激素基因導入鯉魚,育成當代轉基因魚,其生長速度比對照快并從子代測得生長激素基因的表達。中國農業(yè)大學生物學院瘦肉型豬基因工程育種取得初步成果,獲得第二、三、四代轉基因豬215頭。,2019/12/19,2.2.1蛋白質的改良,2.2改良食品營養(yǎng)品,食品中動植物蛋白由于其含量不高或比例不恰當,可能導致蛋白營養(yǎng)不良。采用轉基因的方法,生產具有合理營養(yǎng)價值的食品,讓人們只需吃較少的食品,就可以滿足營養(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;而谷類作物中的對應氨基酸含量正好相反,通過基因工程技術,可將谷類植物基因導入豆類植物,開發(fā)蛋氨酸量高的轉基因大豆。我國學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導入馬鈴薯中,使轉基因馬鈴薯塊莖中的必需氨基酸提高了10%以上,硫氨基酸尤為顯著。,2019/12/19,2.2.2油脂的改良,對油脂品質的改善主要集中在兩個方面:控制脂肪酸的鏈長和飽和度。油脂的酸敗是導致油脂品質下降的主要原因。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油。導入硬脂酸-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,其中油酸的含量可增加7倍。,2019/12/19,2.2.3碳水化合物的改良,對碳水化合物的改進,只有通過對其酶的改變來調節(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基因馬鈴Monsanto公司開發(fā)了淀粉含量平均提高了20%-30%的轉基因馬鈴薯。油炸后的產更具馬鈴薯風味、更好構質較低的吸油量和較少的。,2019/12/19,2.3改良微生物菌種的性能發(fā)酵工業(yè)關鍵是優(yōu)良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質體融合等傳統(tǒng)方法外,還與基因工程結合,大力改造菌種,給發(fā)酵工業(yè)帶來生機。2.3.1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。國外專家將優(yōu)良酶基因轉入面包酵母菌中后,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,面包加工中產生二氧化碳氣體量提高,最終可生產出膨發(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國外專家采用基因工程技術將大麥中的淀粉酶基因轉入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉發(fā)酵,使生產流程縮短,工序簡化,啤酒生產方式革新。根據(jù)同源重組的原理,通過自克隆技術改造啤酒酵母工業(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)指標沒有發(fā)生顯著變化。,2019/12/19,2.3.3改良釀酒酵母菌的性能,應用基因克隆技術將黑曲霉產糖化酶基因cDNA轉入經優(yōu)化的受體菌(釀酒酵母京龍JL108號),再經反復篩分、馴化獲得JL1(Yip128D17N),經包埋制得具有糖化酒化雙功的固定化酵母,載體產酶能力在10u/gh以上,酒精發(fā)酵醪液中酶活達20u/mL以上。,2019/12/19,2.4開發(fā)保健食品和食品疫苗,食品疫苗就是將致病微生物的有關蛋白(抗原)基因,通過轉基因技術導入植物受體中進行表達,得到具有抵抗相關疾病的疫苗。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多種轉基因馬鈴薯、香蕉番茄的食品疫苗。英國科學家宣布,未來幾年內,他們將培養(yǎng)一種新型生物雞,這種雞所產的雞蛋里具有抗腫瘤因子,癌癥患者食用雞蛋后體內癌細胞的擴散就會受到抑制。,2019/12/19,2.5改善食品風味,利用基因工程技術還可以生產獨特的食品香味劑和風味劑,如香草可可香素、菠蘿風味劑,以及高級的天然色素,如類胡蘿卜素、花色苷素、咖喱黃、紫色素、辣椒素和靛藍等,并且通過雜種選育的色素含量高、色調和穩(wěn)定性好。例如轉基因的Ecoli的玉米黃素最高產量達289g/g。通過把風味前體轉變?yōu)轱L味物質的酶基因的克隆或通過發(fā)酵產生風味物質都可使食品芳香風味得以增強。另外VB2和VC也都有已經商品化的基因工程產品。,2019/12/19,隨著生物化學和分子生物學的進一步發(fā)展,基因工程技術在食品工業(yè)中的應用日益廣泛,這極大促進食品工業(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,在食品工業(yè)上的應用具有極為廣闊的前景和美好的未來。但對于發(fā)展基因工程技術必須持有謹慎的態(tài)度,因為這一高新技術的發(fā)展也有可能給人類帶來潛在的負面影響。對于基因工程食品來講,在進人市場之前必須經過充分的毒理學鑒定及安全性評價,向消費者確保它們的質量和安全,同時也需要考慮倫理道德方面的因素,充分尊重消費者的生活習慣。,三、展望,2019/12/19,謝謝觀看！歡迎老師、同學批評指正！,