食品生物技术复习提纲

基因工程1.质粒的种类及概念：质粒是细胞质中能自主复制的双链环状DNA分子，在细菌中独立于染色体之外而存在。种类：高拷贝数质粒载体，低拷贝数质粒载体，失控型质粒载体，插入失活型质粒载体，正选择的质粒载体2.重组DNA技术概念：是指将一种生物体的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。3.限制性内切酶的概念及种类：限制性核酸内切酶是可以识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶，简称限制酶。分类：I型限制性内切酶，II型~，III型~4.DNA连接酶的概念及种类：能将两段DNA拼接起来的酶叫做DNA连接酶。该酶催化DNA相邻的5’磷酸基和3’羟基末端之间形成磷酸二酯键，将DNA单链缺口封合起来。种类：E·coliDNA连接酶：来源于大肠杆菌,可用于连接黏性末端；T4DNA连接酶：来源于T4噬菌体,可用于连接黏性末端和平末端；热稳定的DNA连接酶：来源于嗜热高温放线菌,能够在高温下催化两条寡核苷酸探针发生连接作用。5.操纵子的组成：操纵子是由结构基因、调节基因、操纵基因、启动基因等组成的染色体上控制蛋白质合成的功能单位。6.PCR技术的原理及操作注意事项：类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：①模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；②模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。注意事项：1：避免交叉污染。2：引物设计要正确。3：DNA提取要成功。4：引物和模板和体系所加的比例要合适，模板过量会抑制体系的反应。5：跑胶时注意区分开EB污染区和清洁区7.基因工程在食品产业中的应用的举例说明。利用基因工程改进食品生产工艺：改良啤酒大麦的加工工艺，改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性，提高马铃薯的加工性能8.基因工程的基本步骤：1.目的基因的分离或合成2.将目的基因与载体DNA连接，构建重组DNA分子表达载体3.将重组DNA分子导入受体细胞，并获得具有外源基因的个体4.转基因生物的检测与鉴定5.转基因生物的安全性评价。细胞工程1.细胞融合技术的概念：是指在一定条件下，将不同来源的原生质体相融合并使之分化再生，形成新物种或新品种的技术，细胞融合又称为体细胞杂交。2.培养的动物细胞的分类及注意事项：根据细胞是否贴附于支持物上生长的特性，培养的细胞可分为：悬浮型和贴附型。注意事项：对于小规模培养，悬浮培养可采用转瓶和滚瓶培养方式，但悬浮培养的细胞密度低且容易发生变异。实验材料要新鲜，从活体分离材料后要低温保存，并尽快进行细胞分离实验。无菌操作，注意动作要轻柔，不要伤到细胞组织。不同的细胞有对培养液中营养的要求不同，根据所分离细胞的特性选择。3.细胞工程的基本操作技术：无菌操作技术，细胞培养技术，细胞融合技术4．细胞的生长阶段：单个细胞周期可分为间期和分裂期。对于群体细胞的生长，一般可分为滞后期、对数生长期、稳定期和衰亡期。酶工程1.酶的概念：酶是由活细胞合成的，对特异底物起高效催化作用的有机物，是机体内催化各种代谢反应的最主要的催化剂。大多数酶是蛋白质，少数为RNA2.固定化酶的方法及优缺点：酶的固定方法：吸附法、包埋法、共价键结合法、交联法、热处理优点：1.极易将固定化酶与底物、产物分开2.可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应3.在大多数情况下，能够提高酶的稳定性4.酶反应过程能够加以严格控制5.产物溶液中酶残留低，简化了提纯工艺6.较游离酶更适合于多酶反应7.可以增加产物的收率，提高产物质量8.使用效率提高，成本降低缺点：1.由于多一步固定化操作，存在酶固定化过程中的活性收率损失2.多了固定化载体成本及操作费用，并且固定化酶颗粒的扩散阻力作用会使酶的反应速率下降3.比较适用于水溶性的底物和小分子底物。蛋白质工程1.蛋白质工程的概念：是指根据蛋白质精细结构与生物活力的作用机制之间的关系，通过生物技术对蛋白质分子结构或对编码蛋白质的基因进行改造，以便获得更适合人类需要的蛋白质产品的技术。2.蛋白质工程的一般步骤：分离纯化目的蛋白，使之结晶并作X晶体衍射分析，结合核磁共振等其他方法的分析结果，得到其空间结构的尽可能多的信息②对目的蛋白的功能作详尽的研究，确定它的功能域③通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功能之间相互关系的分析，找出关键的基因和结构④围绕这些关键的基因和结构提出对蛋白质进行改造的方案，并用基因工程的方法去实施⑤对经过改造的蛋白质进行功能性测定，看看改造的效果如何⑥重复④⑤，直到获得比较理想的结果发酵工程1.发酵工程的概念：是指利用生物细胞或酶的某种特性，通过现代化工程技术手段进行工业规模化生产的技术。2.固体发酵的概念：固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水下溶性固态基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程。3.发酵工程的研究内容：上游工程、下游工程、辅助工程4.菌种保藏：即选择不同发酵菌种的适宜的保藏方法，保持菌种较高的存活率，避免菌种的死亡和生产性状的下降，防止杂菌污染，在适宜条件下，菌种可重新恢复原有的生物学活性而进行生长繁殖。转基因生物反应器1.生物反应器的概念：是指利用酶或生物体（如微生物）完成生物催化反应的装置，分为细胞反应器和酶反应器。2.转基因动物反应器的存在问题：动物反应器作为转基因技术的一项应用，受转基因技术本身发展的限制，如转基因动物的低效性等问题。作为动物反应器本身，还存在一些潜在问题：药品的产量与效率，对于以生产蛋白为目的的生物反应器来讲，高效、大量依然是关键；蛋白表达的组织特异性还不能完全有把握像工业生产线一样；作为药品的加工厂，对产品的安全性与有效性需要仔细测试；转基因动物反应器的遗传稳定性。还需加大转基因动物生物安全性研究。生物工程下游技术：1.生物工程下游技术的概念：是指从基因工程获得的动物、植物和微生物的有机体或器官中，从细胞工程、发酵工程和酶工程产物（发酵液、培养液）中把目标化合物分离纯化出来，使之达到商业应用目的的过程。2.反相色谱：固定相为非极性，流动相为极性，用于分离非极性和弱极性物质。3.凝聚：在电解质作用下，可使胶体的排斥电位降低而使胶体体系不稳定发生沉淀4.层析分离的分类：纸层析薄层层析柱层析5.生物工程下游技术的工作领域：物质分离和产品加工6.澄清过滤适用范围和滤饼过滤适用范围澄清过滤适用于生产悬浮颗粒粒径大,固体含量低或是黏软的絮状物滤饼过滤适用于颗粒含量较高（液体中颗粒体积＞1％）的悬浮液7.食品工业中常用的过滤设备：澄清过滤和滤饼过滤：板框过滤机，真空转鼓过滤机8.细胞破碎方法的选择要考虑的因素：1、对象的细胞结构—不同结构的细胞破碎方法的不同2、破碎细胞过程中,对目的物的破坏程度3、提取物需要的保护条件4、破碎温度9.影响高压匀浆法细胞破碎效果的因素：匀浆操作压力适中，一般采用50-70MPa；循环匀浆2-3次，可使细胞破碎率达到70%左右；适当的增加匀浆压力和匀浆循环能提高细胞破碎率；温度；细胞形态：不适用于丝状真菌和含有包涵体的基因工程菌10.层析分离根据流动相的分类：气相层析液相层析超临界流体层析11.临界胶团浓度的范围：表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度12.过滤的原理：在操作中迫使悬浮液通过固相支承物或过滤介质，截留固相，以达到固液分离的目的13.所有细胞破碎的主要阻力：来自于肽聚糖的网状结构，网状结构越致密，破碎的难度越大14.高压匀浆法的对象：适用于微生物细胞和植物细胞的大规模破碎15.凝胶层析法的基本原理：层析须在两相系统间进行。一相是固定相，需支持物；另一相为流动相。当流动相流经固定相时，被分离物质在两相间的分配，由平衡状态到失去平衡到又恢复平衡，即不断经历吸附和解吸的过程。15.AOT形成的反胶团与蛋白质的萃取的关系16.反胶团：两性表面活性剂分子在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的聚合型胶体。17.选择下游分离提取加工工艺的原则：胞内产物还是胞外产物（细胞破碎）；原料中产物和主要杂质浓度（预处理的步骤）；产物和主要杂质的物理化学特性及差异（离子交换）；产品用途和质量标准（溶剂）；废液的处理方法等（回收和清洁）。18.珠磨法中影响细胞破碎的因素：珠体的装量要适中（装量少，不易破粹；装量大，能量消耗大，引起温度升高；面包酵母菌：80%）；适当的提高转速能增加破碎率；延长研磨时间，提高操作温度能增加破碎率；珠磨法的破碎率控制在80%（能耗、失活和碎片较小，不易分离）19.简述细胞破碎率的测定：直接测定法（计数法、革兰氏染色）；测定释放的蛋白质质量或酶活力；测定导电率（破碎率与导电率成线性关系）转基因食品安全1.转基因食品的发展阶段划分第一代转基因食品是以增加农作物抗性和耐贮藏性的转基因植物源食品第二代转基因食品是以改善食品品质和增加食品营养为特征第三代转基因食品是以增加食品中的功能因子和免疫功能为主要特征2.转基因食品的安全评价原则1.实质等同性原则2.预先防范的原则3.个案评估的原则4.逐步评估的原则5.风险效益平衡的原则6.熟悉性原则