食品生物化学PPT

u 18651865年当时属奥地利的布隆（年当时属奥地利的布隆（BrunnBrunn）基督教修道院的修）基督教修道院的修士士格里高格里高孟德尔孟德尔（Gregor Johann MendelGregor Johann Mendel），根据他），根据他8 8年年植物杂交实验的结果，植物杂交实验的结果，2 2月月8 8日在当地的科学协会上宣读了日在当地的科学协会上宣读了一篇题为一篇题为“植物杂交实验植物杂交实验”的论文，的论文，18661866年正式发表在该年正式发表在该协会的会刊上。协会的会刊上。但这一伟大的发现被搁但这一伟大的发现被搁置了置了3535年，孟德尔临终前说：年，孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有等着瞧吧，我的时代总有一天要来临一天要来临”Hugo de Vries(1848-1935)Carl Erich Correns(1864-1933)Erich von Tschermak(1871-1962)u 18851885年，年，巴斯德巴斯德（Louis Pasteur)Louis Pasteur)首先证实发酵首先证实发酵是由是由微生物微生物引起的，引起的，并建立了并建立了微生物纯种培养技术微生物纯种培养技术；u 2020世纪世纪2020年代，工业生产中大规模采用年代，工业生产中大规模采用纯种培养纯种培养技术技术发酵生产发酵生产丙酮和丁醇丙酮和丁醇；u 同时代，同时代，Alexander FlemingAlexander Fleming爵士发现了爵士发现了青霉菌青霉菌可以可以产生产生青霉素青霉素，5050年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做出了巨大贡献，同时带动了出了巨大贡献，同时带动了发酵工业发酵工业和和酶制剂酶制剂工业的发展；工业的发展；以上属于传统传统意义上的食品生物技术，以上属于传统传统意义上的食品生物技术，也是近代生物技术的建立和全盛时期。也是近代生物技术的建立和全盛时期。列文列文虎克用虎克用自制的显微自制的显微镜观察河水、镜观察河水、人的精液、人的精液、人的牙垢等，人的牙垢等，发现了一个发现了一个新的世界新的世界著名的巴斯德鹅颈瓶实验让认为著名的巴斯德鹅颈瓶实验让认为细菌是自然产生的人彻底闭嘴细菌是自然产生的人彻底闭嘴鹅颈瓶实验的启示：鹅颈瓶实验的启示：1 1细菌可以用高温杀灭；细菌可以用高温杀灭；2 2经杀菌的食物不接触细菌就不会经杀菌的食物不接触细菌就不会腐败腐败u R.FranklinR.Franklin&WilkinsWilkins在在19521952年底拍得了年底拍得了DNADNA的的X-X-射线衍射照片射线衍射照片u 1953 1953年，年，沃森沃森（J.D.WatsonJ.D.Watson）和）和克里克克里克（H.F.C.CrickH.F.C.Crick）提）提出出DNADNA分子是双螺旋结构分子是双螺旋结构（double helixdouble helix），奠定了现代分子），奠定了现代分子生物学研究的基础生物学研究的基础。u 1965 1965年，法国科学家年，法国科学家JacobJacob和和MonodMonod提出了著名的提出了著名的乳糖操乳糖操纵子学说，纵子学说，开创了基因表达调控研究的先河；开创了基因表达调控研究的先河；u 19681968年，美国科学家年，美国科学家NirenbergNirenberg破译了破译了DNADNA的密码的密码，HollyHolly阐明了阐明了酵母丙氨酸酵母丙氨酸tRNAtRNA的核苷酸序列的核苷酸序列，KhoranaKhorana首次首次合成合成核酸分子核酸分子，并且人工复制了，并且人工复制了酵母基因酵母基因；从而三人分享；从而三人分享了诺贝尔医学和生理学奖。了诺贝尔医学和生理学奖。Figure The lac operon includes three genes Marshall W.Nirenberg Robert W.Holley Har Gobind Khorana u 20 20世纪世纪6060年代末，斯坦福大学的生物化学教授年代末，斯坦福大学的生物化学教授Paul BergPaul Berg开始研究猴病毒开始研究猴病毒SV40SV40，于，于19721972年获得了世界第一例年获得了世界第一例重组重组DNADNA，19801980获得诺贝尔化学奖；获得诺贝尔化学奖；生物技术时代的新纪元生物技术时代的新纪元Paul Berg Walter Gilbert Frederick Sanger u 1972 1972年，美国加州大学的年，美国加州大学的BoyerBoyer教授从大肠杆菌中分离出教授从大肠杆菌中分离出一种新的一种新的核酸酶核酸酶EcoREcoR，它可以特异性地切割，它可以特异性地切割DNADNA，这种新的，这种新的核酸酶就是核酸酶就是限制性内切酶限制性内切酶生物学家有了强大的生物刀生物学家有了强大的生物刀。随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对DNADNA进行操作。进行操作。BoyerBoyer教授成为美国第一家上市生物公司教授成为美国第一家上市生物公司GenentechGenentech的副总裁。的副总裁。Herbert Boyer u 1977 1977年，美国科学家年，美国科学家SangerSanger设计出了一种设计出了一种DNADNA测序测序的方法，的方法，即即双脱氧法双脱氧法；同年，；同年，MaxamMaxam和和GilbergGilberg也发明了一种也发明了一种化学测序化学测序方法方法两种方法为两种方法为DNADNA序列分析提供了序列分析提供了有力工具有力工具，极大地推，极大地推动了动了分子生物学的研究分子生物学的研究。Frederick Sanger Walter Gilbert 19801980年获得了诺贝年获得了诺贝尔医学和生理学奖尔医学和生理学奖u 1984 1984年，德国人年，德国人KohlerKohler、美国人、美国人MilsteinMilstein和丹麦人和丹麦人Jerne Jerne 由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝尔医学和生理学奖。术而分享了诺贝尔医学和生理学奖。Niels K.Jerne Csar Milstein Georges J.F.Khler u 1986 1986年，美国科学家年，美国科学家MullisMullis发明了发明了聚合酶链式反应技术聚合酶链式反应技术（Polymerase Chain Reaction,PCRPolymerase Chain Reaction,PCR），为分子检测、基因），为分子检测、基因突变、基因工程提供了有力的工具，因此，突变、基因工程提供了有力的工具，因此，19931993年获得诺贝年获得诺贝尔化学奖。尔化学奖。for his invention of the polymerase chain reaction(PCR)method Kary B.Mullis 1/2 of the prize 当然，以上内容只是促进现代生物技术发展的几个重要研究当然，以上内容只是促进现代生物技术发展的几个重要研究成果和里程碑！成果和里程碑！其实，还有许多重要的研究成果：其实，还有许多重要的研究成果：如，如，19281928年年格里菲斯格里菲斯（Frederick GriffithFrederick Griffith）的）的细菌转化实验细菌转化实验；AveryAvery的的离体转化实离体转化实验验等证明等证明DNADNA是遗传物质是遗传物质 Meselson Meselson 和和StahlStahl关于关于DNADNA的的半保留复制半保留复制等为现代基因工等为现代基因工程技术奠定了坚实的基础。与此同时，程技术奠定了坚实的基础。与此同时，细胞培养技术细胞培养技术、细胞细胞融合技术融合技术、现代发酵工程现代发酵工程、现代酶工程现代酶工程、生物工程下游技术生物工程下游技术和和现代分子检测技术现代分子检测技术等也取得了长足的发展。等也取得了长足的发展。（三）发酵工程（三）发酵工程（Fermentation engineering Fermentation engineering）u 主要原理主要原理u 包括微生物生长动力学，发酵条件的优化包括微生物生长动力学，发酵条件的优化和控制，生化反应器的设计，以及产品的分和控制，生化反应器的设计，以及产品的分离、提取和精制等技术离、提取和精制等技术 目前，世界种植的主要转基因农作物有4种：玉米、棉花、大豆和油菜籽；其它转基因农作物包括烟草、番木瓜、土豆、西红柿、亚麻、向日葵、香蕉和瓜菜类。发达国家已经或正在进行的田间试验达数千次。发展中国家目前正在对约200种转基因农作物进行田间试验，其中在拉丁美洲田间试验的转基因农作物达152种，非洲为33种，亚洲为19种。从性能上区别，现有的转基因农作物可分为4个种类：一是Bt农作物，可抵御害虫的侵害，减少杀虫剂使用量；二是抗除草剂农作物；三是抗病毒农作物；四是营养增强型农作物。l科学上引起的激烈争论：（1）基因转移对生态环境的潜在影响；（2）抗病毒和抗害虫农作物的负面影响；（3）植入基因对人类和动物健康的负面影响。l经济和社会原因：（1）国家之间的经济利益冲突；（2）各国之间的技术竟争；（3）消费者的经济利益；（4）消费者的文化背景和宗教信仰差异。第一、与世界情况相反，美国转基因农作物种植面积仍处在不断增长之中，比5年前增加24倍。第二、世界转基因农作物业已说服几乎所有的国家政府和世界组织支持这一正在激烈争议之中生物技术。第三、随着生物技术不断完善，数年后肯定会出现可以同时给农场主和消费者都带来巨大好处的新型转基因农作物品种。第四、世界各国相关法律强化对转基因农作物的管理，但并不是绝对禁止。一种植转基因玉米中色氨酸含量提高20，而色氨酸是人体必需氨基酸；转基因油菜籽不饱和脂肪酸含量明显增加，对心血管有利；转基因米，所含的维生素A比普通大米多23倍。推广这种大米，将有助于人们补充食物中维生素A的不足，尤其是对儿童，可以避免他们患眼盲症。而现在，全世界每年有50万儿童因维生素A缺乏而患病。2021/8/2550第一代金大米第一代金大米2021/8/25512021/8/25522021/8/25532021/8/2554人乳铁蛋白转基因牛人乳铁蛋白转基因牛2021/8/25552021/8/2556教材及推荐参考书教材及推荐参考书n1彭志英彭志英.食品生物技术食品生物技术.北京北京:中国轻工业出版中国轻工业出版社社,1999.n2 罗云波罗云波,等等.食品生物技术导论食品生物技术导论,北京北京:中国农业大学中国农业大学出版社出版社,2002.3 王岁楼王岁楼.食品生物技术食品生物技术.北京：海洋出社北京：海洋出社,1998.n4刘冬刘冬,等等.食品生物技术食品生物技术.北京：中国轻工业出版社，北京：中国轻工业出版社，2003.n5 瞿礼嘉瞿礼嘉,等等.现代生物技术导论现代生物技术导论.北京北京:高等教育出版高等教育出版社社,1999.n6 黄诗笺黄诗笺.现代生命科学概论现代生命科学概论.北京北京:高等教育出版社高等教育出版社施普林格出版社施普林格出版社,2001.