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生物食品（第1页）

生物食品

生物食品是指通过基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等生物技术和方法生产：的食品。转基因食品是生物食品的组成部分。为了对生物食品有进一步的了解和认识，有必要介绍分子生物学的基础知识。

与生物食品有关的分子生物学基础知识，主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程几大部分。

基因工程与相关生物工程

基因工程（Geneengineering）的核心内容是以分子遗传学为基础，以DteologyofDNA）或称克隆技术（gteology）为手段，实现动物、植物、微生物等种之间的基因转移或DNA重组，获得目的基因，达到食品原料或食品微生物的改良。或者在此基础上，采用DNA分子克隆对蛋白质进行定位突（Sitedirectedmutagenesis）的所谓蛋白质工程（Proteinengineering），这对提高农作物营养价值及加工性能，具有重要的科学价值和应用前景。

这一新技术之所以列入当今世界七大高科技领域之一，它是在分子生物学、生物化学、应用微生物学、化学工程、发酵工程和电子计算机的最新科学成就基础上所形成的综合性学科，并广泛应用于食品、医药、化工、农业、环保、能源和国防等许多部门。其发展已日益显示其巨大的潜力，将为世界面临的蛋白质、能源、环保和癌症等问题的解决提供美好的前景。

细胞工程（eering）是指应用细胞生物学方法，按照人们预定的设计，有计划地改造遗传物质和细胞培养技术，包括细胞融合技术以及动物、植物大量控制性培养技术，实现对生物原料或品种的改良，生产各种工业品和保健食品的有效成分以及新型食品与食品添加剂。

酶工程（Enzymeengineering）指酶的活细胞产生的具有高度催化活性和高度专一性的生物催化剂。为了提高酶催化各种物质转化，以实现控制工程过程的能力，因此酶工程的主要内容是把游离酶固定化，称为固定化酶，把经过培养发酵产生的目的酶活力高峰时的整个微生物细胞再固定化，可直接应用于食品生产过程中物质的转化。

发酵工程（Fermentationengineering）是采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进入放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的食品或食品的功能成分。例如，改良面包酵母菌种是基因工程应用于食品工业中的第一个例子。原理是将具有较高活性的酶基因转移至面包酵母（Saycescercvisiae），便能使面包酵母显著地提高麦芽糖透性酶（maltosepermease）及麦芽糖酶（maltase）的活性，使面团发酵时产生大量的C02，形成膨发性能良好的面团，从而提高面包质量和生产效率。

基因的本质

早在1865年，奥地利修道士格里哥尔·孟德尔（GregorMendal）就用庭院种植的豌豆（Pisumsativum）做过8年的育种研究。通过杂交育种观察遗传因子由亲代传至子代，第一子代不显示亲代的特征，可能在第二子代显示出来，第一子代隐藏的亲代性状称为“隐性”。研究认为，遗传性状由一对遗传因子所决定，称为孟德尔遗传规律。

1909年，托马斯·亨特·摩根（ThomasHuntMan）从饲育的成千个红眼的果蝇中发现有白眼的雄性果蝇，首次提出突变（Mutation）的概念，由于突变导致物种的变异，突变这一概念对遗传学的发展十分重要。1911年，丹麦人约翰逊（W．Johanssen）把遗传因子重新命名为基因（Gene）。1926年摩根出版了《基因论》一书，创立了基因学说，认为基因是控制性状表现的遗传基础，呈线状排列于染色体上。基因学说的最大贡献是把决定性状的基因确切地落实到染色体上，它存在于细胞核染色体中。

1943年，O．T．Avery等研究证实转化因子是DNA。基因的本质是DNA，基因存在于细胞染色体上，DNA是遗传物质，DNA大分子中蕴藏着成百上千个基因，基因决定蛋白质结构及性状。基因是具有生物学功能的DNA分子中一个片断，是一个分子遗传的功能单位。

1、DNA结构与功能

1953年，美国遗传学家华生（J．D．Watson）和英国生物化学家克里克（F．H．C．CriA品状的X-射线衍射结构分析，在英国《自然》杂志上发表《DNA的结构》一文，提出了DNA双螺旋结构模型，首次阐明了DNA结构与功能，为遗传信息的贮存、传递和利用提供了科学依据，创立了现代分子遗传学。DNA双螺旋结构模型的提出，为分子生物学的诞生和发展奠定了理论基础。

DNA的生物学功能为：

（1）DNA分子能自我复制

生命物质与非生命物质的主要区别在于自我复制和繁殖能力，并将遗传信息传递到子代。根据DNA双螺旋结构模型，在两条多聚核苷酸链中，任何一条都可作为另一条生物合成的模板，经过自我复制出来的每一个DNA分子都包含一条原来分子中的“旧”链和“新”链，原来DNA分子中的一条链被保留下来，这种复制一般称为半保留复制（Semiservativerepli）。

这种把亲代的遗传信息传递到子代，其遗传基因再进一步通过转录、翻译，最终生物合成的蛋白质结构及特征保留了亲代的特征，称为分子遗传。

（2）DNA是遗传基因的载体

其相对分子质量很大，可以大至数10万u（道尔顿），DNA是由两条多聚核甘酸链组成，每一条链山众多核苷酸通过磷酸二酯键连接而成。一个核苷酸由1分子脱氧核糖、1个磷酸基和4种碱基（腺嘌呤A、胞嘧啶C、鸟嘌岭G、胸腺嘌呤T）中的任一种组合而成。这种生物大分子，由于碱基种类的不同和排列方式的差异，可容纳大量基因信息，例如一种微小的细菌DNA可蕴藏数千个基因，可复制、转录、翻译和合成数千个结构与特性不同的蛋白质。