A. 食品生物技術是什麼
食品生物技術(foodbiotechnology)是生物技術在食品原料生產、加工和製造中的應用的一個學科。它包括了食品發酵和釀造等最古老的生物技術加工過程,也包括了應用現代生物技術來改良食品原料的加工品質的基因、生產高質量的農產品、製造食品添加劑、植物和動物細胞的培養以及與食品加工和製造相關的其他生物技術,如酶工程、蛋白質工程和酶分子的進化工程等
B. 簡述真核生物mRNA加工過程
(三)信使RNA:真核生物編碼蛋白質的基因以單個基因為轉錄單位,但有內含子,需切除。信使RNA的原初轉錄產物是分子量很大的前體,在核內加工時形成大小不等的中間物,稱為核內不均一RNA(hnRNA)。其加工過程包括:
1.5』端加帽子:在轉錄的早期或轉錄終止前已經形成。首先從5』端脫去一個磷酸,再與GTP生成5』,5』三磷酸相連的鍵,最後以S-腺苷甲硫氨酸進行甲基化,形成帽子結構。帽子結構有多種,起識別和穩定作用。
2. 3』端加尾:在核內完成。先由RNA酶III在3』端切斷,再由多聚腺苷酸聚合酶加尾。尾與通過核膜有關,還可防止核酸外切酶降解。
3. 內部甲基化:主要是6-甲基腺嘌呤,在hnRNA中已經存在。可能對前體的加工起識別作用。
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C. 生物製造體現在哪些方面
生物製造是指將生物科學和工程學的成果應用於工業製造領域,以可再生生物質資源為原料,開發新產品的製造路線,大規模生產人類所需的化學品和高分子材料等。生物製造是基因技術的具體產品應用和工業規模生產,包括生物製造的新產品、新工藝、新技術。生物製造體現在三個方面,即仿生設計、生物製造工程和生物過程加工工程。
1、仿生設計
仿生設計或仿生學是借鑒生物的某些特殊的功能,改善機器設計。研究生物、模仿生物的各種特徵,生物的自組織、自生長、自生成、遺傳等許多特性和規律,啟迪製造,形成新的製造技術原理。這些仿生原理在製造技術上的應用將促進製造技術的變革。
2、生物製造工程
上世紀末美國提出組織工程,將細胞加工製造成材料和組織,其應用包括醫療設備、整形植入物、組織工程化的修復物、人工器官等。從製造科學的角度看,組織器官就是各種功能細胞按特定結構裝配成的復雜機器。將細胞在三維空間中精確定位、排列和組裝,製造出人體組織的雛形,在三維支架上對其進行培養,最終發育成具有生命功能的組織結構。這是製造科學與技術發展的嶄新方向。針對生物醫學的應用,生物製造工程可以按照加工材料的生物學特性分為四個層次,四個層次所需的製造技術難度逐次提高。
第一層次:使用不具備生物相容性的材料,製造個性化的組織或器官的模型,用於手術規劃、模擬以及假肢的輔助設計加工。
第二層次:使用較好的生物相容性但不具備生物可降解性的材料,在體內長期存在,製造的產品是可以替代組織或器官部分功能的人工器官或植入物。
第三層次:使用具有良好的生物相容性又具有生物可降解性的材料,在人體內逐漸被分化、分解、吸收並排出,主要是組織工程所需的各類具有特定形狀和結構的支架。用作細胞生長、組織再生的臨時性支架,輔助並促進器官組織的修復。
第四層次:使用活細胞作為加工製造的材料,製造出具有特定細胞空間分布結構的三維細胞堆,稱為類組織前體。研究內容包括人工支架的設計與製造、人工活性器官體外生物平台、器官再造的環境構建與控制等。利用微流輸送技術進行細胞和外基質仿生材料的人工構造以實現細胞和生命物質的:三維受控組裝。
3、生物加工工程
利用生物體的合成過程和生命機能、活動特性進行製造,包括化合物(葯物、食品、化學品、材料、能源)的制備、加工和信號檢測。
生物製造是近年來製造技術發展的新方向,美國在2020年製造技術的挑戰中將其列為11個主要方向之一,已經日益受到來自生物醫學、材料科學、製造科學領域的科學家們的認同和參與。國內已有多所大學和研究所開展了相關研究工作。
D. 簡述真核生物mRNA與tRNA的轉錄後加工過程
mRNA轉錄加工
【加帽】
即在mRNA的5'-端加上m7GTP的結構。此過程發生在細胞核內,即對HnRNA進行加帽。加工過程首先是在磷酸酶的作用下,將5'-端的磷酸基水解,然後再加上鳥苷三磷酸,形成GpppN的結構,再對G進行甲基化。
【加尾】
這一過程也是細胞核內完成,首先由核酸外切酶切去3'-端一些過剩的核苷酸,然後再加入polyA。
【剪接】
真核生物中的結構基因基本上都是斷裂基因。結構基因中能夠指導多肽鏈合成的編碼順序被稱為外顯子,而不能指導多肽鏈合成的非編碼順序就被稱為內含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA參與構成的核蛋白體參加,通過形成套索狀結構而將內含子切除掉。
【內部甲基化】
由甲基化酶催化,對某些鹼基進行甲基化處理。
折疊編輯本段tRNA轉錄加工
主要加工方式是切斷和鹼基修飾。
真核生物tRNA前體一般無生物學特性,需要進行加工修飾。加工過程包括:
(1)剪切和拼接
tRNA前體在tRNA剪切酶作用下,切成一定大小的分子。大腸桿菌RnaseP特異切割tRNA前體5′旁側序列,3′-核酸內切酶如RnaseF可將tRNA前體3′端一段序列切下來。RnaseD可水解3′端多餘核甘酸。剪切後的tRNA分子在拼接酶作用下,將成熟tRNA分子所需片斷拼接起來。
(2)稀有鹼基的生成
1)甲基化:例如在tRNA甲基轉移酶的催化下,某些嘌呤生成甲基嘌呤。
2)還原反應:某些尿嘧啶還原為雙氫尿嘧啶(DHU)。
3)核苷內的轉位反應:如尿嘧啶核苷轉位為假尿嘧啶核苷。
4)脫氨反應:某些腺苷酸脫氨成為次黃嘌呤(Ⅰ),次黃嘌呤是頗常見於tRNA中的稀有鹼基之一。
(3)加上CCA-OH3′-末端:在核苷酸轉移酶的作用下,在3′-末端刪去個別鹼基後,換上tRNA統一的CCA-3′-末端,完成柄環結構。
E. 什麼是食品生物技術
食品生物技術(food biotechnology)是生物技術在食品原料生產、加工和製造中的應用的一個學科。它包括了食品發酵和釀造等最古老的生物技術加工過程,也包括了應用現代生物技術來改良食品原料的加工品質的基因、生產高質量的農產品、製造食品添加劑、植物和動物細胞的培養以及與食品加工和製造相關的其他生物技術,如酶工程、蛋白質工程和酶分子的進化工程等。
F. 真核生物mRNA加工主要包括哪些步驟
真核生物mRNA加工主要包括哪些步驟
真核生物 一核糖體RNA:基因拷貝數多,在幾十到幾千之間。基因成簇排列在一起,由RNA聚合酶I轉錄生成一個較長的前體,哺乳動物為45S。核仁是rRNA合成與核糖體亞基生物合成的場所。RNA酶III等核酸內切酶在加工中起重要作用。5SRNA基因也是成簇排列的,由RNA聚合酶III轉錄,經加工參與構成大亞基。核糖體RNA可被甲基化,主要在核苷2』羥基,比原核生物甲基化程度高。多數核糖體RNA沒有內含子,有些有內含子但不轉錄。 二轉運RNA:由RNA聚合酶III轉錄,加工與原核相似,但3』端的CCA都是後加的,還有2』-O-甲基核糖。 三信使RNA:真核生物編碼蛋白質的基因以單個基因為轉錄單位,但有內含子,需切除。信使RNA的原初轉錄產物是分子量很大的前體,在核內加工時形成大小不等的中間物,稱為核內不均一RNA(hnRNA)。其加工過程包括: 1.5』端加帽子:在轉錄的早期或轉錄終止前已經形成。首先從5』端脫去一個磷酸,再與GTP生成5』,5』三磷酸相連的鍵,最後以S-腺苷甲硫氨酸進行甲基化,形成帽子結構。帽子結構有多種,起識別和穩定作用。 2. 3』端加尾:在核內完成。先由RNA酶III在3』端切斷,再由多聚腺苷酸聚合酶加尾。尾與通過核膜有關,還可防止核酸外切酶降解。 3. 內部甲基化:主要是6-甲基腺嘌呤,在hnRNA中已經存在。可能對前體的加工起識別作用。 三、RNA的拼接 一轉運RNA的拼接:由酶催化,酶識別共同的二級結構,而不是序列。通常內含子插入到靠近反密碼子處,與反密碼子配對,取代反密碼子環。第一步由內切酶切除插入序列,不需ATP;第二步由RNA連接酶連接,需要ATP。 二四膜蟲核糖體RNA的拼接:某些四膜蟲26S核糖體RNA基因中有一個內含子,其拼接只需一價和二價陽離子及鳥苷酸或鳥苷存在即可自發進行。其實質是磷酸酯的轉移反應,鳥苷酸起輔助因子的作用,提供游離3』羥基。 三信使RNA:真核生物編碼蛋白質的核基因的內含子屬於第二類內含子,左端為GT,右端為AG。先在左端切開,產生的5』末端與3』端上游形成5』,2』-磷酸二酯鍵,構成套索結構。然後內含子右端切開,兩個外顯子連接起來。通過不同的拼接方式,可形成不同的信使RNA。
G. mRNA前體的加工過程有哪些步驟
mRNA前體的加工過程有哪些步驟:
原核生物轉錄作用生成的mRNA屬於多順反子mRNA,即由操縱子機制控制生成的一條mRNA可編碼幾種不同的蛋白質。原核生物轉錄生成的初級轉錄本mRNA不需經過復雜的加工過程即可表現功能,惟一的加工過程是多順反子mRNA在RnaseⅢ的催化下裂解為單個的順反子。
真核生物轉錄生成的是單順反子mRNA,其前體是非均一RNA(hnRNA)。hnRNA加工過程包括。
剪接
真核生物的基因是一種斷裂基因,即其結構基因由若干編碼序列和非編碼序相間排列而成,其中為蛋白質編碼的可轉錄序列稱為外顯子,不為蛋白質編碼的可轉錄序列為內含子。轉錄合成的hnRNA需經過剪接、切掉內含子部分,然後再將外顯子部分拼接起來。該過程有多種酶活性物質(包括snRNA)參與。
′末端加「帽」
真核細胞成熟mRNA的5′末端均有一個特殊的結構,即m7Gpp-pmnNp,稱為「帽」。帽的生成是在細胞核內進行的,但胞漿中也有酶體系,動物病毒mRNA加帽過程就是在宿主細胞的胞漿內進行的。
′末端加「尾」
mRNA前體分子的3′末端有一段保守序列,由特異的核酸內切酶切去多餘的核苷酸,然後在多聚A聚合酶的催化下,由ATP聚合生成多聚A尾。該反應在核內發生,在胞漿中也可繼續進行。
鹼基修飾
mRNA分子中有少量稀有鹼基(如甲基化鹼基)是在轉錄後經化學修飾(如甲基化)而形成的。
選擇性加工
某些MRNA前體含有多個3『剪切位點和多聚腺苷酸化位點,因此利用這些選擇性位點可產生具有不同3'端非編碼區或者具有不同編碼能力的RNA產物。通過可變剪接途徑可以挑先最保留在MRNA中的外顯子,結果單個基因可以合成多種不同的蛋白質。
RNA編輯
在合成並經RNA編輯加工之後,MRNA分子的序列可以發生改變。個別核苷酸可以被置換,添加或者刪除。編輯過的MRNA翻譯產生了較短脫脂基蛋白B48,由於基缺少一個結合受體的蛋白結構域,因此功能受限。還有好多其他編輯的例子,陣錐蟲線粒體MRNA發生RNA編輯,使得最終MRNA中一半以上的尿嘧啶都獲自編輯過程。
H. 生物製造原理
生物製造原理:實際上是指以生物體機能進行大規模物質加工與物質轉化、為社會發展提供工業商品的新行業,是以微生物細胞或以酶蛋白為催化劑進行化學品合成、或以生物質為原料轉化合成能源化學品與材料,促使能源與化學品脫離石油化學工業路線的新模式,主要表現為先進發酵工程、現代酶工程、生物煉制、生物過程工程等新技術的發明與應用,具有低碳循環、綠色清潔等典型特徵。
它是以生物體機能進行大規模物質加工與物質轉化、為社會發展提供工業商品的新行業。
真正意義上的生物製造工程的概念是隨著製造業尤其是快速原型技術在生物醫學中應用的日漸深入,而逐漸明確起來。
從生命的機械觀這樣一個樸素、明確而簡單的概念出發,生物製造可以描述為「所有生命現象均可用物理和化學的詞彙來解釋」。
而其哲學理念上可以從「生命完全只是物理化學的產物」這個角度出發,描述為:任何復雜的生命現象都可以用物理、化學的理論和方法在人工條件下再現,組織和器官是可以人工製造的。但是需要明確的是生物體製造不是製造生命,它並不涉及生命起源的問題,而是用有活性的單元和有生命的單元去「組裝」成具有實用功能的組織、器官和仿生產品。
但同時生物製造工程也遇到很多困難,特別是細胞組裝對細胞生物學與細胞工程學提出了嚴峻的挑戰。
I. 真核生物rrna前體加工過程
原核生物rRNA前體的加工:特定鹼基處甲基化、特定位點切割、核酸酶處理等.
真核生物rRNA前體的加工:也是甲基化、切割.
原核生物tRNA前體的加工:切斷和修剪、3『端加CCA、修飾和異構.
真核生物tRNA前體的加工:切割、核酸酶處理等.
總的看來,雖然四者結構不同,但加工的主要方式類似:甲基化、切割、核酸酶處理、修飾、異構等.
J. 簡述真核生物RNA的加工過程。(包括tRNA,rRNA,mRNA)
先在細胞核內進行轉錄得到mRNA,mRNA通過核孔進入細胞質,這時rRNA.tRNA也在細胞核內的DNA上轉錄出來,rRNA也與蛋白質結合就形成核糖體,它們都是在細胞核內完成的