摘要:現(xiàn)代生物學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展,對(duì)基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等現(xiàn)代生物技術(shù)工程產(chǎn)生重要影響,其在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣。本文闡述了基因工程、細(xì)胞工程、酶工程等現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵業(yè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:生物技術(shù);基因工程;細(xì)胞工程

現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,成就非凡,推動(dòng)著科學(xué)的進(jìn)步,促進(jìn)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,改變著人類的生活與思維,影響著人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程?，F(xiàn)代生物技術(shù)的成果越來越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、能源、化工、輕工和環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域。生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)革命的核心內(nèi)容,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益及潛在的生產(chǎn)力。專家預(yù)測(cè),到2010～2020年,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將逐步成為世界經(jīng)濟(jì)體系的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ),利用生物機(jī)體、生物系統(tǒng)創(chuàng)造新物種,并與工程原理相結(jié)合加工生產(chǎn)生物制品的綜合性科學(xué)技術(shù)。現(xiàn)代生物技術(shù)則包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等領(lǐng)域。在我國(guó)的食品工業(yè)中,生物技術(shù)工業(yè)化產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比重;近年,酒類和新型發(fā)酵產(chǎn)品以及釀造產(chǎn)品的產(chǎn)值占食品工業(yè)總產(chǎn)值的17%。現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵領(lǐng)域中有廣闊市場(chǎng)和發(fā)展前景,本文主要闡述現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用。

一、基因工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用

基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容,采用類似工程設(shè)計(jì)的方法,按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進(jìn)行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,進(jìn)行無性繁殖,并使目的基因在受體細(xì)胞中高速表達(dá),產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類型。

發(fā)酵工業(yè)的關(guān)鍵是優(yōu)良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質(zhì)體融合等傳統(tǒng)方法外,還可與基因工程結(jié)合,進(jìn)行改造生產(chǎn)菌種。

摘要:現(xiàn)代生物學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展,對(duì)基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等現(xiàn)代生物技術(shù)工程產(chǎn)生重要影響,其在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣。本文闡述了基因工程、細(xì)胞工程、酶工程等現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵業(yè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:生物技術(shù);基因工程;細(xì)胞工程

現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,成就非凡,推動(dòng)著科學(xué)的進(jìn)步,促進(jìn)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,改變著人類的生活與思維,影響著人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程?，F(xiàn)代生物技術(shù)的成果越來越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、能源、化工、輕工和環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域。生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)革命的核心內(nèi)容,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益及潛在的生產(chǎn)力。專家預(yù)測(cè),到2010～2020年,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將逐步成為世界經(jīng)濟(jì)體系的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ),利用生物機(jī)體、生物系統(tǒng)創(chuàng)造新物種,并與工程原理相結(jié)合加工生產(chǎn)生物制品的綜合性科學(xué)技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)則包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等領(lǐng)域。在我國(guó)的食品工業(yè)中,生物技術(shù)工業(yè)化產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比重;近年,酒類和新型發(fā)酵產(chǎn)品以及釀造產(chǎn)品的產(chǎn)值占食品工業(yè)總產(chǎn)值的17%?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵領(lǐng)域中有廣闊市場(chǎng)和發(fā)展前景,本文主要闡述現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用。

一、基因工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用

基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容,采用類似工程設(shè)計(jì)的方法,按照人類的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進(jìn)行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,進(jìn)行無性繁殖,并使目的基因在受體細(xì)胞中高速表達(dá),產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類型。

發(fā)酵工業(yè)的關(guān)鍵是優(yōu)良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質(zhì)體融合等傳統(tǒng)方法外,還可與基因工程結(jié)合,進(jìn)行改造生產(chǎn)菌種。

一、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革

（一）調(diào)整實(shí)驗(yàn)課與理論課的設(shè)置

根據(jù)課程的需要，申請(qǐng)加大了試驗(yàn)課的課時(shí)數(shù)，加開了基因組DNA提取和RNA提取及RT-PCR試驗(yàn)和體外重組轉(zhuǎn)化試驗(yàn)，使學(xué)生完全接觸到了分子生物學(xué)中的基本操作技術(shù)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)就可以獨(dú)立的進(jìn)行相關(guān)的研究。為了使理論緊密聯(lián)系實(shí)踐，加深對(duì)基因工程技術(shù)的深刻理解，我們根據(jù)基因工程課程內(nèi)容，每一單元授課完畢后安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課。調(diào)整后的課程安排對(duì)同學(xué)們加深技術(shù)理解起到了重要輔助作用。比如質(zhì)粒載體講完后安排了質(zhì)粒提取和酶切實(shí)驗(yàn)。核酸提取技術(shù)講完后安排了大分子DNA提取和RNA提取實(shí)驗(yàn)等。每講授完一門基因工程常用技術(shù)即設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)。這樣理論緊密聯(lián)系實(shí)踐的課程設(shè)置，極大加深了學(xué)生對(duì)課堂授課內(nèi)容的印象，學(xué)習(xí)興趣日漸濃厚，實(shí)驗(yàn)課動(dòng)手操作的主動(dòng)性較初始明顯增強(qiáng)。此外，前期基因工程教學(xué)中由于時(shí)間限制，往往分大組實(shí)驗(yàn)，不能保證每個(gè)學(xué)生都能參與試驗(yàn)，課時(shí)調(diào)整后，加了實(shí)驗(yàn)考核環(huán)節(jié)，要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生必須親自操作，從而保證每個(gè)人都能掌握基本的操作技能，同時(shí)加深理解理論課內(nèi)容，這在后期的課程結(jié)課考試時(shí)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)尤其與試驗(yàn)相關(guān)的部分內(nèi)容的掌握方面效果非常明顯。

（二）設(shè)立綜合大實(shí)驗(yàn)

為了使學(xué)生能夠更清晰的了解和掌握基因工程的基本路線，依據(jù)基因工程的基本操作步驟，在學(xué)生畢業(yè)前的第六學(xué)期，開設(shè)了以重組體的構(gòu)建、轉(zhuǎn)化、篩選和檢測(cè)以及誘導(dǎo)表達(dá)為主線的基因工程綜合大實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生整體實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?shí)驗(yàn)中包括目的基因的分離、質(zhì)粒提取，酶切、目的基因片段的回收等實(shí)驗(yàn)操作。通過這一連續(xù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能夠掌握基因工程的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，且對(duì)基因工程基本操作路線有了整體的認(rèn)識(shí)和把握。這一整套試驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和解決的能力，且能加深理論知識(shí)的掌握。根據(jù)理論知識(shí)調(diào)整試驗(yàn)的體系，可以加深理論知識(shí)的理解同時(shí)，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。根據(jù)學(xué)生的反饋，綜合大實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問題解決問題的能力，提高了學(xué)生對(duì)基因工程課程的熱情和興趣;很多學(xué)生因?yàn)樵谠撜n程教學(xué)中對(duì)基因工程相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)容產(chǎn)生了濃厚興趣，在課外參加了相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目取得了預(yù)期的教學(xué)效果。

二、理論內(nèi)容及講課方法的改革

摘要：生物工程是以生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，加上電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)行操縱，改變生物的性狀，使生物產(chǎn)生對(duì)人類有用的代謝產(chǎn)物的一門技術(shù)。生物工程的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及食用、藥用、軍事、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。對(duì)我們現(xiàn)在面臨的許多問題，如環(huán)境污染、身體健康、資源短缺等都有著很好的解決辦法，生物工程技術(shù)的發(fā)展對(duì)一個(gè)國(guó)家的發(fā)展也起著至關(guān)重要的作用，重點(diǎn)針對(duì)我國(guó)生物工程技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：生物工程技術(shù)；進(jìn)展；現(xiàn)狀

生物工程包括基因工程、細(xì)胞工程、微生物工程發(fā)酵工程、酶工程和生物反應(yīng)器工程。在這五大領(lǐng)域中，基因工程是根據(jù)人類的需要對(duì)DNA進(jìn)行設(shè)計(jì)，使生物表現(xiàn)出新的性狀。細(xì)胞工程是根據(jù)遺傳需要進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。酶工程利用生物反應(yīng)裝置，產(chǎn)生人類所需要的產(chǎn)品。近年來，生物工程在農(nóng)學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面都有新的收獲，這些收獲離不開我國(guó)科技工作者的努力，他們充分發(fā)揮了自己的潛力，為人們提供了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1生物工程技術(shù)在農(nóng)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展

1.1改良種子的蛋白質(zhì)儲(chǔ)量

生物工程技術(shù)近幾年來發(fā)展迅速，可利用生物工程技術(shù)提高農(nóng)作物中蛋白質(zhì)的含量，在農(nóng)業(yè)中廣泛運(yùn)用，顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)效益，比如，單雙子葉植物中的氨基酸含量不同，雙子葉植物的賴氨酸含量高，甲硫氨酸的含量不足，而單子葉植物恰恰相反。利用基因工程將二者的蛋白質(zhì)基因互換，能夠提高單雙子葉蛋白質(zhì)的豐富程度，使二者營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更豐富。利用我國(guó)豐富的衍生資源，尋找氨基酸蛋白質(zhì)含量豐富的植物，通過人工改造和合成，將基因轉(zhuǎn)移到需要改進(jìn)的植物中去。

摘要:在生物工程專業(yè)教學(xué)中,將“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”“基因工程實(shí)驗(yàn)”和“微生物遺傳育種實(shí)驗(yàn)”等多門實(shí)驗(yàn)課程有機(jī)地統(tǒng)一成一體,整合為更具連貫性、系統(tǒng)性和設(shè)計(jì)性的綜合性實(shí)驗(yàn)———生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn).改革后的課程在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立實(shí)踐和綜合創(chuàng)新能力及科研興趣方面,取得了很好的實(shí)踐效果.

關(guān)鍵詞:生物工程;實(shí)驗(yàn)教學(xué);質(zhì)量工程項(xiàng)目;實(shí)踐體系

分子生物學(xué)以遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)等為基礎(chǔ),從分子水平揭示生命現(xiàn)象,是生命科學(xué)的核心,已成為當(dāng)今世界的一個(gè)主干學(xué)科.基因工程是分子生物學(xué)的工程應(yīng)用,是以分子生物學(xué)為基礎(chǔ),對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行工程改造的新興技術(shù)學(xué)科.分子生物學(xué)和基因工程是生命科學(xué)最重要、發(fā)展最快的領(lǐng)域,在醫(yī)療、制藥、食品、農(nóng)業(yè)、化工、環(huán)境保護(hù)和能源等行業(yè),已經(jīng)、正在并將繼續(xù)產(chǎn)生巨大的效益.例如:基因工程已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制藥產(chǎn)業(yè),用于藥物和疫苗等的研發(fā)、改造和生產(chǎn),在人類健康領(lǐng)域發(fā)揮巨大推動(dòng)力;植物基因工程在作物育種中,對(duì)提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性等方面有重要作用[1].以基因工程為核心的生物技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù),生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)正在成為許多國(guó)家的戰(zhàn)略性新興支柱產(chǎn)業(yè).生物工程專業(yè)在這些領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展和就業(yè)前景,相應(yīng)地也需要以基因工程為主干內(nèi)容的生物工程上游技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)不斷改革發(fā)展,從而更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,以適應(yīng)不斷創(chuàng)新發(fā)展的生物工程和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求[2].

1改革的必要性

1．1生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)概述.生物工程是以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),綜合基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)手段而成的,實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性極強(qiáng),因此必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),以提高教學(xué)質(zhì)量[3G4].教育部高等學(xué)校生物科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)分別在«生物工程專業(yè)規(guī)范»(2006年)[5]和«生物工程專業(yè)介紹»(2011年)中將“分子生物學(xué)與基因工程實(shí)驗(yàn)”列為核心實(shí)驗(yàn)課程,在生命科學(xué)另外2個(gè)本科專業(yè)(生物科學(xué)專業(yè)、生物技術(shù)專業(yè))也被列為核心實(shí)驗(yàn)課程.國(guó)內(nèi)外不同大學(xué)的生物類學(xué)科都開設(shè)了分子生物學(xué)與基因工程實(shí)驗(yàn)課程.分子生物學(xué)和基因工程作為生命科學(xué)發(fā)展的最前沿,研究技術(shù)和研究成果日新月異,國(guó)內(nèi)很多高校都在對(duì)相應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方法進(jìn)行改革.復(fù)旦大學(xué)的基因工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不但包括原核生物,也包括哺乳動(dòng)物細(xì)胞系,并加入基因可變剪接、功能分析和表達(dá)水平定量分析等內(nèi)容,不但將較新的技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué),同時(shí)也讓學(xué)生對(duì)于基因工程過程有更全面的理解,并激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和科研興趣[6].湖南師范大學(xué)的袁婺洲等利用自身科研平臺(tái),將制作轉(zhuǎn)基因斑馬魚引入基因工程實(shí)驗(yàn)課,從通過進(jìn)行動(dòng)物表達(dá)載體構(gòu)建和通過顯微注射進(jìn)行轉(zhuǎn)基因,到篩選和鑒定轉(zhuǎn)基因或嵌合體后代,讓學(xué)生系統(tǒng)理解完整的動(dòng)物基因工程流程[7].內(nèi)蒙古的林曉飛等,在基因工程實(shí)驗(yàn)中加入制作轉(zhuǎn)基因擬南芥的內(nèi)容[8].這些教學(xué)改革注重綜合性和創(chuàng)新性,結(jié)合科技發(fā)展前沿研究成果,教學(xué)成效較好.廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院自2003年起,開始在生物工程專業(yè)開設(shè)基因工程實(shí)驗(yàn).為了對(duì)接生物技術(shù)產(chǎn)業(yè),廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院首創(chuàng)性地提出了生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革方案,設(shè)置了生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)、生物工程中游技術(shù)實(shí)驗(yàn)和生物工程下游技術(shù)實(shí)驗(yàn),整合取代原有的實(shí)驗(yàn).該方案于2005年4月通過了廣州大學(xué)教務(wù)處組織的“生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)體系改革”論證,2名全國(guó)高校生物科學(xué)與工程教指委成員參加了論證.隨后,陸續(xù)為生物類不同專業(yè)開設(shè)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程,包括生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)(生物工程專業(yè),64學(xué)時(shí))、現(xiàn)代生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)(生物技術(shù)專業(yè),48學(xué)時(shí))、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)(生物科學(xué)專業(yè)32學(xué)時(shí)).其中,后2門實(shí)驗(yàn)課程是從生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)中精選的與專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)將“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”“基因工程實(shí)驗(yàn)”及“微生物遺傳育種實(shí)驗(yàn)”等多門實(shí)驗(yàn)課程,有機(jī)地統(tǒng)一成一體[9].將這些實(shí)驗(yàn)課程整合成若干項(xiàng)基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn),形成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,既能節(jié)約成本,又能使學(xué)生更加系統(tǒng)地掌握實(shí)驗(yàn)的基本技術(shù).實(shí)驗(yàn)技術(shù)也更加接近本學(xué)科的前沿,包括:感受態(tài)細(xì)胞的制備和轉(zhuǎn)化;轉(zhuǎn)化子的篩選;DNA和RNA的提取;基因表達(dá)的RTGPCR分析;質(zhì)粒的提取、酶切和凝膠電泳;多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR);PCR產(chǎn)物的純化、克隆和轉(zhuǎn)化;轉(zhuǎn)化子的鑒定等.實(shí)驗(yàn)上一環(huán)扣一環(huán),前一次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是后一次實(shí)驗(yàn)的材料.所以學(xué)生對(duì)待每次實(shí)驗(yàn),都必須小心謹(jǐn)慎,課前需認(rèn)真預(yù)習(xí),實(shí)驗(yàn)需嚴(yán)格操作,學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和科研態(tài)度明顯改善.通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生可系統(tǒng)掌握很多分子生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù),包括:DNA、RNA提取和質(zhì)量分析;DNA的限制性酶切和目的片段的分離;質(zhì)粒的擴(kuò)增和提取等.這些基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)將為后續(xù)的基因工程等實(shí)驗(yàn)課程奠定良好基礎(chǔ).在基因工程和微生物遺傳育種實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面,始終圍繞本實(shí)驗(yàn)室研究較多的蛋白質(zhì)(如擬南芥生長(zhǎng)素反應(yīng)因子8或鈣調(diào)素5的生物工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)而展開,從蛋白質(zhì)的編碼基因著手,利用PCR擴(kuò)增該基因,將該基因克隆于適合在受體菌中表達(dá)的載體,并將表達(dá)載體導(dǎo)入到受體菌,然后利用表型、選擇標(biāo)記或者分子標(biāo)記進(jìn)行轉(zhuǎn)基因后代的篩選和鑒定.學(xué)生通過實(shí)驗(yàn),可清晰掌握上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)的精髓.以此為基礎(chǔ),田長(zhǎng)恩主編的«生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)»,作為“十一五”國(guó)家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目———應(yīng)用生物技術(shù)大系系列圖書在科學(xué)出版社出版[10].1．2目前生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)的問題及改革設(shè)想.盡管如此,目前的生物工程上游技術(shù)實(shí)驗(yàn)尚存在一些問題.首先,在初步建立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系中,使用擬南芥生長(zhǎng)素反應(yīng)因子8基因的片段作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,盡管可方便基因克隆和鑒定,但卻無法通過方便的RTGPCR和表型觀察分析其表達(dá)情況.在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系中,用擬南芥鈣調(diào)素5基因作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,既可方便基因克隆和鑒定,也可用RTGPCR分析其表達(dá),但卻無法方便地進(jìn)行表型觀察.因此,找到一個(gè)方便觀察表型的基因十分重要.綠色熒光蛋白基因分子不大,其編碼蛋白在藍(lán)光下具有綠色熒光,觀察十分方便,設(shè)備要求簡(jiǎn)單.故本研究在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?yōu)化中首先構(gòu)建方便遺傳操作和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物觀察的、載有綠色熒光蛋白基因的表達(dá)載體,轉(zhuǎn)化、鑒定獲得轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白基因的大腸桿菌,用于實(shí)驗(yàn)教學(xué).其次,原實(shí)驗(yàn)課程主要內(nèi)容包括原核表達(dá)質(zhì)粒的構(gòu)建、大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備和轉(zhuǎn)化,以及對(duì)受體菌的篩選和鑒定,均是原核生物基因工程的內(nèi)容,而沒有包括真核生物基因工程的內(nèi)容.因此,在對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化過程中,加入高等植物的基因工程,利用原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化,將綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入水稻,構(gòu)建外源目的基因的瞬時(shí)表達(dá)體系,并對(duì)目的基因的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行鑒定,利用熒光顯微鏡表型直觀觀察綠色熒光.再次,實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式也可進(jìn)一步優(yōu)化.目前除最后一次為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)外,本課程大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式較為傳統(tǒng),學(xué)生參與文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、預(yù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不夠,造成部分學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng),機(jī)械重復(fù)實(shí)驗(yàn)方案,求知欲不強(qiáng),學(xué)習(xí)主動(dòng)性未能充分發(fā)揮,影響學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)和基因工程相關(guān)學(xué)科理論知識(shí)的掌握和對(duì)實(shí)驗(yàn)整體技術(shù)路線和原理的理解,造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠性和科學(xué)性理解不夠,解決問題能力和數(shù)據(jù)分析能力較差.

2改革內(nèi)容

摘要:近年來，隨著科技的快速創(chuàng)新與發(fā)展，產(chǎn)生了諸多的新型技術(shù)，生物工程技術(shù)作為其中之一，當(dāng)前在各個(gè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，尤其是在食品領(lǐng)域中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，為食品生產(chǎn)制作提供了巨大的便利，推動(dòng)了生產(chǎn)力的提升，促進(jìn)了食品行業(yè)的快速發(fā)展?；诖?，本文首先分析了生物工程技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值;其次著重探討了生物工程技術(shù)在食品領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:生物工程技術(shù);食品領(lǐng)域;應(yīng)用;探討

在人們生活中，食品是必需品，是重要的能量來源。新時(shí)期，隨著人們的生活條件的不斷提升，對(duì)于食品質(zhì)量、種類提出了更高的要求。當(dāng)前傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)逐漸無法滿足食品領(lǐng)域發(fā)展需求，生物工程技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，為食品領(lǐng)域的發(fā)展帶來了契機(jī)。

一、生物工程技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值分析

(一)優(yōu)化和改善了食品原料性能。現(xiàn)階段，生物工程技術(shù)在食品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛應(yīng)用，極大的提升了食品生產(chǎn)、加工水平，同時(shí)也在一定程度上優(yōu)化了食品原料性能。以轉(zhuǎn)基因技術(shù)為例，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)重組轉(zhuǎn)化食品原料DNA，改良食品原料的性能，能夠達(dá)到更高的食品口感、質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。例如:以玉米為原材料的食品為例，應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行處理，改變其營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)及成分，改變過去單一的口味，使得玉米類食品具備更好的口感、柔軟度，同時(shí)要更好地保留了食品的原有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，進(jìn)而滿足消費(fèi)者對(duì)于食品的多元化需求。不僅如此，當(dāng)前轉(zhuǎn)基因技術(shù)在豆類食品生產(chǎn)加工中也有著較為廣泛的應(yīng)用，將轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于大豆油生產(chǎn)中，能夠提升其蛋白質(zhì)含量，科學(xué)調(diào)整酶比例，增加淀粉含量，使其具備更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，保證產(chǎn)品質(zhì)量。以防腐技術(shù)為例，在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛，在防腐技術(shù)的支撐下，延長(zhǎng)了食品的保鮮期，避免過早的損壞，不僅能夠保持原有的顏色，而且食品的口感及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也不會(huì)被破壞。(二)極大地豐富了食品的種類?，F(xiàn)階段，人們的生活條件顯著提升，對(duì)于食品的種類、顏色、質(zhì)量等方面的要求越來越高，為更好地滿足廣大消費(fèi)者的多元化需求，食品領(lǐng)域逐漸加強(qiáng)了對(duì)食品種類、功能等方面的研發(fā)。在過去的一段時(shí)間里，食品開發(fā)主要依靠的是分離提取技術(shù)先和化學(xué)合成技術(shù)，雖然在食品開發(fā)中起到了一定的效果，但是在功能性食品開發(fā)中卻具備較強(qiáng)的局限性，應(yīng)用效果較差。然而生物工程技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，使得食材配置更加的多元化，使得食品種類更加的豐富，這樣一來，就更好地滿足了廣大消費(fèi)者的需求，提升了食品企業(yè)的市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力。(三)提高了食品品質(zhì)。近年來，食品安全問題的頻頻發(fā)生，為人們敲響了警鐘，當(dāng)前人們?cè)絹碓街匾暿称焚|(zhì)量安全問題。在過去，食品生產(chǎn)大多依靠的人工和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)加工的，所應(yīng)用的技術(shù)及制作方法較為落后，整個(gè)生產(chǎn)過程由于受到環(huán)境、人為因素的影響，導(dǎo)致食品質(zhì)量得不到保障。將生物工程技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域中，能夠更好地保證食品質(zhì)量安全。以微生物發(fā)酵技術(shù)為例，在豆制品、面包、發(fā)酵飲料的生產(chǎn)制作中，均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這些發(fā)酵型食品，需要篩選并培養(yǎng)無害類生物菌群，借助發(fā)酵技術(shù)、基因改良技術(shù)，則能夠改善食品的pH值和水活性，阻礙腐敗微生物的生長(zhǎng)，促進(jìn)食品核苷酸和氨基酸等有益物質(zhì)的生成，使得食品具備更加良好的色澤及口感。

二、生物工程技術(shù)在食品領(lǐng)域中的具體應(yīng)用探討

我國(guó)生物制藥行業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)生物技術(shù)藥物的研究和開發(fā)起步較晚，公務(wù)員之家，全國(guó)公務(wù)員公同的天地直到年代初才開始將重組技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)上，但在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策特別是國(guó)家“”高技術(shù)計(jì)劃的大力支持下，使這一領(lǐng)域發(fā)展迅速，逐步縮短了與先進(jìn)國(guó)家的差距，產(chǎn)品從無到有，基本上做至了國(guó)外有的我國(guó)也有，目前己有種基因工程藥物和若干種疫苗批準(zhǔn)上市，另有十幾種基因工程藥物正在進(jìn)行臨床驗(yàn)證，還在研究中的藥物數(shù)十種。國(guó)產(chǎn)基因工程藥物的不斷開發(fā)生產(chǎn)和上市，打破了國(guó)外生物制品長(zhǎng)期壟斷中國(guó)臨床用藥的局面。目前，國(guó)產(chǎn)干擾素α的銷售市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過了進(jìn)口產(chǎn)品。我國(guó)首創(chuàng)的一種新型重組人γ干擾素并已具備向國(guó)外轉(zhuǎn)讓技術(shù)和承包工程的能力，新一代干擾素正在研制之中。

我國(guó)目前登記在冊(cè)的生物技術(shù)企業(yè)共有家，但其業(yè)務(wù)真正涉及到基因工程的企業(yè)只有家，其中已向上級(jí)部門申報(bào)基因藥物、并登記立項(xiàng)的企業(yè)只有家左右，而已經(jīng)取得生產(chǎn)生物基因工程藥物試產(chǎn)或生產(chǎn)批文的制藥企業(yè)僅為家。

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)生物藥品主要是基因乙肝疫苗、干擾素、白細(xì)胞介素⒉增白細(xì)胞、重組鏈激酶、重組表皮生長(zhǎng)因子等種基因工程藥物。組織溶纖原激活劑、白介素⒊重組人胰島素、尿激酶等十幾種多肽藥品還進(jìn)行臨床、Ⅱ期試驗(yàn)，單克隆抗體研制已由實(shí)驗(yàn)進(jìn)入臨床，型血友病基因治療已初步獲得臨床療效，遺傳病的基因診斷技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。重組凝乳酶等多種基因工程新藥正在進(jìn)行開發(fā)研究。根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，未來我國(guó)生物技術(shù)藥物年均增長(zhǎng)率不低于，到××年總產(chǎn)值可達(dá)億元人民幣，利潤(rùn)可達(dá)億元人民幣。

我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)雖然發(fā)展較快，但也存在著嚴(yán)重的問題，突出的問題表現(xiàn)在研制開發(fā)力量薄弱，技術(shù)水平落后項(xiàng)目重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重企業(yè)規(guī)模小，設(shè)備落后等幾個(gè)方面。目前國(guó)內(nèi)基因工程藥物大多數(shù)是仿制而來，國(guó)外研制一個(gè)新藥需要年的時(shí)間，平均花費(fèi)億美元，而我國(guó)仿制一個(gè)新藥只需幾百萬元人民幣，年左右時(shí)間再加上生物藥品的附加值相當(dāng)高，如診斷試劑成本僅十幾元，但市場(chǎng)上卻賣到一百多元，因此許多企業(yè)包括非制藥類企業(yè)紛紛上馬生物醫(yī)藥項(xiàng)目，造成了同一種產(chǎn)品多家生產(chǎn)的重復(fù)現(xiàn)象。我國(guó)生物技術(shù)制藥公司雖然已有多家，但真正取得基因工程藥物生產(chǎn)文號(hào)的不足家。全國(guó)生產(chǎn)基因工程藥物的公司總銷售額不及美國(guó)或日本一家中等公司的年產(chǎn)值。企業(yè)規(guī)模過小，無法形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

“入世”以來對(duì)我國(guó)生物制藥行業(yè)造成的沖擊

論文關(guān)鍵詞花色；基因工程；花色苷；植物色素

論文摘要基因工程在植物花色改良中正發(fā)揮著越來越來重要的作用，綜述了植物花色苷基因工程所采用的方法和策略，包括花色苷生物合成基因的分離克隆、基因的遺傳轉(zhuǎn)化和基因工程改良的基本策略。

利用基因工程改良花色是花卉分子育種的重要手段，不再受植物親緣關(guān)系的限制，花色改良的效果通過目測(cè)和少量輔助手段即可判斷[1]。花色苷是植物次生代謝過程中產(chǎn)生的黃酮類物質(zhì)，它是花色素與糖以糖苷鍵結(jié)合而成的一類化合物，廣泛存在于植物各組織細(xì)胞的細(xì)胞液中，使植物呈現(xiàn)從紅、紫到藍(lán)等的不同顏色[2]?；ㄉ盏纳锖铣赏緩绞潜蛔顬閺V泛而深入研究的植物次生代謝途徑，特別在主要模式植物中，已經(jīng)有了清楚的認(rèn)識(shí)[3]。許多花色苷生物合成途徑中的關(guān)鍵酶基因和調(diào)節(jié)基因均已經(jīng)從不同植物中克隆到[3，4]。轉(zhuǎn)基因花卉主要用于觀賞，易被公眾接受，具有傳統(tǒng)育種手段難以比擬的優(yōu)越性，必將給花色改良帶來革命性的影響，已成為當(dāng)前花卉育種研究的熱點(diǎn)。

1花色苷生物合成基因的分離和克隆

植物花色苷基因工程改良遵循一般植物基因工程規(guī)律，了解特定色素生物合成途徑、克隆關(guān)鍵酶的基因是植物花色基因工程改良理論依據(jù)和前提。首先是花色苷生物合成途徑基因的克隆，第1個(gè)被分離的花色苷合成酶基因是CHS基因，它是從歐芹（Petroselinumcnispum）懸浮細(xì)胞用差異雜交分離到的[5]；以后利用轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽、PCR擴(kuò)增、異源雜交、差異cDNA克隆、電子克隆、蛋白質(zhì)純化與差異篩選等方法分離克隆到了多個(gè)花色苷生物合成相關(guān)基因。花色苷的生物合成是從莽草酸代謝途徑合成苯丙氨酸和脂肪酸合成代謝合成丙二酰CoA開始，經(jīng)苯丙烷類途徑合成[6]。根據(jù)基因?qū)ㄉ丈锖铣傻淖饔每煞譃榻Y(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因[7]。結(jié)構(gòu)基因直接編碼花色苷生物合成途徑中的生物合成酶類，如PAL、4CL、CHS、CHI、F3H、DFR、F3′H、F3′5′H、ANS、3GT等基因；另一類是調(diào)節(jié)基因，它們調(diào)控花色苷生物合成基因的表達(dá)強(qiáng)度和模式，同時(shí)控制花色苷在時(shí)空上的變化，如AN1、AN2、JAFl3和AN11等[8]。

2基因遺傳轉(zhuǎn)化的方法

摘要：鉀離子通道是植物鉀離子吸收的重要途徑之一。近年來，已從多種植物或同種植物的不同組織器官中分離到多種鉀離子通道基因，包括內(nèi)向整流型鉀離子通道基因(如OsAKT1，DKT1，Ktrrl，KIll，KZM1，ZMK2等)和外向整流型鉀離子通道基因(如CORK，PTORK，STORK等)。文章分別從結(jié)構(gòu)、功能以及相關(guān)基因等三方面綜述了關(guān)于植物鉀離子通道的分子生物學(xué)研究進(jìn)展，并對(duì)應(yīng)用生物工程技術(shù)改良植物的鉀營(yíng)養(yǎng)性狀進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：鉀離子通道；結(jié)構(gòu)；基因

離子通道(ionchanne1)是跨膜蛋白，每個(gè)蛋白分子能以高達(dá)l08個(gè)／秒的速度進(jìn)行離子的被動(dòng)跨膜運(yùn)輸，離子在跨膜電化學(xué)勢(shì)梯度的作用下進(jìn)行的運(yùn)輸，不需要加入任何的自由能。一般來講，離子通道具有兩個(gè)顯著特征：

一是離子通道是門控的，即離子通道的活性由通道開或關(guān)兩種構(gòu)象所調(diào)節(jié)，并通過開關(guān)應(yīng)答相應(yīng)的信號(hào)。根據(jù)門控機(jī)制，離子通道可分為電壓門控、配體門控、壓力激活離子通道。

二是通道對(duì)離子的選擇性，離子通道對(duì)被轉(zhuǎn)運(yùn)離子的大小與電荷都有高度的選擇性。根據(jù)通道可通過的不同離子，可將離子通道分為鉀離子(potassiumion，K)通道、鈉離子(natriumion，Na)通道、鈣離子(calciumion，Ca2)通道等。其中，K通道是種類最多、家族最為多樣化的離子通道，根據(jù)其對(duì)電勢(shì)依賴性及離子流方向的不同，可把K通道分為兩類：①內(nèi)向整流型K通道(inwardrectifierKchannel；Kin)，②外向整流型K通道(outwardrectifierKhannel；Kout)。K是植物細(xì)胞中含量最為豐富的陽離子，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的唯一的一價(jià)陽離子，它在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著重要的作用，具有重要的生理功能。植物中可能存在K通道，這一點(diǎn)早在20世紀(jì)6o年代植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)界就有人提出，而一直到80年代才被Schroeder等人[23證實(shí)，他們利用膜片鉗(patchchmp)技術(shù)，首先在蠶豆(V／c／afaba)的保衛(wèi)細(xì)胞中檢測(cè)出了K通道鉀離子通道的結(jié)構(gòu)單個(gè)鉀離子通道是同源四聚體，4個(gè)亞基(subunit)對(duì)稱的圍成一個(gè)傳導(dǎo)離子的中央孔道(pore)，恰好讓單個(gè)K通過。對(duì)于不同的家族，4"亞基有不同數(shù)目的跨膜鏈(membrane。span。ningelement)組成。兩個(gè)跨膜鏈與它們之間的P回環(huán)(porehelixloop)是K通道結(jié)構(gòu)的標(biāo)志2TM／P)，不同家族的K通道都有這樣一個(gè)結(jié)目前從植物體中發(fā)現(xiàn)的K通道幾乎全是電壓門控型的，如保衛(wèi)細(xì)胞中的K外向整流通道等，其結(jié)構(gòu)模型如圖2一a所示。離子通透過程中離子的選擇性主要發(fā)生在狹窄的選擇性過濾器(selectivityfilter)中(圖2一b)，X射線晶體學(xué)顯示選擇性過濾器長(zhǎng)1．2nIll，孔徑約nIll，K鉀離子通道的作用.有關(guān)K通道在植物體內(nèi)的作用研究并不多。

從目前的結(jié)果來看，認(rèn)為主要是與K吸收和細(xì)胞中的信號(hào)傳遞(尤其是保衛(wèi)細(xì)胞)有關(guān)。小麥根細(xì)胞中過極化激活的選擇性內(nèi)流K通道的表觀平衡常數(shù)Km值為8．8mmol／L，與通常的低親和吸收系統(tǒng)Km值相似[。近年來，大量K通道基因的研究表明，K通道是植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)鉀離子的重要途徑之一。保衛(wèi)細(xì)胞中氣孔的開閉與其液泡中的K濃度有密切關(guān)系。質(zhì)膜去極化激活的K外向整流通道引起K外流，胞質(zhì)膨壓降低，導(dǎo)致氣孔的關(guān)閉。相反，質(zhì)膜上H．ATPase激活的超極化(hyperpolarization)促使內(nèi)向整流鉀離子通道(Kin)的打開，引起K的內(nèi)流，最終導(dǎo)致氣孔的張開鉀離子通道相關(guān)基因及其功能特征迄今，已從多種植物或同種植物的不同組織器官中分離得到多種K通道基因(圖3)，根據(jù)對(duì)其結(jié)構(gòu)功能和DNA序列的分析，可以把它們分為5個(gè)大組：工，Ⅱ，Ⅳ組基因?qū)儆趦?nèi)向整流型通道；m組屬于弱內(nèi)向整流型通道(weaklyinwardAKT1ArabidopsisKTransporter1)是第一個(gè)克隆到的植物K通道基因，采用酵母雙突變體互補(bǔ)法從擬南芥cDNA文庫中篩選出來cDNA序列分析表明，AKT1長(zhǎng)2649bp，其中的閱讀框?yàn)?517bp，編碼838個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，相對(duì)分子質(zhì)量約為95400Da。AKT1編碼的K通道，對(duì)K有極高的選擇性，其選擇性依次是K>Rb>>Na>Li。

摘要：鉀離子通道是植物鉀離子吸收的重要途徑之一。近年來，已從多種植物或同種植物的不同組織器官中分離到多種鉀離子通道基因，包括內(nèi)向整流型鉀離子通道基因(如OsAKT1，DKT1，Ktrrl，KIll，KZM1，ZMK2等)和外向整流型鉀離子通道基因(如CORK，PTORK，STORK等)。文章分別從結(jié)構(gòu)、功能以及相關(guān)基因等三方面綜述了關(guān)于植物鉀離子通道的分子生物學(xué)研究進(jìn)展，并對(duì)應(yīng)用生物工程技術(shù)改良植物的鉀營(yíng)養(yǎng)性狀進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：鉀離子通道；結(jié)構(gòu)；基因

離子通道(ionchanne1)是跨膜蛋白，每個(gè)蛋白分子能以高達(dá)l08個(gè)／秒的速度進(jìn)行離子的被動(dòng)跨膜運(yùn)輸，離子在跨膜電化學(xué)勢(shì)梯度的作用下進(jìn)行的運(yùn)輸，不需要加入任何的自由能。一般來講，離子通道具有兩個(gè)顯著特征：

一是離子通道是門控的，即離子通道的活性由通道開或關(guān)兩種構(gòu)象所調(diào)節(jié)，并通過開關(guān)應(yīng)答相應(yīng)的信號(hào)。根據(jù)門控機(jī)制，離子通道可分為電壓門控、配體門控、壓力激活離子通道。

二是通道對(duì)離子的選擇性，離子通道對(duì)被轉(zhuǎn)運(yùn)離子的大小與電荷都有高度的選擇性。根據(jù)通道可通過的不同離子，可將離子通道分為鉀離子(potassiumion，K)通道、鈉離子(natriumion，Na)通道、鈣離子(calciumion，Ca2)通道等。其中，K通道是種類最多、家族最為多樣化的離子通道，根據(jù)其對(duì)電勢(shì)依賴性及離子流方向的不同，可把K通道分為兩類：①內(nèi)向整流型K通道(inwardrectifierKchannel；Kin)，②外向整流型K通道(outwardrectifierKhannel；Kout)。K是植物細(xì)胞中含量最為豐富的陽離子，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的唯一的一價(jià)陽離子，它在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著重要的作用，具有重要的生理功能。植物中可能存在K通道，這一點(diǎn)早在20世紀(jì)6o年代植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)界就有人提出，而一直到80年代才被Schroeder等人[23證實(shí)，他們利用膜片鉗(patchchmp)技術(shù)，首先在蠶豆(V／c／afaba)的保衛(wèi)細(xì)胞中檢測(cè)出了K通道鉀離子通道的結(jié)構(gòu)單個(gè)鉀離子通道是同源四聚體，4個(gè)亞基(subunit)對(duì)稱的圍成一個(gè)傳導(dǎo)離子的中央孔道(pore)，恰好讓單個(gè)K通過。對(duì)于不同的家族，4"亞基有不同數(shù)目的跨膜鏈(membrane。span。ningelement)組成。兩個(gè)跨膜鏈與它們之間的P回環(huán)(porehelixloop)是K通道結(jié)構(gòu)的標(biāo)志2TM／P)，不同家族的K通道都有這樣一個(gè)結(jié)目前從植物體中發(fā)現(xiàn)的K通道幾乎全是電壓門控型的，如保衛(wèi)細(xì)胞中的K外向整流通道等，其結(jié)構(gòu)模型如圖2一a所示。離子通透過程中離子的選擇性主要發(fā)生在狹窄的選擇性過濾器(selectivityfilter)中(圖2一b)，X射線晶體學(xué)顯示選擇性過濾器長(zhǎng)1．2nIll，孔徑約nIll，K鉀離子通道的作用.有關(guān)K通道在植物體內(nèi)的作用研究并不多。

從目前的結(jié)果來看，認(rèn)為主要是與K吸收和細(xì)胞中的信號(hào)傳遞(尤其是保衛(wèi)細(xì)胞)有關(guān)。小麥根細(xì)胞中過極化激活的選擇性內(nèi)流K通道的表觀平衡常數(shù)Km值為8．8mmol／L，與通常的低親和吸收系統(tǒng)Km值相似[。近年來，大量K通道基因的研究表明，K通道是植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)鉀離子的重要途徑之一。保衛(wèi)細(xì)胞中氣孔的開閉與其液泡中的K濃度有密切關(guān)系。質(zhì)膜去極化激活的K外向整流通道引起K外流，胞質(zhì)膨壓降低，導(dǎo)致氣孔的關(guān)閉。相反，質(zhì)膜上H．ATPase激活的超極化(hyperpolarization)促使內(nèi)向整流鉀離子通道(Kin)的打開，引起K的內(nèi)流，最終導(dǎo)致氣孔的張開鉀離子通道相關(guān)基因及其功能特征迄今，已從多種植物或同種植物的不同組織器官中分離得到多種K通道基因(圖3)，根據(jù)對(duì)其結(jié)構(gòu)功能和DNA序列的分析，可以把它們分為5個(gè)大組：工，Ⅱ，Ⅳ組基因?qū)儆趦?nèi)向整流型通道；m組屬于弱內(nèi)向整流型通道(weaklyinwardAKT1ArabidopsisKTransporter1)是第一個(gè)克隆到的植物K通道基因，采用酵母雙突變體互補(bǔ)法從擬南芥cDNA文庫中篩選出來cDNA序列分析表明，AKT1長(zhǎng)2649bp，其中的閱讀框?yàn)?517bp，編碼838個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，相對(duì)分子質(zhì)量約為95400Da。AKT1編碼的K通道，對(duì)K有極高的選擇性，其選擇性依次是K>Rb>>Na>Li