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Cómo aplicar los principios de la biología molecular a la ciencia de los alimentos

La tecnología de chips genéticos es una biotecnología de vanguardia que surgió en la década de 1990. Puede trasplantar muchos procesos de análisis discontinuos en biología a chips de medio sólido para hacerlos continuos y miniaturizados. Esto supondrá una gran innovación y un gran avance para las biotecnologías tradicionales, como la detección, la hibridación del ADN, la tipificación y la secuenciación. Debido a que abarca múltiples campos de investigación, como la información sobre la vida y la biofísica, e involucra muchas disciplinas naturales como las ciencias de la vida, la química, la informática y la bioinformática, se ha convertido en un tema integral interdisciplinario.

"Sus" puntos de investigación. Aunque la tecnología de chips genéticos tiene sólo unos pocos años de historia de desarrollo, ha mostrado un gran potencial y perspectivas atractivas en muchos campos de la biología. Mucha gente piensa que la tecnología de chips genéticos se puede comparar con los anticuerpos monoclonales, la tecnología de PCR y la tecnología de ADN recombinante. Los chips utilizados para el análisis de ADN también se denominan genes o chips de ADN.

Chip, según los tres pasos principales del proceso de análisis de ácido nucleico, los chips de ADN se pueden dividir en tres categorías: chips de ADN para la preparación de muestras de ácido nucleico, chips de ADN para reacciones de amplificación de fragmentos de ácido nucleico y chips de ADN. chips para reacciones de amplificación de fragmentos de ácido nucleico. chip de ADN para pruebas genéticas, este último también se denomina microarray, es decir, chip de ADN. Este artículo presenta la aplicación de chips genéticos en la detección de bacterias patógenas en alimentos.

1 Principio técnico de la tecnología de chips genéticos para detectar bacterias patógenas en los alimentos

El principio básico del chip genético es detectar varios oligonucleótidos genéticos en la superficie del chip. El ADN de muestras microbianas se amplifica mediante PCR, se preparan sondas marcadas con fluorescencia y luego se hibridan con puntos de oligonucleótidos en el chip. Finalmente, el escáner cuantifica el patrón de distribución de fluorescencia para determinar si ciertos microorganismos están presentes en la muestra que se está analizando.

Aplicación de la tecnología de chips de doble gen en la detección de bacterias patógenas en los alimentos

2.1 Daño de las bacterias patógenas en los alimentos

Proceso de producción, transporte y venta de alimentos Los alimentos son se contaminan fácilmente con microorganismos patógenos, por lo que es muy importante detectar microorganismos patógenos en los alimentos de manera oportuna y precisa. La presencia de estos microorganismos patógenos traerá grandes daños a la salud de los consumidores.

2.2 Deficiencias de los métodos de detección de rutina para bacterias patógenas en los alimentos

En la actualidad, la detección de microorganismos alimentarios en el país y en el extranjero incluye bacterias patógenas comunes, como Escherichia coli, Staphylococcus aureus, y Herella, Salmonella, etc. Los métodos de detección convencionales incluyen principalmente la detección de cultivos bioquímicos tradicionales, la hibridación de sondas y la PCR. Los métodos tradicionales son el cultivo bacteriano, la identificación bioquímica y la serotipificación, que se utilizan ampliamente por su simplicidad y economía. Sin embargo, el tiempo de detección es largo (generalmente de 1 a 2 semanas), la eficiencia es baja y la sensibilidad es baja. La hibridación de sondas y la PCR son precisas, sensibles y rápidas (la PCR requiere de 2 a 4 horas, la hibridación de sondas es un poco más larga), lo que compensa las deficiencias de los métodos tradicionales. Existen muchos informes de investigación sobre la aplicación de estas dos tecnologías en la detección de microbiología médica en el país y en el extranjero. Sin embargo, la aplicación de los métodos de PCR se ha visto limitada debido a los falsos positivos y los altos costos de detección. La operación de hibridación de la sonda es compleja y el tiempo de detección es largo, por lo que estas dos tecnologías no se han utilizado ampliamente en la detección real. Se puede ver que los métodos de detección convencionales ya no pueden cumplir con los requisitos de una detección rápida y son difíciles de adaptar al rápido desarrollo de la producción y circulación modernas de alimentos. Por lo tanto, para garantizar la seguridad de los alimentos, es de gran importancia desarrollar métodos de detección rápida de bacterias patógenas y detectar con precisión las bacterias patógenas en los alimentos.

2.3. Utilizar la tecnología de chips genéticos para detectar bacterias patógenas comunes en los alimentos

En 1996, se lanzó el primer chip de ADN comercial del mundo, lo que marcó la entrada de la tecnología de chips genéticos en la investigación y la investigación exhaustivas. En la etapa de aplicación [2], tiene ventajas que los métodos de detección tradicionales no pueden igualar [3]: ①Los chips genéticos pueden detectar bacterias patógenas en los alimentos.

Permite detección paralela y de alto rendimiento, todo en un solo experimento.

Resultados de la prueba; ② La operación es simple y rápida, y toda la prueba se realiza en unas pocas horas.

Se pueden obtener resultados de la prueba; ③Fuerte especificidad y alta sensibilidad. Con el continuo desarrollo y mejora de la tecnología de chips genéticos para detectar bacterias patógenas en los alimentos, se utilizará ampliamente en la entrada y salida, indicadores de seguridad alimentaria y emergencias.

La seguridad alimentaria se garantizará aún más analizando muestras y otras bacterias patógenas.

Barreras y tendrán un profundo impacto en todo el ámbito alimentario.

Li Guangxing, de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Agrícola del Noreste, preparó el terreno.

Sonda de Campylobacter jejuni marcada de alta sensibilidad, prueba clínica en el Hospital de Beijing

Yang Huawei, del centro, desarrolló dos conjugados marcados con biotina.

Sonda de ADN específica para Mycobacterium sclerotiorum [4]; Li Junwen et al [5]

Detección por chip genético de bacterias patógenas comunes en el agua: puede causar

Se puede realizar una detección paralela y de alto rendimiento de patógenos, y todo se puede obtener en un solo experimento.

Parte de los resultados; Jin Lianqun et al. [6] utilizaron tecnología de chip genético para detectar el tracto intestinal.

Las bacterias patógenas están ahí. Los resultados muestran que el chip genético preparado puede detectar Salmonella, Shigella, Staphylococcus aureus, etc. Para colonias desconocidas

Utilizando chips genéticos, la identificación de bacterias desconocidas se puede completar en 3 horas.

Configuración; el profesor Wang Leyan de la Universidad de Nankai [7] es responsable del proyecto de investigación y desarrollo de "bacterias patógenas intestinales": chip genético de detección de Shigella, que recientemente ha logrado un gran éxito. .

Este proyecto ha avanzado mucho y se ha solicitado una patente para su investigación contra Shigella y

12. Detección de chips genéticos en alimentos

El tiempo de presencia de Shigella en los productos se reduce de 6 días mediante los métodos de detección tradicionales.

Unas horas más tarde.

El microarray del genoma híbrido construido por Borucki et al [8] es preciso.

Identificación de varios aislados de Listeria monocytogenes;

Volokhov et al. [9] utilizaron amplificación multiplex de un solo tubo y chip genético.

Seis técnicas de detección e identificación de Listeria monocytogenes: llamadas telefónicas, etc. [10] Punto de paso.

Análisis de la toxina I similar a Shiga y la toxina similar a Shiga en E. coli O157:H7

Toxina II y hemolisina A, descubriendo que los chips genéticos pueden detectarlas con precisión

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Aislado de E. coli O157:H7. Diseñado por J ack[11] y así sucesivamente.

Los cebadores universales amplifican el ARNr 16S ribosómico bacteriano y se amplificarán.

El producto se hibrida con un chip de baja densidad que contiene sondas y, por tanto, es recto.

Luego detecta e identifica los microorganismos. Wilson et al. [12] utilizaron diagnósticos de patógenos.

Amplificación de fragmentos de genes y 20 sondas de oligonucleótidos marcadas con ficoeritrina, abiertas

Se libera un conjunto de microarrays de identificación de múltiples patógenos, que pueden identificar con precisión 18.

Tres tipos de virus patógenos, procariotas y eucariotas.

2.4 Procedimiento para la detección de bacterias patógenas en alimentos mediante tecnología de chip genético

2.4 Cuidadosamente diseñado 1 cebador de amplificación por PCR y sonda de chip genético.

El ARNr 16S está altamente conservado entre las bacterias y está más conservado que en la evolución biológica.

Otros genes evolucionaron lentamente y han sido denominados "fósiles" de la taxonomía bacteriana.

Pero la conservación del ARNr 16S bacteriano es relativa, en 16S.

En los genes de ARNr existen tanto regiones como secuencias constantes.

Las diferentes regiones variables, regiones constantes y regiones variables están escalonadas.

De modo que se pueden diseñar cebadores de PCR en la región constante del ARNr 16S y se pueden utilizar cebadores de PCR.

Un par de cebadores pueden completar los fragmentos genéticos correspondientes de todas las bacterias patógenas.

Después de la amplificación, se pueden diseñar sondas de detección y fabricar bases en la región variable.

Por el chip.

2.4.2. Preparar el chip y realizar un tratamiento de aminación sobre la superficie dieléctrica del chip.

La modificación química, silanización o modificación de enlaces disulfuro es tecnología de chips genéticos.

Componentes importantes[13]. Usando un observador de microarrays, mezcle cebadores y cebadores.

Las moléculas de ADN sonda se colocan sobre un soporte, como un portaobjetos de vidrio modificado.

Sólo, es decir, convertido en chip. Hay varias formas diferentes de fabricar chips de ADN.

Métodos: ① Preparación de chips mediante síntesis fuera de chip, como pulverización química, unión, etc.

Método de recubrimiento del punto de contacto [14]; (2) Síntesis in situ de chips, como alto voltaje.

Método de síntesis por boquillas [15] y método de síntesis fotoconductora in situ [16]. Gasta menos

Los nucleótidos se sintetizan primero y luego se fijan en el soporte. Todos los oligonucleótidos utilizados se sintetizan y se fijan en un soporte para formar un chip.

Una vez completada la preparación de las patatas fritas, se pueden utilizar para detectar patógenos desconocidos en los alimentos.

2.4.3. Las muestras de patógenos alimentarios a inspeccionar deberán tratarse con la bacteria patógena a inspeccionar.

Después del cultivo, la muestra se lisa para extraer el molde de la bacteria patógena.

Amplifica el ADN mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR), y analiza el ADN amplificado.

Este producto tiene una etiqueta fluorescente. Luego use gel de agarosa al 2,0%.

La detección por electroforesis muestra que el producto marcado con fluorescencia se puede utilizar para la detección de hibridación.

2.4.4. Hibridar los patógenos amplificados y marcados a detectar.

Las gotitas estándar de ADN en el chip genético tienen especificidades diferentes a las del chip.

Hibridación del ADN. Si el patógeno detectado está presente, su ADN se hibrida exitosamente con el ADN del chip, se lava y se seca y luego se coloca para el análisis de los resultados.

2.4.5 Los resultados se detectan y analizan mediante un escáner de chip, como el de fluorescencia.

Escáneres ópticos, microscopios de enfoque, etc. , basándose en la visualización de fluorescencia

se puede determinar la presencia o ausencia de las bacterias patógenas detectadas.

3 Problemas y perspectivas de la tecnología de chips genéticos

Como nueva tecnología, la tecnología de chips genéticos es rápida y precisa.

Preciso y sensible, puede detectar una gran cantidad de muestras en paralelo al mismo tiempo. Sin embargo,

todavía quedan algunos problemas clave que deben resolverse: ①En la actualidad,

En términos generales, los chips genéticos utilizan tecnología de etiquetado fluorescente para hacer que la detección de chips genéticos no solo requiera costosos sistemas de fabricación de chips, sino que también requiera

un láser costoso * * * escáneres de enfoque, que son caros. Los precios son muy limitados.

Esta tecnología de chip ha sido promovida y aplicada; ②La cirugía es compleja y costosa.

Al mismo tiempo, los requisitos de calidad profesional de los operadores son relativamente altos, lo que también es el límite.

Uno de los obstáculos para su popularización y aplicación; ③Ampliar el objetivo de la muestra.

Durante el proceso de reacción, es fácil provocar contaminación de la muestra y también afectar la prueba.

Para medir la relación señal-ruido, los investigadores intentaron adsorber muestras a través de biosensores. .

Los productos deben evitar combinarse con tecnología de semiconductores, nanotecnología y biología.

La tecnología de luminiscencia mejora su sensibilidad; ④Tecnología de microfabricación de biochips

Cómo aumentar la densidad de los microarrays de biochips también es un gran problema

Limitado según la demanda del mercado Para esta tecnología, creo que con el desarrollo de estas tecnologías,

con mayores mejoras, la tecnología de chips genéticos puede convertirse en la tecnología más importante del siglo XXI.

Una de las tecnologías dinámicas.

La tecnología de chips genéticos es completa en la detección de bacterias patógenas de alimentos.

En nuevos campos, países extranjeros han comenzado a investigar sobre chips de detección de bacterias patógenas de alimentos.

Pero aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo. En China, este campo todavía existe.

En la etapa de exploración inicial. La tecnología de chips genéticos detecta patogenicidad en los alimentos

Se espera que las bacterias se estandaricen y comercialicen en un futuro próximo.

Casi todas las bacterias patógenas se detectan en un solo chip, lo que supone una auténtica revolución en la tecnología de detección de bacterias patógenas.