專題一 基因工程選修三DNA重組技術的基本工具,基因工程的基本操作程序,基因工程的應用,蛋白質工程的崛起

《專題一 基因工程選修三DNA重組技術的基本工具,基因工程的基本操作程序,基因工程的應用,蛋白質工程的崛起》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《專題一 基因工程選修三DNA重組技術的基本工具,基因工程的基本操作程序,基因工程的應用,蛋白質工程的崛起（93頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題一 基因工程選修三DNA重組技術的基本工具,基因工程的基本操作程序,基因工程的應用,蛋白質工程的崛起 Still waters run deep.流靜水深流靜水深,人靜心深人靜心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 1.1.什么叫基因？什么叫基因？思考討論思考討論3.3.遺傳信息是如遺傳信息是如何表達的？何表達的？2.2.基因、基因、DNADNA、染色體、染色體之間是怎樣的關系？之間是怎樣的關系？蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌 按照人們的愿望按照人們的愿望，在，在DNADNA分子水平上分子水平上進進行嚴格的設計，并通過行嚴格的

2、設計，并通過體外體外DNADNA重組重組和和轉基轉基因技術因技術，賦予生物以，賦予生物以新的遺傳特性新的遺傳特性，從而，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。生物產品。別別 名名操作環(huán)境操作環(huán)境操作對象操作對象操作水平操作水平原原 理理結結 果果DNADNA重組技術重組技術生物體外生物體外基因基因DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遺傳性狀定向地改造生物的遺傳性狀基因重組基因重組細胞生物都以細胞生物都以DNADNA作為遺傳物質，且其基作為遺傳物質，且其基本結構是相同的；本結構是相同的；各種生物表達基因共用一套密碼子。各種生物表達基因共用一

3、套密碼子。項項 目目內內 容容來源來源種類及命名種類及命名作用特點作用特點作用結果作用結果主要來源于原核生物主要來源于原核生物屬名頭字母屬名頭字母+種名頭種名頭2 2字母字母現(xiàn)已從現(xiàn)已從300300微生物中分離出約微生物中分離出約40004000種限制酶種限制酶識別雙鏈識別雙鏈DNADNA分子中分子中特定核苷酸序列特定核苷酸序列切割特定序列中的切割特定序列中的特定位點特定位點專一性專一性項項 目目內內 容容來源來源種類及命名種類及命名作用特點作用特點作用結果作用結果主要來源于原核生物主要來源于原核生物屬名頭字母屬名頭字母+種名頭種名頭2 2字母字母現(xiàn)已從現(xiàn)已從300300微生物中分離出約微生物

4、中分離出約40004000種限制酶種限制酶能夠識別雙鏈能夠識別雙鏈DNADNA分子分子某種特定核苷酸某種特定核苷酸序列序列，并且使每一條鏈中，并且使每一條鏈中特定部位特定部位的的兩個核苷酸之間的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵斷開。斷開。黏性末端或平末端黏性末端或平末端 DNA1CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT DNA2GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重組重組DNADNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG 由于切割后的載體和目的基因具有相同的末端，故重組由于切割后的載體和目的基因具有相同的末端，故重組DNADNA存在存在3 3中中可

5、能連接可能連接。即。即 、。重組重組DNADNA一定是載體一定是載體-目的基因連接嗎？目的基因連接嗎？載體載體-目的基因目的基因載體載體-載體載體目的基因目的基因-目的基因目的基因項目項目內容內容種類種類作用作用部位部位結果結果E.coli DNAE.coli DNA連接酶連接酶T T4 4 DNA DNA連接酶連接酶只作用于只作用于 末端末端主要作用于主要作用于 末端，末端，還可作用于還可作用于 末端末端磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵黏性黏性平平黏性黏性通過形成新的磷酸二酯鍵，通過形成新的磷酸二酯鍵，形成重組形成重組DNADNA復習復習 基因工程的原理？基因工程的原理？基因工程的基本工具？基因工程的基

6、本工具？限制酶的作用特點及作用結果？限制酶的作用特點及作用結果？DNA連接酶的種類及作用特點？連接酶的種類及作用特點？DNA連接酶和連接酶和DNA聚合酶的比較？聚合酶的比較？DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶作用實質作用實質作用過程作用過程催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵在兩個在兩個DNADNA片段之片段之間形成磷酸二酯鍵間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到將單個核苷酸加到DNADNA片段上，形成磷片段上，形成磷酸二酯鍵酸二酯鍵項目項目內容內容作用作用具備具備條件條件種類種類質粒質粒能夠在宿主細胞中能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存復制并穩(wěn)定地保存；目的基因

7、怎樣才能遺傳到子細胞呢？目的基因怎樣才能遺傳到子細胞呢？將外源基因導入受體細胞將外源基因導入受體細胞 具有特殊的具有特殊的標記基因標記基因，便于進行，便于進行篩選篩選；質粒質粒、噬菌體的衍生物和動植物病毒噬菌體的衍生物和動植物病毒一種祼露的、結構簡單、獨立于細菌擬核一種祼露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNADNA之外，之外，能夠自我復制的很小的雙鏈環(huán)狀能夠自我復制的很小的雙鏈環(huán)狀DNADNA分子。分子。對受體細胞對受體細胞無害無害具有一個或多個具有一個或多個限制酶切點限制酶切點，以便與外源基因插入；，以便與外源基因插入；載體能對受體細胞有害嗎？載體能對受體細胞有害嗎？載體怎樣才能具有能連接不同

8、目的基因的潛能呢？載體怎樣才能具有能連接不同目的基因的潛能呢？目的基因是否進入受體細胞，你如何察覺？目的基因是否進入受體細胞，你如何察覺？已知標記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉已知標記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，素的基因，現(xiàn)探討某細菌的質粒中有無標記基因現(xiàn)探討某細菌的質粒中有無標記基因或標記基因是什么或標記基因是什么？請設計實驗、預期實驗結果，？請設計實驗、預期實驗結果，并得出相應的實驗結論。并得出相應的實驗結論。不添加抗不添加抗生素生素添加一定濃添加一定濃度的度的四環(huán)素四環(huán)素添加一定濃添加一定濃度的度的氨芐青氨芐青霉素霉素添加一定濃度添加一定濃度的的兩種抗生素兩種抗生素A AB

9、BC CD DA A組組B B組組C C組組D D組組結結 論論預期一預期一預期二預期二預期三預期三預期四預期四既既含有抗四環(huán)素基因含有抗四環(huán)素基因 也也含有抗氨芐青霉素基因含有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因只含有抗氨芐青霉素基因既既不含有不含有抗四環(huán)素基因抗四環(huán)素基因 也也不含有不含有抗氨芐青霉素基因抗氨芐青霉素基因不添加抗不添加抗生素生素添加一定濃添加一定濃度的度的四環(huán)素四環(huán)素添加一定濃度的添加一定濃度的氨芐青霉素氨芐青霉素添加一定濃度添加一定濃度的的兩種抗生素兩種抗生素A AB BC CD D三大工具三大工具分子手術刀分子手術刀限制性內切酶限制

10、性內切酶分子縫合針分子縫合針DNADNA連接酶連接酶分子運輸車分子運輸車運載體運載體非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子啟動子終止子終止子mRNAmRNA非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子啟動子外顯子外顯子內含子內含子終止子終止子成熟成熟mRNAmRNA目的基因的獲取目的基因的獲取基因表達載體的構建基因表達載體的構建目的基因導入受體細胞目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定有了目的基因，我們才有了目的基因，我們才能賦予一種生物以另一能賦予一種生物以另一種生物的遺傳特性。種生物的遺傳特性。使目的基因在受體細胞使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并可

11、進行中穩(wěn)定存在，并可進行遺傳、表達和發(fā)揮作用遺傳、表達和發(fā)揮作用 載體進入受體細胞穩(wěn)定載體進入受體細胞穩(wěn)定表達，才能實現(xiàn)一種生表達，才能實現(xiàn)一種生物的基因在另一種生物物的基因在另一種生物中的轉化。中的轉化。才能確定目的基因是否才能確定目的基因是否真正在受體細胞中穩(wěn)定真正在受體細胞中穩(wěn)定遺傳和正確表達。遺傳和正確表達。1 12 23 34 4（一）目的基因主要是（一）目的基因主要是_。編碼蛋白質的結構基因編碼蛋白質的結構基因（三）獲取目的基因的常用方法有哪些（三）獲取目的基因的常用方法有哪些?1 1、從基因文庫中獲取、從基因文庫中獲取2 2、利用、利用PCRPCR技術擴增技術擴增3 3、化學方法

12、人工合成、化學方法人工合成（二）目的基因的來源：（二）目的基因的來源：1 1、從自然界中已有物種中分離出來、從自然界中已有物種中分離出來2 2、人工的方法合成、人工的方法合成1.1.基因文庫：基因文庫：2.2.基因文庫的分類：基因文庫的分類：種種類類基因組文庫：基因組文庫：含有一種生物的含有一種生物的全部全部基因基因部分基因文庫：部分基因文庫：只包含了一種生物的只包含了一種生物的部分部分基因，基因，如：如：cDNA文庫文庫提取某種生物的全部提取某種生物的全部DNADNA限制酶切限制酶切一定大小的一定大小的DNADNA片段片段與載體連接與載體連接導入受體菌中儲存導入受體菌中儲存基因組文庫基因組文

13、庫3 3.基因文庫的構建方法基因文庫的構建方法（1 1）基因組文庫）基因組文庫某種生物的單鏈某種生物的單鏈mRNAmRNA單鏈互補單鏈互補DNADNA雙鏈雙鏈DNADNA片段片段導入受體菌中儲存導入受體菌中儲存與載體連接與載體連接cDNAcDNA文庫文庫逆轉錄酶逆轉錄酶DNA聚合酶聚合酶（2 2）部分基因文庫）部分基因文庫文庫類型文庫類型cDNA文庫文庫基因組文庫基因組文庫文庫大小啟動子內含子基因多少物種間基因交流 1.1.概念：概念：PCRPCR全稱為全稱為_，是一項，是一項 在生物在生物_復制復制_的核酸合成技的核酸合成技術。術。多聚酶鏈式反應多聚酶鏈式反應體外體外特定特定DNADNA片段

14、片段2.2.原理：原理：體外模擬雙鏈體外模擬雙鏈DNADNA復制復制四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸(dNTP)(dNTP)一對引物：一對引物：熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定DNADNA聚合酶聚合酶(Taq(Taq酶）酶）模板模板DNA(DNA(含有目的基因含有目的基因 )與目的基因的起始段互補核苷酸與目的基因的起始段互補核苷酸序列序列一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列變性變性（90-9590-95）：）：目的基因目的基因DNADNA受熱變性受熱變性后解鏈為單鏈；后解鏈為單鏈；復性復性（55-6555-65）：）：引物與單鏈相應互補引物與單鏈相應互補序列結合；序列結合；延伸延伸（70-7570

15、-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，合成與酶的作用下，合成與模板互補的模板互補的DNADNA鏈；鏈；約約2 2n n PCR技術技術DNA復制復制相相同同點點原料原料條件條件不不同同點點解旋解旋方式方式場所場所酶酶結果結果四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶高溫下變性解旋高溫下變性解旋解旋酶催化解旋酶催化體外復制體外復制主要細胞核內主要細胞核內熱穩(wěn)定的熱穩(wěn)定的DNA聚合酶聚合酶細胞內的細胞內的DNA聚合酶聚合酶大量的大量的DNA片段片段形成整個形成整個DNA分子分子適用：基因比較小，核苷酸序列已知適用：基因比較小，核苷酸序列已知1.目的：目的：使目的基因使目的基因在受

16、體細胞中穩(wěn)定存在在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因基因能夠表達和發(fā)揮作用能夠表達和發(fā)揮作用。2.基因表達載體的組成：基因表達載體的組成：啟動子啟動子+目的基因目的基因+終止子終止子+標記基因標記基因（一）轉化：（一）轉化：（二）方法（二）方法目的基因進入目的基因進入_內，并且在內，并且在 受體細胞內維持受體細胞內維持_和和_的過程。的過程。受體細胞受體細胞穩(wěn)定穩(wěn)定表達表達1 1、將目的基因導入植物細胞的方法：、將目的基因導入植物細胞的方法：（1）農桿菌轉化法農桿菌轉化法 農桿菌特點：農桿菌特點：易感染易感染雙子葉植物和裸子植物雙子葉植物和

17、裸子植物，對大多數(shù)單，對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力。子葉植物沒有感染能力。原理：植物體受損傷時，傷口細胞會分泌原理：植物體受損傷時，傷口細胞會分泌酚酚類化合物類化合物，吸引農桿菌，農桿菌的，吸引農桿菌，農桿菌的Ti質粒上的質粒上的T-DNA可以轉移到受體細胞，并整合到受體細可以轉移到受體細胞，并整合到受體細胞染色體的胞染色體的DNA上上。過程：過程：優(yōu)點：優(yōu)點：經濟有效經濟有效（2）基因槍法基因槍法 （3）花粉管通道法花粉管通道法缺點：成本較高缺點：成本較高 受體細胞受體細胞 (單子葉植物單子葉植物)我國科學家獨創(chuàng)，轉基因抗蟲棉我國科學家獨創(chuàng)，轉基因抗蟲棉2 2、將目的基因導入動物細胞、將目

18、的基因導入動物細胞方法：方法：顯微注射法顯微注射法程序：程序：常用的動物受體細胞：常用的動物受體細胞：受精卵和卵細胞受精卵和卵細胞3 3、將目的基因導入微生物細胞、將目的基因導入微生物細胞原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質少原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質少方法：方法：用用Ca2+處理細胞處理細胞 感受態(tài)細胞感受態(tài)細胞(吸收環(huán)境中吸收環(huán)境中DNA生理狀態(tài)生理狀態(tài))表達載體表達載體(緩沖液緩沖液)與感受態(tài)細胞混合與感受態(tài)細胞混合(溫度溫度)感受態(tài)細胞吸收感受態(tài)細胞吸收DNA分子分子（二）方法（二）方法將目的基因導入將目的基因導入植物細胞植物細胞將目的基因導入將目的基因導入動物細胞動物細

19、胞將目的基因導入將目的基因導入微生物細胞微生物細胞農桿菌轉化法農桿菌轉化法基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細胞法感受態(tài)細胞法（一）檢測（分子水平）（一）檢測（分子水平）1 1、檢測轉基因生物的、檢測轉基因生物的DNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因提取轉基因生物的基因組提取轉基因生物的基因組DNA用含目的基因的用含目的基因的DNA片段用片段用放射性同位素放射性同位素等等作標記，以此做作標記，以此做探針探針使探針和轉基因生物的基因組雜交使探針和轉基因生物的基因組雜交,若顯示出若顯示出雜交帶雜交帶，表明染色體已插入染色體，表明染色體已插入染色體DNA中中（

20、1）方法方法:DNADNA分子雜交分子雜交（2）過程）過程:2 2、檢測目的基因是否轉錄出了、檢測目的基因是否轉錄出了mRNAmRNA3 3、檢測目的基因是否翻譯成蛋白質、檢測目的基因是否翻譯成蛋白質（1 1）方法）方法:分子雜交分子雜交方法方法:抗原抗原-抗體雜交抗體雜交（2）過程）過程:用上述探針和轉基因生物的用上述探針和轉基因生物的mRNA雜交，若雜交，若出現(xiàn)出現(xiàn)雜交帶雜交帶,表明目的基因轉錄出了表明目的基因轉錄出了mRNA（二）鑒定（個體生物學水平）（二）鑒定（個體生物學水平）抗蟲、抗病接種實驗，活性比較等抗蟲、抗病接種實驗，活性比較等人體細胞人體細胞質粒質粒大腸桿菌大腸桿菌目的基因目

21、的基因(人胰島素基因人胰島素基因)用同一種限制酶用同一種限制酶進行酶切進行酶切DNA連接酶連接目的基因和質粒連接酶連接目的基因和質粒重組質粒重組質粒(重組重組DNA)重組質粒導入大腸桿菌細胞重組質粒導入大腸桿菌細胞繁殖繁殖人胰島素人胰島素復制目的基因復制目的基因 獲取目的基因獲取目的基因u從基因文庫中獲取目的基因從基因文庫中獲取目的基因u利用利用PCRPCR技術擴增目的基因技術擴增目的基因u化學方法人工合成目的基因化學方法人工合成目的基因 構建基因表達載體構建基因表達載體u目的基因、啟動子、終止子、標記基因目的基因、啟動子、終止子、標記基因 將目的基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞u植物、

22、動物、微生物植物、動物、微生物 目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定u檢測：分子水平是否插入、轉錄、翻譯檢測：分子水平是否插入、轉錄、翻譯u鑒定：個體水平鑒定：個體水平 基因工程的基本工具？基因工程的基本工具？限制酶的特點？限制酶的特點？DNADNA連接酶和載體的種類？連接酶和載體的種類？基因工程的基本操作程序？基因工程的基本操作程序？獲取目的基因的方法？獲取目的基因的方法？基因工程的核心步驟是？基因工程的核心步驟是？基因表達載體的組成？基因表達載體的組成？將抗蟲基因轉移到棉花細胞中遺傳和表達稱為？將抗蟲基因轉移到棉花細胞中遺傳和表達稱為？將目的基因導入植物、動物、微生物細胞的方法？將目的

23、基因導入植物、動物、微生物細胞的方法？T-DNAT-DNA的特點？的特點？目的基因能否在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵？目的基因能否在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵？目的基因的檢測與鑒定的方法？目的基因的檢測與鑒定的方法？轉基因工程技術主要用于轉基因工程技術主要用于提高農作物的抗逆能力提高農作物的抗逆能力,以及以及改良農作物的品質改良農作物的品質和和利用植物生產藥物利用植物生產藥物等方面。等方面。殺蟲基因：殺蟲基因：BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因蛋白酶抑制劑基因蛋白酶抑制劑基因淀粉酶抑制劑基因淀粉酶抑制劑基因植物凝集素基因植物凝集素基因BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因蛋白酶抑制劑基因蛋白酶抑制劑基因淀粉酶抑制劑

24、基因淀粉酶抑制劑基因植物凝集素基因植物凝集素基因產生的抑制劑可與害蟲消化道的蛋白酶結合淀粉酶抑制劑抑制昆蟲消化道中的淀粉酶活性合成的糖蛋白可與昆蟲腸道粘膜上的某種物質結合編碼的蛋白質在害蟲腸道降解成有毒的多肽轉基因抗蟲棉轉基因抗蟲棉病原微生物：病原微生物：主要有病毒、真菌和細菌等。主要有病毒、真菌和細菌等。抗抗病病轉基因植物采用的基因：轉基因植物采用的基因：抗抗真菌真菌轉基因植物采用的基因：轉基因植物采用的基因：病毒外殼蛋白基因（病毒外殼蛋白基因（CPCP基因）基因）病毒復制酶基因病毒復制酶基因幾丁質酶基因幾丁質酶基因抗毒素合成基因抗毒素合成基因可以調節(jié)細胞滲透壓的基因可以調節(jié)細胞滲透壓的基因

25、抗凍蛋白基因抗凍蛋白基因抗除草劑基因抗除草劑基因將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物；改變這些氨基酸合成途徑中某種關鍵植物；改變這些氨基酸合成途徑中某種關鍵酶的活性。酶的活性。例如：將富含賴氨酸的蛋白質編碼基因導例如：將富含賴氨酸的蛋白質編碼基因導入玉米，賴氨酸含量提高入玉米，賴氨酸含量提高30%30%。將控制番茄果實成熟的基因導入番茄，獲得將控制番茄果實成熟的基因導入番茄，獲得轉基因延熟番茄；轉基因延熟番茄；將植物花青素代謝有將植物花青素代謝有關的基因導入花卉植關的基因導入花卉植物矮牽牛中，出現(xiàn)顏物矮牽牛中，出現(xiàn)顏色變異。色變異。1.用于提高動物生

26、長速度2.用于改善畜產品的品質外源生長素基因外源生長素基因將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組將腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M普通鼠和生長速度加快的普通鼠和生長速度加快的轉基因鼠（右）轉基因鼠（右）3.用轉基因的動物生產藥物乳腺生物反應器乳腺生物反應器乳房生物反應器乳房生物反應器將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起。的啟動子等調控組件重組在一起。獲取目的基因獲取目的基因（例如血清蛋白基因）（例如血清蛋白基因）構建基因表達載體構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）顯微注射導入哺乳動物受精卵中顯微注射導入

27、哺乳動物受精卵中形成胚胎形成胚胎將胚胎送入母體動物將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉基因動物發(fā)育成轉基因動物（只有在產下的雌性動（只有在產下的雌性動物個體中，轉入的基因才能表達）物個體中，轉入的基因才能表達）4.用轉基因的動物作器官移植的供體1、供體動物：、供體動物：2、存在的難題：、存在的難題：3、解決方法：、解決方法：將供體基因組導入某種基因調節(jié)因子，以抑將供體基因組導入某種基因調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達；制抗原決定基因的表達；或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。官。

28、豬豬免疫排斥免疫排斥 利用基因工程方法制造利用基因工程方法制造“工程菌工程菌”，可，可高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品。高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品。我國已生產的產品：我國已生產的產品：白細胞介素白細胞介素-2、干擾素、干擾素、乙肝疫苗等。乙肝疫苗等。近近20種，年產值達種，年產值達30億。億。工程菌：工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系到高效率表達的菌類細胞株系。作用：胰島素是治療糖尿病的特效藥。作用：胰島素是治療糖尿病的特效藥。傳統(tǒng)生產方法：傳統(tǒng)生產方法：主要從豬、牛等家畜主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每的胰腺中提

29、取，每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取4 45g5g胰島素。產量低，價格昂貴。胰島素。產量低，價格昂貴。基因工程方法：基因工程方法：19791979年，科學家將動物年，科學家將動物體內的胰島素基因與大腸桿菌體內的胰島素基因與大腸桿菌DNADNA分子重組，分子重組，并在大腸桿菌內實現(xiàn)了表達。并在大腸桿菌內實現(xiàn)了表達。19821982年，美國一家基因公司用基因工程年，美國一家基因公司用基因工程方法生產的胰島素投入市場，售價降低了方法生產的胰島素投入市場，售價降低了30%30%50%50%?；瘜W本質：是病毒侵入動物或人體細胞后產生化學本質：是病毒侵入動物或人體細胞后產生的一種糖蛋白。的一

30、種糖蛋白。作用：抗病毒的特效藥。作用：抗病毒的特效藥。干擾素產品干擾素產品 治療侏儒癥的唯一方法：是向人體注射治療侏儒癥的唯一方法：是向人體注射生長激素。生長激素。傳統(tǒng)生產方法：需解剖尸體，從大腦的傳統(tǒng)生產方法：需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。底部摘取垂體，并從中提取生長激素?；蚬こ谭椒?，將人的生長激素基因導基因工程方法，將人的生長激素基因導入大腸桿菌中，使其生產生長激素。入大腸桿菌中，使其生產生長激素。人們從人們從 450 L450 L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于生長激素，相當于6 6萬具尸體的全部產量。萬具尸體的全部產量。1）原理：）

31、原理：把正?；虬颜；驅雽氩∪梭w內，使該病人體內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能，達到基因的表達產物發(fā)揮功能，達到治療疾病的目的。治療疾病的目的。2）實例：）實例：復合型免疫缺陷癥復合型免疫缺陷癥3）基因治療的方法）基因治療的方法體外基因治療：體外基因治療：體內基因治療：體內基因治療：先從病人體內獲得某種細胞先從病人體內獲得某種細胞(T(T細胞細胞)，進行培，進行培養(yǎng)，體外進行基因轉移，篩選成功細胞擴增培養(yǎng)，體外進行基因轉移，篩選成功細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。直接向人體組織細胞中轉移基因的治療方法。直接向人體組織細胞中轉移基因的治療方法。4）用于基因治療

32、的基因種類）用于基因治療的基因種類1.1.正常基因取代病變基因；彌補病變基因；正?；蛉〈∽兓颍粡浹a病變基因；2.2.反義基因產生反義基因產生mRNAmRNA與病變與病變mRNAmRNA互補；互補；3.3.編碼可以殺死癌細胞的蛋白酶基因；編碼可以殺死癌細胞的蛋白酶基因；多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶(PG)(PG)能降解果膠使細胞壁破損能降解果膠使細胞壁破損。成熟的番茄果實中，。成熟的番茄果實中，PGPG合成顯著增加，能使果合成顯著增加，能使果實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少PGPG基因的表達，可延長果實保質期?？茖W家將基因的表達，可延

33、長果實保質期?？茖W家將PGPG基因反向接到基因反向接到TiTi質粒上，導入番茄細胞中，得到質粒上，導入番茄細胞中，得到轉基因番茄，具體操作流程如圖。據(jù)圖回答下列轉基因番茄，具體操作流程如圖。據(jù)圖回答下列問題：問題：(原生質體是去掉細胞壁的植物細胞原生質體是去掉細胞壁的植物細胞)(1)(1)若已獲取若已獲取PGPG的的mRNAmRNA，可通過，可通過_獲取獲取PGPG基因。重組質粒轉移到大腸桿菌中的目的是基因。重組質粒轉移到大腸桿菌中的目的是_。(2)用含目的基因的農桿菌感染番茄原生質體后，用含目的基因的農桿菌感染番茄原生質體后，可用含有可用含有_的培養(yǎng)基進行篩選，理由是的培養(yǎng)基進行篩選，理由是

34、_。之后，還需將其。之后，還需將其置于質量分數(shù)為置于質量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中，觀察細胞的蔗糖溶液中，觀察細胞_現(xiàn)象來鑒別細胞壁是否再生。現(xiàn)象來鑒別細胞壁是否再生。(3)由于導入的目的基因能轉錄出反義由于導入的目的基因能轉錄出反義RNA，且能，且能與與_互補結合，因此可抑制互補結合，因此可抑制PG基因表達的基因表達的翻譯過程。若翻譯過程。若_，則可確定轉基因，則可確定轉基因番茄培育成功。番茄培育成功。知識回顧基因工程的實質是什么？基因工程的實質是什么？將將一種生物的基因一種生物的基因轉移到轉移到另一種生物體內另一種生物體內，后者可以產生它本來不能產生的蛋白質，進后者可以產生它本來不能產生的蛋

35、白質，進而表現(xiàn)出新的性狀而表現(xiàn)出新的性狀。思考：思考：基因工程有沒有局限？基因工程有沒有局限？基因工程產生的蛋白質有沒有不足？基因工程產生的蛋白質有沒有不足？1 1基因工程的局限性：基因工程的局限性：a a、基因工程在原則上只能生產自然界已存、基因工程在原則上只能生產自然界已存 在的蛋白質在的蛋白質b b、天然蛋白質不一定完全符合人類生產和、天然蛋白質不一定完全符合人類生產和 生活的需要生活的需要2 2蛋白質工程的目的：蛋白質工程的目的：生產符合人們生活需要的并生產符合人們生活需要的并非自然界已存在非自然界已存在的蛋白質的蛋白質例如：改造改造干擾素（半胱氨酸）干擾素（半胱氨酸）體外很難保存體外

36、很難保存干擾素（絲氨酸）干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352352位的蘇氨酸）位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（104104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）改造改造改造改造天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶 （異亮氨酸）（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍1 1蛋白質工程的概念：蛋白質工程的概念：以蛋白質分子的結構規(guī)律以及與生物功能的關以蛋白質分子的結構規(guī)律以及與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，

37、系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。以滿足人類的生產和生活的需求。2 2前提：前提：了解蛋白質的結構和功能了解蛋白質的結構和功能原理：原理：改造基因（基因修飾或基因合成）改造基因（基因修飾或基因合成）目的：目的：定向改造或制造蛋白質定向改造或制造蛋白質與基因工程的關系：蛋白質工程是在基因工程的基礎上，蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的延伸出來的第二代基因工程第二代基因工程。蛋白質工程流程圖：蛋白質蛋白質三維結構三維結構氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈基因基因DNA預期預

38、期功能功能DNA合成合成分子分子設計設計mRNA生物生物功能功能轉錄轉錄翻譯翻譯折疊折疊從預期的蛋白質功能出發(fā)從預期的蛋白質功能出發(fā)設計預期的蛋白質結構設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列推測應有的氨基酸序列找到相應的脫氧核苷酸序列找到相應的脫氧核苷酸序列蛋白質工程的主要步驟通常包括：（1）從生物體中分離純化目的蛋白；）從生物體中分離純化目的蛋白；（2）測定其氨基酸序列；）測定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和）借助核磁共振和X射線晶體衍射等手段，盡可能射線晶體衍射等手段，盡可能 地了解蛋白質的二維重組和三維晶體結構地了解蛋白質的二維重組和三維晶體結構;（4 4）設計各種處理條件，了解蛋白

39、質的結構變化，包）設計各種處理條件，了解蛋白質的結構變化，包括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響；括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響；（5 5）設計編碼該蛋白的基因改造方案，如定點突變；）設計編碼該蛋白的基因改造方案，如定點突變；（6 6）分離、純化新蛋白，功能檢測后投入實際使用。）分離、純化新蛋白，功能檢測后投入實際使用。某多肽鏈的一段氨基酸序列是：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-賴氨酸賴氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸丙氨酸：丙氨酸：GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG GCG 色氨酸：色氨酸：UGG UGG 賴氨酸：賴氨酸：AAAAAA、AA

40、G AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUC UUC 討論：討論：1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。請把相應的堿基序列寫出來。2、確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改、確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改 造目的基因（造目的基因（DNA）？）？討論 蛋白質工程目前的現(xiàn)狀：蛋白質工程目前的現(xiàn)狀：成功的例子不多，主要是成功的例子不多，主要是因為蛋白質發(fā)揮其功能需因為蛋白質發(fā)揮其功能需要要依賴于正確的空間結構依賴于正確的空間結構，而科學家目前對大多數(shù)蛋而科學家目前對大多數(shù)蛋白質的空間結構了解很少。白質的空間結構了解很少。誘人前景：用蛋白質工程制成電子元件：用蛋白質工程制成電子元件：優(yōu)點：體積小、耗電少和效率高優(yōu)點：體積小、耗電少和效率高優(yōu)秀課件 盡在海波飛更多精彩：優(yōu) 秀 課 件盡 在 海 波 飛揚揚聯(lián)系作者：