環(huán)境生物化學基礎第11章蛋白質代謝

1、第第1111章章 蛋白質代謝蛋白質代謝第第1 1節(jié)節(jié) 蛋白質酶促降解蛋白質酶促降解一、蛋白質的酶促降解一、蛋白質的酶促降解二、蛋白酶二、蛋白酶（一）蛋白酶（一）蛋白酶 蛋白酶又稱內肽酶，它作用于肽鏈內部蛋白酶又稱內肽酶，它作用于肽鏈內部的肽鍵，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋的肽鍵，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶等。白酶、彈性蛋白酶等。（二）肽酶（二）肽酶 肽酶又稱外肽酶，根據它水解蛋白質的肽酶又稱外肽酶，根據它水解蛋白質的特點，它又包括氨肽酶和羧肽酶兩類。氨肽特點，它又包括氨肽酶和羧肽酶兩類。氨肽酶在水解蛋白質時從蛋白質的氨基端開始逐酶在水解蛋白質時從蛋白質的氨基端開始逐一將肽

2、鏈水解，而羧肽酶則從蛋白質的羧基一將肽鏈水解，而羧肽酶則從蛋白質的羧基端開始水解。端開始水解。第第2 2節(jié)節(jié) 氨基酸的酶促降解氨基酸的酶促降解一、脫氨基作用一、脫氨基作用 氨基酸脫去氨基生成氨基酸脫去氨基生成-酮酸的過程即稱酮酸的過程即稱為脫氨基作用。為脫氨基作用。 氨基酸脫去氨基的方式有氧化脫氨基、氨基酸脫去氨基的方式有氧化脫氨基、轉氨脫氨基、聯(lián)合脫氨基及非氧化脫氨基等。轉氨脫氨基、聯(lián)合脫氨基及非氧化脫氨基等。（一）氧化脫氨基作用（一）氧化脫氨基作用RCHNH3+COO-FPFP- 2H氨基酸氧化酶RCNH2+COO-RCOCOO-H2O+ NH3-氨基酸酸 亞氨基酸 -酮酸 L-L-谷氨酸

3、谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 COOHCHNH2(CH2COOH )2NAD+ NADH+ H+COOHC(CH2COOHO )2+ NH4+L_谷氨酸脫氫酶（二）轉氨脫氨基作用（二）轉氨脫氨基作用R1CHNH2COOHR2CHNH2COOHR2COCOOHR1COCOOH轉氨 酶（三）聯(lián)合脫氨基作用（三）聯(lián)合脫氨基作用+HNH2 脫氫酶_谷氨酸LR1CHNH2COOHR1COCOOH 酮酸_氨基酸轉氨 酶COOHC OCH2COOHCOOHCCH2COOH 酮戊二酸_谷氨酸LNH3+ NADH + HH2O + NAD+嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán) 氨基酸 酮戊二酸 酮酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸

4、次黃嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸轉氨酶谷草轉 氨酶 腺苷酸代琥珀酸延胡索酸蘋果酸腺苷酸 脫氫酶 NH3 H2O（四）非氧化脫氨基（四）非氧化脫氨基1 1、還原脫氨基作用、還原脫氨基作用2 2、水解脫氨基作用、水解脫氨基作用3 3、脫水脫氨基作用、脫水脫氨基作用4 4、脫硫氫基脫氨基作用、脫硫氫基脫氨基作用5 5、氧化、氧化- -還原脫氨基作用還原脫氨基作用 二、脫羧基作用二、脫羧基作用RCHCOOHNH2RCH2NH2+ CO2氨基酸脫羧酶COOHCHNH2CH2COOH()2谷氨酸脫羧酶CH2NH2CH2COOH()+ CO22L-L-谷氨酸谷氨酸 -氨基丁酸氨基丁酸1 1、氨的去向、氨的去向 在

5、植物和某些微生物體內，可以把氨儲在植物和某些微生物體內，可以把氨儲藏在酰胺中重新利用。藏在酰胺中重新利用。 人和哺乳動物將人和哺乳動物將NHNH3 3轉變成的最終排泄物轉變成的最終排泄物為為尿素尿素，鳥類和爬行動物為，鳥類和爬行動物為尿酸尿酸，水棲動物，水棲動物則可以將則可以將NHNH3 3直接排出。直接排出。 2 2、尿素的生成、尿素的生成 1932 1932年，年，Krebs H AKrebs H A和他的學生和他的學生Henseleit KHenseleit K利用同位素標記實驗發(fā)現(xiàn)，利用同位素標記實驗發(fā)現(xiàn)，NHNH3 3和和COCO2 2并不能直接化合形成尿素，而是需要經并不能直接化合

6、形成尿素，而是需要經過一個環(huán)式代謝途徑后，才能轉變?yōu)槟蛩?。過一個環(huán)式代謝途徑后，才能轉變?yōu)槟蛩?。明確了尿素循環(huán)的詳細步驟，也即當今的尿明確了尿素循環(huán)的詳細步驟，也即當今的尿素循環(huán)素循環(huán) (urea cycle (urea cycle）。）。（1 1）氨甲酰磷酸的合成。）氨甲酰磷酸的合成。 NH3+ HCO3-+ H2O + 2ATP氨甲酰磷酸合成酶IMg2+H2NCOOPO3H2+ 2ADP+ H3PO4 氨甲酰磷酸（2 2）瓜氨酸的形成。）瓜氨酸的形成。 H2NCOOPO3H2+ NH2CH2()3CHNH2COOH 鳥氨酸氨甲?；D移酶Mg2+NH2CNHCH2()3CHNH2COOHO瓜

7、氨酸+ H3PO4 （3 3）精氨酸代琥珀酸的生成）精氨酸代琥珀酸的生成 。NH2CNHCH2()3CHNH2COOHO+ H2NCHCOOHCH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMPHNCH2（）3CHCOOHCNHNHCHCOOHCH2COOHNH2+ PPi（4 4）精氨酸的生成。）精氨酸的生成。 HNCH2（）3CHCOOHCNHNHCHCOOHCH2COOHNH2精氨酸琥珀酸裂解酶NHCNHCH2()3CHCOOHNH2+ COOHCHCHCOOH精氨酸延胡索酸NH2（5 5）尿素的生成。）尿素的生成。 NHCNHCH2()3CHCOOHNH2NH2+ H2O精氨酸酶CH2()3

8、CHCOOHNH2+ NH2NH2CNH2O鳥氨酸尿素尿素生成的總反應：尿素生成的總反應： NH NH3 3+CO+CO2 2+ +天冬氨酸天冬氨酸+3ATP+2H+3ATP+2H2 2O O 尿素尿素 + +延胡索酸延胡索酸+2ADP+AMP+PPi+Pi+2ADP+AMP+PPi+Pi 尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）氨甲酰磷酸合成酶；鳥氨酸氨甲?；D移酶；精氨酸代琥珀酸合成酶；精氨酸代琥珀酸裂解酶；精氨酸酶（二）（二）-酮酸的代謝酮酸的代謝 1 1、合成氨基酸、合成氨基酸 - -酮酸可以通過轉氨作用和還原氨基化酮酸可以通過轉氨作用和還原氨基化作用生成營養(yǎng)非必需氨基酸。作用生成營養(yǎng)非必需氨基酸。 2

9、 2、轉變?yōu)樘呛屯w、轉變?yōu)樘呛屯w 根據氨基酸脫氨基后形成的中間產物不根據氨基酸脫氨基后形成的中間產物不同可以將氨基酸分為同可以將氨基酸分為3 3類：生糖氨基酸、生酮類：生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸。氨基酸、生糖兼生酮氨基酸。 3 3、氧化和供能、氧化和供能第三節(jié)第三節(jié) 一碳基團一碳基團一、一碳基團的概念一、一碳基團的概念 在分解代謝過程中，某些氨基酸可以產在分解代謝過程中，某些氨基酸可以產生含有一個碳原子的基團，稱為一碳基團或生含有一個碳原子的基團，稱為一碳基團或一碳單位。一碳單位。二、一碳基團的種類二、一碳基團的種類 一碳基團結合形式主要來源亞氨甲基（CHNH）N5CHNHF

10、H4色氨酸甲基（CH3）N5CH3FH4甲硫氨酸甲?；–HO）N10CHOFH4色氨酸甲烯基（CH2）N5， N10CH2FH4絲氨酸甲炔基（CH）N5， N10CHFH4甘氨酸、絲氨酸羥甲基（CH2OH）N10CH2OHFH4 一、氨的同化一、氨的同化 生物體從各種途徑獲得的氨如果積累過生物體從各種途徑獲得的氨如果積累過多會對生物體產生毒害作用，因而需要將無多會對生物體產生毒害作用，因而需要將無機氨分子或離子轉化為有機態(tài)氨，進而轉化機氨分子或離子轉化為有機態(tài)氨，進而轉化為氨基酸，這個過程稱之為氨的同化。為氨基酸，這個過程稱之為氨的同化。 第第4 4節(jié)節(jié) 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成（一

11、）谷氨酸合成（一）谷氨酸合成COOHCOCH2()2COOH+ NH3+ H+ NADHL_ 谷氨酸脫氫酶COOHCCH2()2COOHHNH2+ H2O + NAD+-酮戊二酸 L-谷氨酸 COOHCCH2()2COOHHNH2+ NH3+ ATP谷氨酰胺合成酶COOHCCH2()2CONH2HNH2+ ADP + Pi L-L-谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺COOHCCH2()2CONH2HNH2+ COOHCCH2()2COOHO+ NADPH + H 谷氨酸合成酶 +COOHCCH2()2COOHHNH2+ NADP+2谷氨酰胺谷氨酰胺 -酮戊二酸酮戊二酸 L-L-谷氨酸谷氨酸（二）氨

12、甲酰磷酸的合成（二）氨甲酰磷酸的合成NH3+ CO2+ 2 ATP 氨甲酰磷酸合成酶IMg2+H2NCOOPO3H2+ 2 ADP + PiNH3+ CO2+ ATP 氨甲酰激酶Mg2+H2NCOOPO3H2 ADP+ + Pi三、氨基酸生物合成的概述三、氨基酸生物合成的概述 生物體內所有氨基酸合成的碳源骨架都生物體內所有氨基酸合成的碳源骨架都是來自于糖代謝的中間代謝產物，根據合成是來自于糖代謝的中間代謝產物，根據合成氨基酸碳骨架的來源不同，可以將氨基酸分氨基酸碳骨架的來源不同，可以將氨基酸分為六大組。為六大組。（一）丙氨酸族（一）丙氨酸族 這一族的氨基酸包括丙氨酸、纈氨酸、這一族的氨基酸包括

13、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸。它們是由糖酵解生成的亮氨酸和異亮氨酸。它們是由糖酵解生成的丙酮酸轉換而來的。對于丙氨酸，它是由丙丙酮酸轉換而來的。對于丙氨酸，它是由丙酮酸直接通過轉氨基作用生成。酮酸直接通過轉氨基作用生成。（二）谷氨酸族（二）谷氨酸族 又稱又稱-酮戊二酸衍生類型，這一族的氨酮戊二酸衍生類型，這一族的氨基酸包括谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨基酸包括谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸。它們的共同碳架是來自三羧酸循環(huán)的中酸。它們的共同碳架是來自三羧酸循環(huán)的中間代謝產物間代謝產物-酮戊二酸。酮戊二酸。 （三）天冬氨酸族（三）天冬氨酸族 又稱草酰乙酸衍生類型，這一族的氨基又稱草酰乙酸衍生

14、類型，這一族的氨基酸包括天冬氨酸、天冬酰胺、賴氨酸、甲硫酸包括天冬氨酸、天冬酰胺、賴氨酸、甲硫氨酸和蘇氨酸，是由三羧酸循環(huán)中的草酰乙氨酸和蘇氨酸，是由三羧酸循環(huán)中的草酰乙酸轉換而來。酸轉換而來。 （四）絲氨酸族（四）絲氨酸族 又稱又稱3-3-磷酸甘油酸衍生類型，這一族的磷酸甘油酸衍生類型，這一族的氨基酸有絲氨酸、甘氨酸和半胱氨酸。它們氨基酸有絲氨酸、甘氨酸和半胱氨酸。它們的共同碳骨架是糖酵解的中間產物的共同碳骨架是糖酵解的中間產物3-3-磷酸甘磷酸甘油酸。油酸。 （五）芳香族氨基酸（五）芳香族氨基酸 這一族氨基酸包括酪氨酸、色氨酸和苯這一族氨基酸包括酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，其碳架來自于戊糖磷

15、酸途徑的中間丙氨酸，其碳架來自于戊糖磷酸途徑的中間產物產物4-4-磷酸赤蘚糖和糖酵解的中間產物磷酸磷酸赤蘚糖和糖酵解的中間產物磷酸烯醇式丙酮酸。烯醇式丙酮酸。 （六）組氨酸族（六）組氨酸族 這一族氨基酸僅包括組氨酸，其合成過這一族氨基酸僅包括組氨酸，其合成過程較復雜，需經過程較復雜，需經過1010步反應，步反應，9 9種酶參與催化，種酶參與催化，組氨酸合成需要組氨酸合成需要3 3個前體物質，即個前體物質，即5-5-磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸、谷氨酰胺和焦磷酸、谷氨酰胺和ATPATP。 四、生物固氮與氮素循環(huán)四、生物固氮與氮素循環(huán) 生物固氮是指某些特定的微生物可以利生物固氮是指某些特定的微生物可以利

16、用自身特有的酶在常溫常壓下將大氣中的分用自身特有的酶在常溫常壓下將大氣中的分子氮還原為氨態(tài)氮的過程。子氮還原為氨態(tài)氮的過程。 生物固氮是一個復雜的生物化學反應過生物固氮是一個復雜的生物化學反應過程，固氮酶催化還原反應需要滿足以下三個程，固氮酶催化還原反應需要滿足以下三個條件。條件。 （一）電子供體及電子傳遞體。（一）電子供體及電子傳遞體。 （二）（二）ATPATP。 （三）嚴格的厭氧環(huán)境。（三）嚴格的厭氧環(huán)境。 氮元素在氨態(tài)氮、硝態(tài)氮及氮氣等形式氮元素在氨態(tài)氮、硝態(tài)氮及氮氣等形式間循環(huán)變化的過程，稱為氮素循環(huán)。間循環(huán)變化的過程，稱為氮素循環(huán)。 第第5 5節(jié)節(jié) 蛋白質的生物合成蛋白質的生物合成一

17、、蛋白質合成體系的重要組分（一）一）mRNAmRNA與遺傳密碼與遺傳密碼1 1、mRNAmRNA mRNA mRNA是單鏈線性分子是單鏈線性分子, ,在細胞核中轉錄在細胞核中轉錄了了DNADNA分子的全部遺傳信息，進入細胞質中的分子的全部遺傳信息，進入細胞質中的核糖體，以此為模板來指導蛋白質的合成。核糖體，以此為模板來指導蛋白質的合成。2 2、遺傳密碼、遺傳密碼 mRNAmRNA分子中為蛋白質氨基酸編碼的核苷分子中為蛋白質氨基酸編碼的核苷酸序列稱為遺傳密碼。如果是每三個相鄰的酸序列稱為遺傳密碼。如果是每三個相鄰的核苷酸組成一組形成三聯(lián)體，編碼一種氨基核苷酸組成一組形成三聯(lián)體，編碼一種氨基酸，可

18、以組成酸，可以組成4 43 3=64=64個密碼子，就滿足了對個密碼子，就滿足了對2020種氨基酸進行編碼的需求，這樣相鄰的核苷種氨基酸進行編碼的需求，這樣相鄰的核苷酸就稱為三聯(lián)體密碼，又稱為密碼子。酸就稱為三聯(lián)體密碼，又稱為密碼子。 遺傳密碼特點：遺傳密碼特點：(1)(1)連續(xù)性：相鄰的兩個密碼子之間沒有任何連續(xù)性：相鄰的兩個密碼子之間沒有任何核苷酸間隔，也沒有交叉重疊，在合成多肽核苷酸間隔，也沒有交叉重疊，在合成多肽鏈時，從起始密碼鏈時，從起始密碼AUGAUG開始，必須連續(xù)三個一開始，必須連續(xù)三個一組一個密碼子接著一個密碼子連續(xù)的往下進組一個密碼子接著一個密碼子連續(xù)的往下進行翻譯，直至出現(xiàn)

19、終止密碼為止。行翻譯，直至出現(xiàn)終止密碼為止。(2)(2)簡并性：除色氨酸和甲硫氨酸只有簡并性：除色氨酸和甲硫氨酸只有1 1個密碼個密碼子外，其他氨基酸都有子外，其他氨基酸都有2 2個或個或2 2個以上不同的個以上不同的密碼子，這稱為密碼子的簡并性。密碼子，這稱為密碼子的簡并性。(3)(3)擺動性：擺動性：tRNAtRNA的反密碼子需要通過堿基互的反密碼子需要通過堿基互補與補與mRNAmRNA上的密碼子反向配對結合，但有時上的密碼子反向配對結合，但有時反密碼子與密碼子間不完全遵守堿基配對規(guī)反密碼子與密碼子間不完全遵守堿基配對規(guī)則，這種不嚴格的配對關系稱為密碼子的擺則，這種不嚴格的配對關系稱為密碼

20、子的擺動性。動性。 (4)(4)通用性：近來發(fā)現(xiàn)真核生物線粒體的遺傳通用性：近來發(fā)現(xiàn)真核生物線粒體的遺傳密碼與通用密碼有些差別，如人線粒體中密碼與通用密碼有些差別，如人線粒體中UGAUGA不再是終止密碼，而成為色氨酸的密碼子；不再是終止密碼，而成為色氨酸的密碼子；AGAAGA、AGGAGG成為終止密碼子，不再編碼精氨酸成為終止密碼子，不再編碼精氨酸。（二）（二）tRNAtRNA與反密碼子與反密碼子 tRNAtRNA是小分子是小分子RNARNA，可以對，可以對mRNAmRNA上的遺上的遺傳信息進行識別，并攜帶與密碼子對應的氨傳信息進行識別，并攜帶與密碼子對應的氨基酸，將其轉運到核糖體中進行蛋白質

21、的生基酸，將其轉運到核糖體中進行蛋白質的生物合成。物合成。 在在tRNAtRNA分子的反密碼環(huán)上，由分子的反密碼環(huán)上，由3 3個堿基個堿基組成組成1 1個三聯(lián)體，它能以互補配對的方式識別個三聯(lián)體，它能以互補配對的方式識別mRNAmRNA上相應的密碼子，稱作上相應的密碼子，稱作反密碼子反密碼子。密碼。密碼子與反密碼子的方向相反，反密碼子可以根子與反密碼子的方向相反，反密碼子可以根據堿基配對的原則，與據堿基配對的原則，與mRNAmRNA分子上對應的密分子上對應的密碼子結合，攜帶相對應的氨基酸。每種碼子結合，攜帶相對應的氨基酸。每種tRNAtRNA只能攜帶一種氨基酸只能攜帶一種氨基酸 . .密碼子與

22、反密碼子的識別密碼子與反密碼子的識別（三）（三）rRNArRNA與核糖體與核糖體 核糖體是細胞內一個巨大的核糖核蛋白核糖體是細胞內一個巨大的核糖核蛋白體，由體，由rRNArRNA和多種蛋白質組合形成，它是蛋和多種蛋白質組合形成，它是蛋白質合成的場所，是蛋白質生物合成的裝配白質合成的場所，是蛋白質生物合成的裝配機，又稱蛋白質合成工廠。機，又稱蛋白質合成工廠。核糖體結構中存在兩個亞基，一個為大亞基，核糖體結構中存在兩個亞基，一個為大亞基，一個為小亞基。一個為小亞基。原核生物的核糖體為原核生物的核糖體為70S70S，由，由30S30S小亞基小亞基(16SrRNA(16SrRNA和和2121種蛋白質）

23、和種蛋白質）和50S50S大亞基組成大亞基組成（5SrRNA5SrRNA、23SrRNA23SrRNA和和3434種蛋白質）。種蛋白質）。真核生物的核糖體為真核生物的核糖體為80S80S，由，由40S40S小亞基為小亞基為（18SrRNA18SrRNA和和3030多種蛋白質）和多種蛋白質）和60S60S大亞基大亞基（5SrRNA5SrRNA、28SrRNA28SrRNA和和5050多種蛋白質）。多種蛋白質）。（四）輔助因子（四）輔助因子1 1、起始因子、起始因子主要有主要有IF1IF1、IF2IF2、IF3IF3等，主要功能是促進起等，主要功能是促進起始復合體的形成。始復合體的形成。2 2、延

24、長因子、延長因子主要有主要有EF-TuEF-Tu、EF-TsEF-Ts、EF-GEF-G等，主要功能是使等，主要功能是使肽鏈延長。肽鏈延長。3 3、釋放因子、釋放因子主要有主要有RF1RF1、RF2RF2、RF3RF3等，主要功能是識別終等，主要功能是識別終止信號，促使多肽鏈的釋放。止信號，促使多肽鏈的釋放。二、蛋白質生物合成過程二、蛋白質生物合成過程（一）氨基酸的活化（一）氨基酸的活化1 1、氨基酰、氨基酰-AMP-AMP-酶復合物的形成。酶復合物的形成。+ PPi氨基酸 + tRNA + ATP氨基酰 - tRNA 合成酶Mg2+氨基酰 - tRNA + AMP2 2、氨基酰、氨基酰-tR

25、NA-tRNA的形成。的形成。 氨基酰氨基酰-AMP-AMP-酶復合物形成以后，活化的酶復合物形成以后，活化的氨?；鶑膹秃衔锩撀?，與相應的氨?；鶑膹秃衔锩撀?，與相應的tRNAtRNA結合，結合，形成氨基酰形成氨基酰-tRNA-tRNA。 （二）肽鏈合成的起始（二）肽鏈合成的起始1 1、起始密碼子的識別：、起始密碼子的識別：2 2、70S70S起始復合物的形成：原核生物起始復起始復合物的形成：原核生物起始復合物的形成過程需要合物的形成過程需要3 3種起始因子參與，即種起始因子參與，即IFlIFl，IF2IF2和和IF3IF3。(1)(1)核糖體大小亞基的分離。核糖體大小亞基的分離。(2)(2)核

26、糖體小亞基與核糖體小亞基與mRNAmRNA結合。結合。 (3)(3)核糖體大亞基結合。核糖體大亞基結合。 （三）肽鏈的延伸（三）肽鏈的延伸1 1、進位、進位2 2、轉肽、轉肽3 3、移位、移位4 4、脫落、脫落（四）肽鏈合成的終止與釋放（四）肽鏈合成的終止與釋放 肽鏈合成的終止階段包括對肽鏈合成的終止階段包括對mRNAmRNA上終止上終止密碼的識別，已合成完畢的肽鏈從肽酰密碼的識別，已合成完畢的肽鏈從肽酰-tRNA-tRNA水解釋放，以及核糖體與水解釋放，以及核糖體與tRNAtRNA從從mRNAmRNA上脫落上脫落的過程。的過程。mRNAmRNA上肽鏈合成的終止密碼子為：上肽鏈合成的終止密碼子

27、為：UAAUAA、UAGUAG和和UGAUGA。 三、蛋白質合成后的加工成熟三、蛋白質合成后的加工成熟 從核糖體釋放出來的多肽鏈，多數(shù)不具從核糖體釋放出來的多肽鏈，多數(shù)不具有活性，還需要進一步加工、修飾才能轉變有活性，還需要進一步加工、修飾才能轉變?yōu)榫哂猩飳W功能的蛋白質。為具有生物學功能的蛋白質。（一）肽鏈（一）肽鏈N N端的修飾。端的修飾。（二）個別氨基酸殘基的化學修飾。（二）個別氨基酸殘基的化學修飾。（三）水解修飾。（三）水解修飾。 （四）二硫鍵的形成。（四）二硫鍵的形成。（五）輔基連接。（五）輔基連接。（六）折疊修飾。（六）折疊修飾。 第第6 6節(jié)節(jié) 基因工程及其在環(huán)境保護中的應用基因

28、工程及其在環(huán)境保護中的應用一、基因工程的概念一、基因工程的概念 基因工程，亦稱遺傳工程，是基因工程，亦稱遺傳工程，是2020世紀世紀7070年代以來發(fā)展起來的一項生物工程技術，是年代以來發(fā)展起來的一項生物工程技術，是在分子水平上利用人工方法對在分子水平上利用人工方法對DNADNA進行重組的進行重組的技術，其本質是技術，其本質是DNADNA重組技術的應用。重組技術的應用。 二、基因工程操作技術二、基因工程操作技術（一）體外基因重組（一）體外基因重組1 1、目的基因的制備、目的基因的制備（1 1）從基因組中直接分離。）從基因組中直接分離。（2 2）人工合成目的基因）人工合成目的基因DNADNA片段

29、。片段。（3 3）逆轉錄。）逆轉錄。（4 4）PCRPCR反應合成反應合成DNADNA。 2 2、基因載體、基因載體 對于對于DNADNA重組的載體，一般需要具備以下重組的載體，一般需要具備以下基本要求。基本要求。（1 1）載體可以在受體細胞中獨立地進行復制。）載體可以在受體細胞中獨立地進行復制。（2 2）要有多種限制性內切酶的切割位點，最）要有多種限制性內切酶的切割位點，最好是單一位點。好是單一位點。（3 3）要有選擇性標記，能指示重組體的轉入，）要有選擇性標記，能指示重組體的轉入，易于鑒定、篩選。易于鑒定、篩選。 在基因工程中經常選用的載體主要有以在基因工程中經常選用的載體主要有以下幾種。下幾種。（1 1）質粒。質粒是雙鏈閉環(huán)）質粒。質粒是雙鏈閉環(huán)DNADNA分子，種類很分子，種類很多，其分子大小從多，其分子大小從1kb1kb200kb200kb不等。不等。（2 2）噬菌體。噬菌體是細菌病毒，也能獨立）噬菌體。噬菌體是細菌病毒，也能獨立復制，穩(wěn)定地遺傳。復制，穩(wěn)定地遺傳。（3 3）柯斯質粒。又稱