基因工程基因工程的前景及蛋白質(zhì)工程課時(shí)不足合并

基因工程基因工程的前景及蛋白質(zhì)工程課時(shí)不足合并第1頁(yè)/共29頁(yè)傳統(tǒng)育種方法雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種

能否利用上述傳統(tǒng)育種方法，使大腸桿菌獲得合成胰島素的性狀？傳統(tǒng)育種方法的缺點(diǎn)：所需時(shí)間較長(zhǎng)，遠(yuǎn)緣親本難以雜交第2頁(yè)/共29頁(yè)一、基因工程與遺傳育種基因工程技術(shù)如何解決不同種生物之間優(yōu)良性狀的重組問(wèn)題？如：已知蘇云金芽孢桿菌能夠合成使鱗翅目昆蟲(chóng)中毒死亡的毒蛋白，怎樣賦予其他植物（如棉花）這一抗蟲(chóng)性狀？第3頁(yè)/共29頁(yè)基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：普通棉花(無(wú)抗蟲(chóng)特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲(chóng)基因與載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲(chóng)基因)棉花植株(有抗蟲(chóng)特性)植物組培第4頁(yè)/共29頁(yè)

閱讀課本P9~10并回答，到目前為止，基因工程技術(shù)解決了哪些不同種生物之間的性狀重組問(wèn)題?轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆第5頁(yè)/共29頁(yè)第6頁(yè)/共29頁(yè)（一）植物育種品質(zhì)育種：高產(chǎn)，促進(jìn)健康，改良新飼料，含抗疾病的物質(zhì)抗性育種：抗蟲(chóng)，抗病毒，抗除草劑，抗鹽堿，抗旱，抗寒等如何利用基因工程使非豆科植物（水稻、玉米等）獲得固氮能力，從而減少使用化肥所造成的環(huán)境污染？第7頁(yè)/共29頁(yè)運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)物。生長(zhǎng)快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)(中國(guó))乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)（二）動(dòng)物育種第8頁(yè)/共29頁(yè)導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠超級(jí)動(dòng)物特殊動(dòng)物導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠第9頁(yè)/共29頁(yè)思考血友病是因?yàn)榛颊唧w內(nèi)缺乏凝血因子Ⅷ而導(dǎo)致的出血性疾病，科學(xué)家已經(jīng)在人體中找到了凝血因子Ⅷ的基因。請(qǐng)應(yīng)用基因工程技術(shù)設(shè)計(jì)治療方法。第10頁(yè)/共29頁(yè)二、基因工程與疾病治療基因工程藥物第11頁(yè)/共29頁(yè)

1）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。

2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高、易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過(guò)充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。

3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？就基因藥物而言，最理想的表達(dá)場(chǎng)所是哪里？轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺。第12頁(yè)/共29頁(yè)

將正常ada基因替換病毒的基因，構(gòu)建重組載體，然后導(dǎo)入到從患者體內(nèi)分離出的T淋巴細(xì)胞中；通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)并確認(rèn)ada基因表達(dá)后，將轉(zhuǎn)基因T細(xì)胞注入人體骨髓組織中；

特定的基因產(chǎn)物ada在淋巴細(xì)胞發(fā)育中起到重要作用。

例：治療重癥聯(lián)合免疫缺陷癥（ada基因突變）二、基因工程與疾病治療1990年第一例基因治療試驗(yàn)開(kāi)始。3年后患者體內(nèi)50%的T細(xì)胞合成了ADA，免疫功能在一定程度上得到恢復(fù)。第13頁(yè)/共29頁(yè)抽提DNA采集腫瘤病人血樣分離培養(yǎng)腫瘤淋巴細(xì)胞基因1基因2腫瘤壞死因子基因重組腫瘤淋巴細(xì)胞導(dǎo)入腫瘤病人體內(nèi)重組腫瘤淋巴細(xì)胞進(jìn)入腫瘤表達(dá)腫瘤壞死因子以消滅腫瘤細(xì)胞病人痊愈重組基因治療

把正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，是治療遺傳病最有效的手段。第14頁(yè)/共29頁(yè)三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來(lái)第15頁(yè)/共29頁(yè)環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。第16頁(yè)/共29頁(yè)凈化被污染的環(huán)境—超級(jí)細(xì)菌分解石油第17頁(yè)/共29頁(yè)第一章基因工程1.4蛋白質(zhì)工程第18頁(yè)/共29頁(yè)例：胰島素的蛋白質(zhì)工程提出問(wèn)題：在正常人體內(nèi)，胰島素是以低水平連續(xù)分泌的，因而正常人的血糖可以被嚴(yán)格調(diào)控。A．I型糖尿病(胰島素缺乏型糖尿病)患者在注射胰島素后，在注射處胰島素的溶解和吸收不理想；B．血液中的胰島素會(huì)不斷被分解，無(wú)法維持相對(duì)穩(wěn)定的胰島素濃度。目前I型糖尿病患者需天天注射胰島素2～3次，這給患者帶來(lái)了很大的痛苦和不便。因此糖尿病患者迫切希望能有口服的胰島素。分析原因：注射的胰島素分子可以聚合為二聚體或六聚體，這些龐大的聚合體難以被吸收進(jìn)入血液。第19頁(yè)/共29頁(yè)討論：1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。某多肽鏈的一段氨基酸序列是：……-丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……2、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（DNA）？可以通過(guò)基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)來(lái)改變的。丙氨酸：（GCU、GCC、GCA、GCG）色氨酸：（UGG）賴氨酸（AAA、AAG）甲硫氨酸：（AUG）苯丙氨酸：（UUU、UUC）解決方法：設(shè)計(jì)點(diǎn)突變，能有效地使二聚體解聚為單體，它進(jìn)入血液的速度比天然胰島素提高了3倍。第20頁(yè)/共29頁(yè)基因定點(diǎn)誘變技術(shù)的常用方法是PCR法。突變點(diǎn)：人工合成的引物上手段：PCR技術(shù)獲得定點(diǎn)突變的基因蛋白質(zhì)工程的研究現(xiàn)狀如何？目的：新問(wèn)題：遺憾的是突變體與受體的親和力只有天然胰島素的20％。因此這一改造未取得完全的成功。

閱讀教材P15第21頁(yè)/共29頁(yè)再例：酶的蛋白質(zhì)工程提出問(wèn)題：人們對(duì)洗衣粉的一個(gè)要求是能增白，另一個(gè)要求是能去污。普通洗衣粉中添加氧化劑就能起漂白作用，添加堿性蛋白酶就成了去污的洗衣粉。普通的蛋白酶害怕氧化劑，當(dāng)氧化劑與酶混在一起，酶的活性就會(huì)下降80%。因此，人們希望改造蛋白酶，來(lái)提高蛋白酶的抗氧化能力。第22頁(yè)/共29頁(yè)解決方法：采用點(diǎn)突變的方法，對(duì)天然酶中少數(shù)氨基酸殘基進(jìn)行替換，可以使酶具有更強(qiáng)的催化活性，更寬的適應(yīng)范圍和更高的實(shí)用價(jià)值。遺憾：此法對(duì)酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有改變，因而對(duì)酶功能的改造還是極為有限的。第23頁(yè)/共29頁(yè)1、基本概念：即：通過(guò)修改基因來(lái)改變蛋白質(zhì)分子中的氨基酸，從而制造出具有新特征的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程利用基因工程技術(shù)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，以便獲得具有理想生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)。（又被稱為第二代基因工程）第24頁(yè)/共29頁(yè)2、蛋白質(zhì)工程的基本原理基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計(jì)

蛋白質(zhì)的功能是DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA，所以蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推。蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系？第25頁(yè)/共29頁(yè)比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程蛋白質(zhì)實(shí)質(zhì)應(yīng)用現(xiàn)狀相同點(diǎn)合成自然界不存在的蛋白質(zhì)天然存在的蛋白質(zhì)改造基因基因重組對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，對(duì)創(chuàng)造新的蛋白質(zhì)還未成功已被廣泛應(yīng)用3、蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同兩者都是分子水平的操作第26頁(yè)/共29頁(yè)4、實(shí)例：提高T4溶菌酶的熱穩(wěn)定