基因工程和蛋白质工程公开课优秀课件

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基因工程和蛋白质工程课件

基因重组技术
分子杂交
利用DNA分子的变性、复性和杂交的特性，将不同来源的DNA分子进行杂交，以获得所需的重组DNA分子。
聚合酶链式反应（PCR）
一种在体外扩增DNA分子的技术，通过特定的引物和DNA聚合酶，在DNA模板上进行半保留性复制，获得大量的DNA分子。
基因装配
将通过分子杂交和PCR等技术获得的DNA片段进行组装，构建完整的基因表达载体。
01
发展速度快
02
突破不断
03
前景广阔
基因工程和蛋白质工程技术近年来得到了快速发展，涉及的研究领域不断扩大，技术手段日益丰富。
随着技术的进步，基因工程和蛋白质工程在突破一个个科学难题，解决了一些长期困扰人们的难题，如某些疾病的治疗和预防等。
基因工程和蛋白质工程技术的发展前景非常广阔，未来有望在各个领域发挥重要作用，如生物医药、农业、环保等。
蛋白质工程的应用领域
医药领域
蛋白质工程在医药领域的应用主要包括新药研发、疾病诊断和治疗等。例如，通过蛋白质工程技术，可以设计和优化药物分子，提高药物的疗效和降低副作用。
农业领域
蛋白质工程在农业领域的应用主要包括作物改良、动物育种和疫苗研发等。例如，通过蛋白质工程技术，可以改善作物的抗逆性、提高产量和优化品质。
离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱等。
蛋白质表达量的影响因素
基因拷贝数、转录和翻译的效率等。
蛋白质修饰与改造
蛋白质修饰类型：磷酸化、糖基化、羟基化等。
修饰与改造对蛋白质功能的影响：调节蛋白质活性、稳定性等。
蛋白质改造方法：定点突变、基因敲除、基因融合等。
蛋白质结构解析与设计
蛋白质结构类型

基因工程的应用及蛋白质工程精选PPT

②成果：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
该基酸因工，程技在术基该本流半程胱如图氨1。酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高
研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。
了T 溶菌酶的耐热性。【解析】资料中对基因进行改造，结果得到耐热性提高的蛋白质，因此属于蛋白质工程的范畴。
②成果：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
本流程如图1。 (填“RAS mRNA”或“RAS蛋白”)含量减少引起的。
②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。 (3)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图资料：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。 (2)构建基因表达载体，为什么要同时拼接启动子、终止子？ (3)检测目的基因是否转录需提取受体细胞中的RNA进行分子杂交；研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术。体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后在体外完成转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内，如腺苷酸脱氨酶基因的转移。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。 ①蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。 (1)为什么构建基因表达载体，不能把基因直接导入？
回答下列问题：

《蛋白质工程》课件

生物医学
蛋白质工程可用于研究和治疗疾病，例如设计和优化抗体、酶和细胞
因子等。
农业与食品工业
蛋白质工程可用于改良农作物和食品品质，提
高产量和营养价值。
环保与能源领域
蛋白质工程可用于设计和优化微生物，以实现废物处理、生物燃料生
产等目标。
CHAPTER 02
蛋白质的结构与功能
蛋白质的一级结构
重要性
功能域和活性位点是理解蛋白质功能的关键，对蛋白质工程和药物设计具有重要意义。
影响因素
功能域和活性位点的形成受一级结构、二级结构和高级结构的影响，同时与蛋白质与其他分子的相互作用有关。
CHAPTER 03
蛋白质工程的遗传操作
基因突变技术
随机突变
01
通过化学诱变、物理诱变等方法在基因序列中引入随机突变，
定义
蛋白质的二级结构是指局部主链的折叠方式，常见的二级结构包括 α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等。
重要性
二级结构是构成蛋白质三级结构的重要基础，对蛋白质的功能具有重要影响。
影响因素
二级结构的形成受一级结构的影响，同时与蛋白质所处的环境条件有关。
蛋白质的高级结构
定义
蛋白质的高级结构是指整条肽链中不同二级结构的组合方式，包括蛋白质的构象、亚基聚合方式以及与其他分子间的相互作用等
通路分析
通过分析蛋白质在生物体内的相互作用网络，揭示其在信号转导、代谢等通路中的作用，为药物研发和疾病治疗提供靶点。
CHAPTER 05
蛋白质工程的实验技术
蛋白质的分离与纯化
蛋白质的分离与纯化是蛋白质工程实验技术的关键步骤之一，其目的是将目标蛋白质从复杂的生物样本中分离出来，并提高其纯度。

基因工程的应用蛋白质工程课件

(2)培育转植酸酶基因的大豆, 可提
高其作为饲料原料时磷的利用率。将
植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法
是________。请简述获得转基因植株
的完整过程。
14
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过________ 转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过________方法，从而一次得到多个转基因猪个体。 (4)若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？尝试自解：________
___________________________________
____________________________________ _。
尝试自解: ________
12
答案: (1)限制性内切酶和DNA连接酶 (2)检测转化的植物有没有显示出目的基因控制的性状植物组织培养
(3)①能打破生物种属的界限；②在分子水平上定向改变生物的遗传特性
担任务脏蛋白质组计划”
作
9
【例1】 (2008·金山模拟)如图为基因工程中，利用农杆菌作为载体，培育出新性状植株的过程，请据图分析回答:
10
(1)将携带外源基因的DNA导入植物细胞中所用到的工具酶有________________。 (2)图示中，目的基因导入植物细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，可以通过______________来确定。导入目的基因的植物细胞一般需要通过 ____________________的方法，培育成能表现新性状的植株。
5
1. 概念
蛋白质工程就是根据蛋白质的精细
结构和生物活性之间的关系，a按照人
类自身的需要，利用生物技术手段对蛋

基因工程及蛋白质工程 (共53张PPT)

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10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。15:51:3415:51:3415:518/26/2021 3:51:34 PM
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11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。21.8.2615:51:3415:51Aug-2126-Aug-21
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17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。下午3时51分34秒下午3时51分15:51:3421.8.26
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You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
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基因操作的工具
2.基因的针线—DNA连接酶
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14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月26日星期四下午3时51分34秒15:51:3421.8.26
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15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月下午3时51分21.8.2615:51August 26, 2021
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16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021年8月26日星期四3时51分34秒15:51:3426 August 2021
同一种限制酶处理
一个切口两个黏性末端
两个切口获得目的基因
DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）
步骤二：基因表达载体的构建基因表达载体的组成：
步骤二：基因表达载体的构建
注意
①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因动子（具有启动作用的DNA片段）

基因工程蛋白质工程ppt课件

(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞) 没有碱基互补配对现象。
(3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。 (4)转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
考点二
基础回扣
要点探究
命题设计
返回
考点二基因工程的操作与应用
(1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使__目__的__基__因__在__受_ _体__细__胞__中__稳__定__存__在__，__能__遗__传__给__后__代__，__并__表__达__和__发__挥__作__用___。 (2)限制酶 EcoRⅠ的识别序列和切割位点是—G↓AATTC—， SmaⅠ的识别序列和切割位点是—CCC↓GGG—。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应
考点一基因工程的概念和基本工具
二、DNA 重组技术的基本工具
1．限制性核酸内切酶(简称：限制酶 ) (1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 (3)结果：产生黏性末端或平末端。
考点一基因工程的概念和基本工具
(1) 限制酶和 DNA 连接酶的作用部位相同吗？相同。 (2)DNA 连接酶起作用时是否需要模板？不需要。
考点一
基础回扣要点探究命题设计技法提炼返回
考点一基因工程的概念和基本工具
易错警示
巧辨基因工程操作基本工具的 8 个易错点 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 (4)将一个基因从 DNA 分子上切割下来，需要切两处，同时产生 4 个黏性末端。 (5)不同 DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个 DNA 分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。

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4.限制性内切酶的作用部位是磷酸二酯键；DNA连接酶的作用部位磷酸二酯键。
复习旧知
5.限制性内切酶的特点：一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核糖核苷酸序列，并于特定位点上准确地切割双链DNA分子。
6.载体必需具备的特点
1.结构简单,大小适中 2.能在宿主细胞中自我复制并稳定存在 3.具一个或多个限制酶切位点。 4.具标记基因
基因工程和蛋白质工程公开课
一、基因工程的概念
基因工程又叫做基因拼接技术或 DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
一、基因工程的概念
操作对象：基因
操作环境：体外
原理：
C.运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D.DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键
复习旧知
1.基因工程的操作工具：限制性内切酶、DNA连接酶、载体
2.基因工程的工具酶：限制性内切酶、DNA连接酶
3.限制性内切酶的化学本质是蛋白质；DNA连接酶的化学本质是蛋白质；载体的化学本质是 DNA 。
(1)来源：主要来自原核生物
(2)特点：
一种限切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
并在特定位点准确切割DNA
(3)作用部位
磷酸二酯键
思考
要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端。
用同种限制酶切割来源不同的DNA获得的黏性末端是否相同？不同的限制酶呢？
②具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接 ③具有标记基因，便于进行筛选
④结构简单，大小适中
小结
限制酶
主要存在于原核生物中具有专一性(识别序列) 切开DNA分子的磷酸二酯键
基因工程的工具
DNA连接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶 T4 DNA连接酶
结构简单,大小适中
能在宿主细胞中自我复制
（2）类型：
类型
来源相同点
功能差别
E·coliDNA连接酶大肠杆菌恢复只能连接黏性末端
磷酸
T4DNA连接酶
T4噬菌体二酯键
能连接黏性末端和平末端(效率较低)
寻根问底
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?
G
A ATT
CT T A A
G
二、基因工程的工具
3.基因工程的
——运载体
（1）运载体种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等
——限制性内切酶
(1)来源：主要来自原核生物 (2)特点：一种限切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定位点准确切割DNA
限制酶具有专一性
限制性内切酶的作用过程
EcoR Ⅰ
黏性末端
黏性末端
Sma Ⅰ
平末端
平末端
5

5
4
1
3
2
二、基因工程的基本工具
1.基因工程的
——限制性内切酶
练习
3.关于限制酶说法中，正确的是（C ）
A．限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列 B．EcoRI切割的是G—A之间的氢键 C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割
外源DNA D．限制酶只存在于原核生物中
练习
4.以下说法正确的是
（C ）
A.所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B.质粒是基因工程中唯一的运载体
将不同种来源的DNA片段连接起来
二、基因工程的基本工具
2.基因工程的
——DNA连接酶
（1）作用: 催化磷酸二酯键形成，连接DNA片段
E·coli DNA连接酶
可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
二、基因工程的工具
2.基因工程的
——DNA连接酶
（1）作用: 催化磷酸二酯键形成，连接DNA片段
练习
2.下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是 C
A.一种限制酶只能识别一种特定的脱氧苷酸序列 B.限制酶的活性受温度的影响 C.限制酶能识别和切割RNA D.限制酶可从原核生物中提取
练习
2.下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是 C
A.一种限制酶只能识别一种特定的脱氧苷酸序列 B.限制酶的活性受温度的影响 C.限制酶能识别和切割RNA D.限制酶可从原核生物中提取
基因重组
操作水平： DNA分子水平
目的：
定向地改造生物的遗传特性
思考
为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？不同生物的DNA都具有规则的双螺旋结构和 4种脱氧核苷酸组成
为什么能把一种生物的基因可以在另一种生物体内表达？不同的生物共用一套遗传密码
二、基因工程的基本工具
1.基因工程的
相同
不同
生物A基因片段
……GAATTC…… ……CTTAAG……
生物B基因片段
……GAATTC…… ……CTTAAG……
EcoRⅠ酶切
……G AATTC…… ……CTTAA G……
……G AATTC…… ……CTTAA G……
不同来源的DNA片段混合
……GAATTC…… ……CTTAAG……
……GAATTC…… ……CTTAAG……
质粒：细菌细胞中一种很小的环状DNA分子。裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我复制能力
（１）质粒上会存在某些标记基因，标记基因有什么用途？
（２）要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？
二、基因工程的工具
3.基因工程的
——运载体
（2）条件： ①能自我复制并在受体细胞中稳定存在
运载工具
具备的并稳定存在条件具一个多个限制酶切位点
具标记基因
质粒、 λ噬菌体衍生物、动植物病毒
练习
1.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是 D
A. 定向提取生物体的DNA分子 B. 定向地对DNA分子进行人工“剪切” C. 在生物体外对DNA分子进行改造 D. 定向地改造生物的遗传性状
基
因
工
1.目的基因的获取
程
的
一
2.基因表达载体的构建
般
3.目的基因导入受体细胞
程
4.目的基因的检测与鉴定
序
三、基因工程的基本操作程序
（一）目的基因的获取 1.目的基因：主要指的是编码蛋白质的结构基因，
也可以是一些具有调控作目的基因（3）通过DNA合成仪用化学方法直接合成