基因工程与蛋白质工程

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基因工程的基本工具_基因工程的原理及技术_基因工程和蛋白质工程的应用-高中生物知识点·基因工程基因工程三种工具原理及基因工程的四个步骤一、基因工程需要三个工具：1、剪刀：限制酶。

2、针线：DNA连接酶。

3、运输：运载体。

二、基因工程四个步骤：1、目的基因的获取。

2、基因表达载体的构建目的基因与运载体结合。

3、将目的基因导入受体细胞。

4、目的基因的检测与表达。

基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术。

是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。

基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

基因工程，又称基因操作，DNA重组技术，基因克隆，分子克隆等。

克隆就是来自同一祖先的相同副本或拷贝的集合，而获得同一拷贝的过程则称为克隆化，也就是无性繁殖。

蛋白质工程是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。

1983年，美国生物学家厄尔默首先提出了“蛋白质工程”的概念，随即被广泛接受和采用。

蛋白质工程是以蛋白质结构与功能关系的知识为基础，通过周密的分子设计，把蛋白质改造为合乎人类需要的新的蛋白质。

人们利用分子遗传学的知识和对蛋白质结构的了解，在实验室条件下，设计出全新的优良蛋白质。

利用基因工程生产的胰岛素就是蛋白质工程的第一个成功范例。

由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，在技术方面有许多同基因工程技术相似的地方，因此人们也把蛋白质工程称为第二代基因工程。

蛋白质工程与基因工程的区别蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。

蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。

“基因工程与蛋白质工程”知识归纳及试题例析一、知识归纳1.与DNA分子相关的酶名称作用参与的生理过程应用限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧酸DNA复制RNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂DNA复制及转录逆转录酶以RNA为模板合成DNA 逆转录及基因工程特别注意:(1)限制性核酸内切酶的来源:多数来自原核生物;作用特点:主要切割外源DNA,对自身的DNA不起作用从而达到保护自身的目的;作用结果:形成DNA片断末端。

(2)各种酶都具有专一性,特别就是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列,并在特定的碱基之间切开。

2.基因工程的基本操作程序(1)获取目的基因①基因文库:就是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中通过克隆而储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。

②基因组文库:基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库。

③部分基因文库:含有一种生物的部分基因,就叫做部分基因文库,如cDNA文库。

PCR技术与DNA复制的比较比较项目PCR技术DNA复制相同点原理DNA双链复制((碱基互补配对)原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、ATP、酶等不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子(2)基因表达载体的构建(基因工程的核心)①构建目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达与发挥作用。

②一个基因表达载体的组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因等。

③构建方法(3)将目的基因导入受体细胞—转化生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射技术Ca2+处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子特别注意:受体细胞中常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物──大肠杆菌、酵母菌等,但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必需用真核生物酵母菌──需内质网、高尔基体的加工、分泌。

蛋白质工程的研究与应用在当今的生物技术领域，蛋白质工程技术可以说是非常重要的一项技术。

蛋白质工程的研究受到了越来越广泛的关注，其应用范围也越来越广泛。

本文将简单介绍蛋白质工程的一些基本概念、研究方法和应用方向。

一、什么是蛋白质工程？蛋白质工程可以理解为“人造进化”。

它是利用现代生物技术手段来改变蛋白质分子的结构和性质，以获得更好的功能性能，使蛋白质成为更加适合特定应用场景的生物大分子。

蛋白质工程主要包括基因工程、蛋白质纯化、蛋白质折叠及结构鉴定、蛋白质功能评价等技术。

二、蛋白质工程的研究方法1.基因工程方法基因工程方法是蛋白质工程中最基础也是最关键的一步。

通过构建基因工程载体，将外源DNA序列插入到宿主细胞中，从而在宿主细胞中进行蛋白质表达。

2.蛋白质纯化蛋白质纯化是蛋白质工程中非常重要的一步。

蛋白质经过表达、筛选、鉴定，需要进行纯化和结构鉴定。

蛋白质的选择性亲和、离心过滤、电泳、层析、结晶等多种技术手段被广泛用于蛋白质纯化。

3.蛋白质结构分析蛋白质结构分析主要利用生物物理技术和X射线晶体学分析方法。

通过对蛋白质的分子结构进行深入分析，可以了解蛋白质的功能性能和作用机理，为后续的蛋白质工程改良提供基础数据。

三、蛋白质工程的应用1.医药领域蛋白质工程的主要应用领域之一就是医药领域。

基于蛋白质工程技术，可以延长药物的半衰期，提高药物的稳定性和活性，降低药物毒性等。

目前，蛋白质工程技术已经在许多药物疗法中广泛应用。

2.食品工业蛋白质工程技术在食品工业中也有广泛应用。

通过修改蛋白质分子的结构，可以改变其性质，增加或降低其胶凝能力，从而用于制作食品添加剂，比如牛奶中的乳清蛋白就是经过蛋白质工程技术改进的。

3.环境保护蛋白质工程技术在环境保护中也发挥着重要作用。

利用蛋白质工程技术可以设计出具有特定功能性的蛋白质分子，用于检测有毒有害物质，从而保护环境。

4.其他应用领域蛋白质工程技术在其他领域也有广泛的应用。