基因工程的应用和蛋白质工程课件

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

撬法·命题法 解生物技术的安全性与伦理问题的讨论。将目的基因导入另一生物体内 后，可能会产生新的有害成分，所以需严格选择目的基因，A 项正确；生殖性克隆人违反了人类现有伦理 道德，中国政府的态度是禁止生殖性克隆人实验，但不反对治疗性克隆，B 项正确；将试管婴儿技术用于 设计婴儿性别等是对设计婴儿技术的滥用，是反对设计试管婴儿的原因之一，C 项正确；干扰素是一种对 病毒具有特异性杀伤作用的物质，不能用作生物武器，D 项错误。
4 生物武器对人类的威胁 (1)生物武器种类
致病菌：鼠疫菌、炭疽杆菌等 病毒：天花病毒、痘病毒等 生化毒剂：肉毒杆菌毒素 经过基因重组的致病菌：重组流感病毒、新型鼠痘病毒
(2)我国政府观点 在任何情况下 不发展 、 不生产 、 不储存 生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
重难点 1 抗虫棉的培育 (1)目的基因：Bt 毒蛋白基因。 (2)抗虫原理：Bt 毒蛋白水解成的多肽与肠上皮细胞受体结合，会导致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解， 最后造成害虫死亡。 注：Bt 毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。
易错警示 基因诊断与基因治疗
基因治疗
基因诊断
原理 基因重组及基因表达 DNA 分子杂交
将正常基因导入有基
因缺陷的细胞中，使 制作特定 DNA 探针与
方法 该基因的表达产物发 病人样品 DNA 混合，
挥功能，以达到治疗 分析杂交带情况
的目的
进展
临床实验
临床应用
1．思维辨析 (1)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株。( √ ) (2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋 白基因导入了动物的乳腺细胞中。( × ) (3)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。( × ) (4)国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害。( × ) (5)目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上。( √ ) (6)我国反对生物武器，但我国在特殊情况下可以生产生物武器。( × )

高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
二、动物基因工程
二、动物基因工程 1. 用于提高动物生长速度：由于外源生
长激素基因的表达可以使转基因动物生长得 更快。如：转基因绵羊和转基因鲤鱼。
二、动物基因工程 1. 用于提高动物生长速度：由于外源生
长激素基因的表达可以使转基因动物生长得 更快。如：转基因绵羊和转基因鲤鱼。
药业的雏形。目前诸如人胰岛素、人生长激素、 人脑激素、α－干扰素、乙肝疫苗、蛋白C、组 织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程 药物已实现商品化。此外，还有促红细胞生成 素、白细胞介素－2、肾素、心钠素等一大批珍 贵药品正处于试用或临床试验阶段。
1.在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？ 从生物的组织、细胞或血液中提取。
2. 用于改善畜产品的品质：基因工程可 用于改善畜产品的品质。如：将肠乳糖酶基 因导入奶牛基因组，这样所获得的牛奶乳糖 的含量大大减低。
3. 用转基因动物做器官移植的供体： 目前，科学家正试图利用基因工程方法对 一些动物的器官进行改造，培育出没有免 疫排斥反应的转基因克隆器官。
4. 生产药物 提供许多昂贵药品，并已形成基因工程制
一、植物基因工程的应用 1. 提高抗逆性 （1）常用抗虫基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶 抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素 基因等。 （2）常用抗病基因：a.抗病毒基因有：病毒外 壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；b.抗真菌基 因有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因 （3）其他抗逆基因抗盐碱和干旱的调节细胞 渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等。
2.传统生产方法的缺点: 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
3.可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高 效率地生产出各种高质量、低成本的药品。

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：