基因工程基因工程的前景及蛋白質工程課時不足合并

基因工程基因工程的前景及蛋白質工程課時不足合并第1頁/共29頁傳統育種方法雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種

能否利用上述傳統育種方法，使大腸桿菌獲得合成胰島素的性狀？傳統育種方法的缺點：所需時間較長，遠緣親本難以雜交第2頁/共29頁一、基因工程與遺傳育種基因工程技術如何解決不同種生物之間優(yōu)良性狀的重組問題？如：已知蘇云金芽孢桿菌能夠合成使鱗翅目昆蟲中毒死亡的毒蛋白，怎樣賦予其他植物（如棉花）這一抗蟲性狀？第3頁/共29頁基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)植物組培第4頁/共29頁

閱讀課本P9~10并回答，到目前為止，基因工程技術解決了哪些不同種生物之間的性狀重組問題?轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基因的番茄轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉基因大豆第5頁/共29頁第6頁/共29頁（一）植物育種品質育種：高產，促進健康，改良新飼料，含抗疾病的物質抗性育種：抗蟲，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/共29頁運用基因工程技術，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質好的轉基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)（二）動物育種第8頁/共29頁導入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠超級動物特殊動物導入人基因具特殊用途的豬和小鼠第9頁/共29頁思考血友病是因為患者體內缺乏凝血因子Ⅷ而導致的出血性疾病，科學家已經在人體中找到了凝血因子Ⅷ的基因。請應用基因工程技術設計治療方法。第10頁/共29頁二、基因工程與疾病治療基因工程藥物第11頁/共29頁

1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內循環(huán)，不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。

2）從乳汁中獲取目的基因產物，產量高、易提純，表達的蛋白質已經過充分的修飾加工，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物的同時，轉基因動物又可無限繁殖。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？就基因藥物而言，最理想的表達場所是哪里？轉基因動物的乳腺。第12頁/共29頁

將正常ada基因替換病毒的基因，構建重組載體，然后導入到從患者體內分離出的T淋巴細胞中；通過細胞培養(yǎng)并確認ada基因表達后，將轉基因T細胞注入人體骨髓組織中；

特定的基因產物ada在淋巴細胞發(fā)育中起到重要作用。

例：治療重癥聯合免疫缺陷癥（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開始。3年后患者體內50%的T細胞合成了ADA，免疫功能在一定程度上得到恢復。第13頁/共29頁抽提DNA采集腫瘤病人血樣分離培養(yǎng)腫瘤淋巴細胞基因1基因2腫瘤壞死因子基因重組腫瘤淋巴細胞導入腫瘤病人體內重組腫瘤淋巴細胞進入腫瘤表達腫瘤壞死因子以消滅腫瘤細胞病人痊愈重組基因治療

把正常的基因導入病人體內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，是治療遺傳病最有效的手段。第14頁/共29頁三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來第15頁/共29頁環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質。通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質。第16頁/共29頁凈化被污染的環(huán)境—超級細菌分解石油第17頁/共29頁第一章基因工程1.4蛋白質工程第18頁/共29頁例：胰島素的蛋白質工程提出問題：在正常人體內，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格調控。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．血液中的胰島素會不斷被分解，無法維持相對穩(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入血液。第19頁/共29頁討論：1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。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）？可以通過基因的定點誘變技術來改變的。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：設計點突變，能有效地使二聚體解聚為單體，它進入血液的速度比天然胰島素提高了3倍。第20頁/共29頁基因定點誘變技術的常用方法是PCR法。突變點：人工合成的引物上手段：PCR技術獲得定點突變的基因蛋白質工程的研究現狀如何？目的：新問題：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/共29頁再例：酶的蛋白質工程提出問題：人們對洗衣粉的一個要求是能增白，另一個要求是能去污。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，當氧化劑與酶混在一起，酶的活性就會下降80%。因此，人們希望改造蛋白酶，來提高蛋白酶的抗氧化能力。第22頁/共29頁解決方法：采用點突變的方法，對天然酶中少數氨基酸殘基進行替換，可以使酶具有更強的催化活性，更寬的適應范圍和更高的實用價值。遺憾：此法對酶的高級結構基本沒有改變，因而對酶功能的改造還是極為有限的。第23頁/共29頁1、基本概念：即：通過修改基因來改變蛋白質分子中的氨基酸，從而制造出具有新特征的蛋白質。蛋白質工程利用基因工程技術對天然蛋白質進行改造，以便獲得具有理想生物學功能的蛋白質。（又被稱為第二代基因工程）第24頁/共29頁2、蛋白質工程的基本原理基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質三維結構預期功能生物功能mRNA轉錄翻譯折疊DNA合成分子設計

蛋白質的功能是DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質，就要改造DNA，所以蛋白質工程的原理應該是中心法則的逆推。蛋白質工程與基因工程的關系？第25頁/共29頁比較項目蛋白質工程基因工程蛋白質實質應用現狀相同點合成自然界不存在的蛋白質天然存在的蛋白質改造基因基因重組對現有蛋白質進行改造，對創(chuàng)造新的蛋白質還未成功已被廣泛應用3、蛋白質工程與基因工程的異同兩者都是分子水平的操作第26頁/共29頁4、實例：提高T4溶菌酶的熱穩(wěn)定