選修三基因工程的應用

選修三基因工程的應用第一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二基因工程的應用植物基因工程碩果累累動物基因工程前景廣闊基因工程藥物異軍突起基因治療曙光初照第二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累1、抗蟲轉基因植物轉基因抗蟲植物：棉花、玉米、馬鈴薯、番茄、大豆、蠶豆、煙草、蘋果、核桃、楊、菊花等。用于殺蟲的基因主要有：★Bt毒蛋白基因(重點)、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝聚素基因第三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累1、抗蟲轉基因植物A方法：從某些生物中分離出具

的基因，將其導入作物中，使其具有抗蟲性。有殺蟲活性B殺蟲基因種類：Bt毒蛋白基因

C成果：抗蟲棉、抗蟲水稻等。D意義：少農藥、低成本、少污染.第四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累2、抗病轉基因植物轉基因抗病植物：小麥、甜椒、番茄。殺蟲的基因主要：★病毒外殼蛋白質基因（最常用）、病毒復制酶（這些基因的轉化植物表現出對同種病毒或相近病毒或病毒RNA侵染的高水平抗性

）幾丁質酶基因、抗毒素合成基因抗CMV甜椒第五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累2、抗病轉基因植物A病原微生物：主要有病毒、真菌、細菌。B方法：將導入植物中使其具有抗病特性抗病基因C種類：病毒外殼蛋白基因D成果：抗煙草花葉病毒的轉基因煙草、抗病毒的轉基因小麥。第六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累3、抗逆轉基因植物例如，將魚的抗凍蛋白基因導人煙草和番茄，使煙草和番茄的耐寒能力均有提高。此外，將抗除草劑基因導人大豆、玉米等作物，噴灑除草劑時，殺死田間雜草而不損傷作物。第七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累3、抗逆轉基因植物A方法：將導入植物，獲抗逆性作物?？鼓婊駼基因種類：抗除草劑基因、抗凍蛋白基因、調節(jié)細胞滲透壓基因。C成果：抗除草劑玉米、耐寒番茄、抗鹽抗旱煙草第八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累4、利用轉基因改良植物的品質提高植物的光合作用效率

改造光合作用中起關鍵作用的CO2固定酶，能提高植物對CO2的固定效率；還可以通過增強植物對光能吸收與轉化的功能來提高光合作用效率，提高作物的產量。第九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累4、利用轉基因改良植物的品質延長果實的儲藏期乙烯是催熟果實的一種激素，在其形成過程中需要乙烯形成酶。通過基因工程可以獲得能抑制乙烯形成酶基因表達的植物新品種，這些轉基因植物的果實既保持了原有的品質，又延長了儲藏期。第十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二植物基因工程碩果累累4、利用轉基因改良植物的品質A將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因，導入植物中，提高氨基酸的含量。富含賴氨酸的轉基因玉米

B將控制番茄果實成熟的基因導入番茄，獲得轉基因延熟番茄。C將與植物花青素代謝有關的基因導入花卉植物矮牽牛中，轉基因矮牽牛呈現出自然界沒有的顏色變異。第十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二動物基因工程前景廣闊（重點理解）1、用于提高動物的生長速度轉基因鯉魚（上）和同齡的鯉魚（下）A基因：外援生長激素基因B成果:轉基因鯉魚、轉基因綿羊。第十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二動物基因工程前景廣闊2、用于改善畜產品的品質

A病癥：有些人對牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后會出現過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀B優(yōu)良基因：腸乳糖酶基因C方法：腸乳糖酶基因導入奶牛基因組，獲得轉基因牛分泌的乳汁，其中乳糖的含量大大減低。乳糖乳糖酶半乳糖第十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二動物基因工程前景廣闊3、用轉基因動物生產藥物動物乳腺生物反應器技術基本成熟A基因來源：藥用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的啟動子B成果:乳腺生物反應器第十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二動物基因工程前景廣闊3、用轉基因動物生產藥物C操作過程：1、構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加乳腺蛋白基因的啟動子）2、用顯微注射法導入到受精卵3、將受精卵送入母體生長發(fā)育4、轉基因動物進入泌乳期后，提取乳汁注意：只有雌性轉基因個體才能生產藥物。第十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二★為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？⑴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。⑵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。⑶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。

★優(yōu)點：產量高、質量好、成本低、易提取第十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二動物基因工程前景廣闊4、用轉基因動物作器官移植的供體可長人耳的裸鼠第十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二動物基因工程前景廣闊4、用轉基因動物作器官移植的供體A供體：抑制或除去抗原決定基因B成果（預期）：結合克隆技術培育出沒有免疫排斥的轉基因克隆豬器官C方法：將器官供體基因組導入某種調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定因，再結合克隆技術，培育畜沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。第十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二動物基因工程前景廣闊5、各式各樣的轉基因動物第十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二基因工程藥品異軍突起（重點理解）1方式：利用轉基因工程菌來生產藥品。2成果：利用工程菌可生產細胞因子、抗體、疫

苗、激素等。第二十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素第二十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二2DNA質粒細菌細胞DNA人體細胞胰島素基因限制酶限制酶胰島素利用生物工程獲得胰島素1第二十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素人造血液及其生產基因工程藥品——干擾素第二十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二熱點論壇利用微生物生產藥物的優(yōu)越性何在?所謂利用微生物生產蛋白質類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質的編碼基因，構建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產蛋白質類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：（1）利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。（3）降低生產成本，減少生產人員和管理人員。第二十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二1基因治療：是指是把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。（重要）

2方法：A體外基因治療先從病人體內獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。（效果較為可靠）B體內基因治療直接向人體組織細胞中轉移基因的治病方法基因治療曙光初照（重點應用）第二十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二重癥聯合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細菌或者病毒感染，就會發(fā)病死亡。這個病的機理是細胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）的基因（ada）發(fā)生了突變?？梢酝ㄟ^基因工程的方法治療。SCID患者生存在無菌環(huán)境中基因治療曙光初照第二十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二基因治療曙光初照第二十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二3例如：患半乳糖血癥的患者，由于細胞內半乳糖苷轉移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉移酶，使過多的半乳糖在體內積聚，引起肝、腦等功能受損。1971年，美國科學家在體外做了試驗，用帶有半乳糖苷轉移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞，結果發(fā)現這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的?；蛑委熓锕獬跽盏诙隧?，共四十三頁，編輯于2023年，星期二用于基因治療的基因種類1。用正?；虼嫒毕莼?，或依靠其表達產物來彌補病變基因帶來的缺陷。如血友病、地中海貧血病的治療。2。反義基因。用mRNA分子與病變的mRNA分子進行互補，阻斷蛋白質的合成。3。自殺基因。編碼可殺死癌變細胞的蛋白酶基因。第二十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二蛋白質工程的崛起第三十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二干擾素是動物體內的一種蛋白質，可以用于治療病毒的感染和癌癥，但在體外保存相當困難。如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，那么在-70℃的條件下，可以保存半年。第三十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二一、蛋白質工程崛起的緣由例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數倍滿足人類生產和生活的需要滿足人類生產和生活的需要滿足人類生產和生活的需要第三十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二二、蛋白質工程的基本原理對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現？1、目標：根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。第三十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二逆轉錄轉錄DNARNA翻譯肽鏈復制復制折疊等具有空間結構的蛋白質表達生物特有的功能或性狀天然蛋白質的合成過程遵循中心法則，并需經過高級空間結構的轉變第三十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二2、蛋白質工程的原理：基因改造3、基本途徑：基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質三維結構預期蛋白質功能分子設計mRNA翻譯氨基酸序列多肽鏈DNA

合成轉錄折疊蛋白質三維結構生物

功能第三十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二4、概念：

蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生生產和生活的需求。蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程。第三十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二討論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—……

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。

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)?第三十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二蛋白質工程的進展與前景蛋白質工程目前的現狀：成功的例子不多，主要是因為蛋白質發(fā)揮其功能需要依賴于正確的空間結構，而科學家目前對大多數蛋白質的空間結構了解很少。蛋白質工程與基因工程相比,合成的蛋白質有何特點?第三十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期二1、改造酶的結構蛋白質工程的應用自然酶與工業(yè)用