基因工程的应用蛋白质工程ppt课件

n 基因工程的应用 蛋白质工程 项 目 具体应 用 目的基因作用 受体生 物 备注 植物 基因 工程 常用 的目 的基 因 导 入方 法： 农 杆菌 转 化法 基 因 枪 法 花 粉管 通道 法 抗虫转 基因植 物 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 抗虫：Bt毒蛋白水 解成多肽与肠上皮 细胞结合，形成穿 孔，细胞肿胀 裂解 致死；两种抑制剂 分别抑制相应酶活 性，影响消化；植 物凝集素为糖蛋白 ，与肠黏膜结合， 影响营养物质的吸 收和利用 棉花、 水稻、 玉米等 抗虫但不 抗病毒、细 菌、真菌等 培育抗虫 作物优点： 减少环境污 染、降低生 产成本不 同抗虫基因 作用机理不 同Bt毒蛋 白基因来自 苏云金芽孢 杆菌 抗病转 基因植 物 病毒外壳蛋白 基因、病毒复 制酶基因、几 丁质酶基因、 抗毒素合成基 因 前两种为抗病毒作 用；后两种为抗真 菌作用 烟草(抗 病毒)、 小麦(抗 病毒)等 引起植物生 病的微生物 有病毒、细 菌、真菌三 大类 抗逆转 基因植 物 调节细 胞渗 透压基因抗 冻蛋白基因(从 鱼体内获取) 抗除草剂基 因 通过改变细 胞内 渗透压，提高抗盐 碱、抗旱能力耐 寒能力提高抗除 草剂 烟草(抗 旱、抗 盐碱)； 番茄(抗 寒)；大 豆、玉 米(抗除 草剂) 抗逆指抵抗 不良环境的 能力，如盐 碱、干旱、 低温、涝害 等 转基因 改良植 物的品 质 含必需氨基 酸的蛋白质编 码基因控制 番茄果实成熟 的基因花青 素代谢有关的 基因 控制合成的蛋白 质含必需氨基酸多 延迟番茄成熟 改变花瓣的颜色 玉米、 番茄、 矮牵牛 等 赖氨酸、亮 氨酸等都属 于必需氨基 酸 动物 基因 工程 常用 的目 的基 因导 入方 法： 显微 注射 法受 体细 胞： 一般 用受 精卵 提高动物 生长速度 生长激素基 因 促进生 长，提 高生长 速度 鲤鱼 注意：不能导 入生长素基因 改善畜产 品的品质 肠乳糖酶基 因 将乳糖 分解， 降低牛 奶中乳 糖的含 量 奶牛 部分人对乳糖 会发生过敏反 应 转基因动 物生产药 物(生物反 应器或乳 房生物反 应器) 药用蛋白基 因乳腺蛋 白基因启 动子 分泌乳 汁来生 产所需 要的药 品 牛和 山羊 已生产出的药 品有抗凝血酶 、血清蛋白、 生长激素和 抗 胰蛋白酶 转基因动 物作器官 移植的供 体 某种调节 因子设法 除去抗原决 定基因 抑制 抗原决 定基因 的表达 不能 合成相 应抗原 猪 选择猪的器官 做人器官替代 品的原因： 其内脏构造、 大小、血管分 布与人相似 体内隐藏的致 病基因少 基因工程 药品 控制药品合 成的相应基 因，如人的 胰岛素基因 、干扰素基 因、乙肝疫 苗基因等 生产合 成相应 的药品 ，如胰 岛素、 干扰素 、乙肝 疫苗等 微生 物， 如大 肠杆 菌、 酶母 菌等 选择微生物作 受体的原因： 繁殖快、单细 胞、遗传物质 少 基因 检测 和基 因治 疗 基因检测 制作相应探针，利用 DNA分子杂交原理， 快速、准确检测人类 某种疾病 临床应用 阶段 基因治疗 把健康的外源基因导入 有基因缺陷的细胞中， 可分为体外基因治疗和 体内基因治疗两种方法 仅处于实 验阶段， 仍有许多 问题和困 难制约该 技术的开 展，所以 该技术并 未在临床 开展 总结： 1.四种商业化应用的转基因作物：大豆、棉花、油菜 、玉米 2.转基因作物种植最大的四个国家：美国、阿根延、 加拿大、中国 3.基因芯片有多种用途，基本原理是DNA分子杂交， 检测对 象为DNA，但必须是单链的，即将双链DNA 打开后才能检测 n特别提醒：动物基因工程主要为了改善 畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的 个体。基因治疗目前只是处于初期的临床 试验阶 段，在临床上未开展、未实现这 方面 的治疗。DNA分子制作探针进 行检测时 应检测单链 ，即将双链DNA分子打开。Bt 毒蛋白基因产生Bt毒蛋白并无毒性，进入昆 虫消化道被分解成多肽后产生毒性。青霉 素是青霉菌产生的，不是通过基因工程生产 的。 n1概念 n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 蛋白质的DNA编码 序列或直接对蛋白 质进 行有目的的改造，从而创造出自然 界本不存在的、具有优良特性的蛋白质 分子。 n2过程 n预期蛋白质功能设计预 期的蛋 白质结 构推测应 有的氨基酸序列 找到相对应 的脱氧核苷酸序列合成 DNA表达出蛋白质。 n【深化拓展】 n蛋白质工程与基因工程比较 项目蛋白质工程基因工程 区 别 过 程 预期蛋白质功能 设计预 期的蛋白质 结构推测应 有的 氨基酸序列找到 相对应 的脱氧核苷 酸序列合成 DNA表达出蛋白 质 获取目的基因 构建重组载 体 重组载 体的导入 和筛选 目的基 因的表达与鉴定 实 质 定向改造或生产人 类所需蛋白质 定向改造生物的 遗传 特性，以获 得人类所需的生 物类型或生物产 品 结 果 生产自然界没有的 蛋白质 一般是生产自然 界已有的蛋白质 联系 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。因为对 现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质 ，必须通过基因修饰或基因合成实现 蛋白质组计 划基因组计 划 启动时 间 2001年成立组织1990年正式启动 主要内 容 “肝脏蛋白质” 和“血浆蛋白质 ”的研究 测定人类基因组 24条染色体上全部 DNA序列 参加国 家 16个国家，80多个 实验 室 6个国家，中国是 唯一发展中国家 我国承 担任务 牵头执 行“人类 肝脏蛋白质组计 划” 承担1%的测序工 作 意义 揭示并确认肝脏( 血浆)蛋白质为 重 大疾病预防、诊 断、治疗和新药 研发提供科学基 础；推动支持蛋 白质工程 遗传 病的诊断和 治疗；揭示基因表 达的机理 n【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： n(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_。 n(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。 n(3)利用基因工程进行育种，可以培育出 具有新性状的植株，这种育种方法的优点 是什么？ n_ _ _。 n(4)通过基因工程，科学家已经培育出了 许多具有抗虫、抗病、抗除草剂等全新性 状的农作物，但也有人对转 基因产品的安 全性提出了疑问，试从正反两方面阐述你 对这 一问题 的认识 。 n_ _ _ n_ _ _。 n尝试自解：_ n答案：(1)限制性内切酶和DNA连接酶 n(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 n(3)能打破生物种属的界限；在分子 水平上定向改变生物的遗传 特性 n(4)安全：多环节 、严谨 的安全性评价， 可以保证转 基因食品的安全；转基因农 作物要表现其新性状，必须有一定条件； 种植抗虫转基因农作物，可减少农药 用 量 n不安全：可能会出现新的过敏原； 导入转基因生物的外源基因有可能与感染 转基因生物的某些细菌或病毒杂交，从而 重组出新的病原体；重组的微生物降解 化合物过程中会产生许多中间产 物，造 成二次污染 n【例2】 (2009广东高考)(1)饲料加工 过程温度较高，要求植酸酶具有较好 的高温稳定性。利用蛋白质工程技术 对其进行改造时，首先必须了解植酸 酶的_，然后改变植酸酶的 _，从而得到新的植酸酶。 n(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。 n(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。 n(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？ n尝试自解：_ n思路点拨：(1)蛋白质工程的原理是从预期 的蛋白质的功能出发推测出蛋白质的结构， 从而推测出相应的氨基酸序列，再对基因进 行改造从而得到新的蛋白质，而不能直接改 造蛋白质，因为它不能遗传 。(2)基因导入植 物细胞常用的方法叫农杆菌转化法。转基因 植株培育的完整过程必须包含四个步骤，即 基因工程的四个操作步骤。(3)导入动物细胞 的方法