高二生物【5】基因工程的应用与蛋白质工程

基因工程的应用与蛋白质工程高二年级生物学基因工程的基本程序目的基因的获取基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定微生物：感受态细胞法植物：农杆菌转化法、基因枪法花粉管通道法动物：显微注射法接种实验等分子水平抗原--抗体杂交技术分子杂交技术DNA分子杂交技术个体水平知识回顾陈薇院士团队研发的重组新冠疫苗已于4月12日全球率先进入二期临床试验利用基因工程研发和生产学习目标1.举例说出基因工程取得的丰硕成果；关注基因工程的进展。2.认同基因工程的应用促进生产力的提高。3.举例说出蛋白质工程崛起的缘由；简述蛋白质工程的原理。4.尝试运用逆向思维分析和解决问题。学习重点1.基因工程在农业和医疗等方面的应用。2.蛋白质工程崛起的缘由和原理学习难点1.基因治疗2.蛋白质工程的原理一.基因工程的应用植物基因工程硕果累累动物基因工程前景广阔基因治疗曙光初现基因工程药物异军突起(一)植物基因工程硕果累累基因工程育种的优点:

克服远缘杂交的障碍;定向改变生物性状1996年2006年2017年转基因植物种植面积(公顷)0.017亿突破1亿1.898亿22年间种植面积增长了约112倍1.提高农作物抗逆性抗逆性——指植物对不良环境的抵抗力和适应性。抗虫：截至2019年底，共育成转基因抗虫棉新品种176个，累计推广4.7亿亩，减少农药使用70%以上，国产抗虫棉市场份额达到99%以上。

——农业部官网转Bt毒蛋白基因抗虫棉思考抗虫棉能杀死害虫，会不会对人类有害呢？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基因：苏云金杆菌抗虫水稻抗虫棉Bt蛋白晶体摄食溶解活化与肠壁特异性受体结合导致虫体死亡鳞翅目棉铃虫1.提高植物抗逆性病毒的复制酶基因抗病抗病毒抗真菌病毒外壳蛋白基因抗毒素合成基因K抗病基因几丁质酶基因抗烟草花叶病毒转基因烟草抗真菌转基因水稻对照抗逆性目的基因抗除草剂抗除草剂基因抗寒鱼抗冻蛋白基因抗盐碱、抗干旱调节细胞渗透压的基因1.提高植物抗逆性抗除草剂转基因小麦（右图绿色）喷洒前喷洒后抗寒转基因番茄2.改良植物品质提高营养价值：富含赖氨酸的蛋白质编码基因赖氨酸量提高30%的转基因玉米。(二)动物基因工程前景广阔1.提高动物生长速度外源生长激素基因(二)动物基因工程前景广阔2.改善畜产品的品质肠乳糖酶基因“拉克斯”——世界首例“低乳糖奶牛”（内蒙古农业大学生命科学院培育）3.用转基因动物生产药物(二)动物基因工程前景广阔药用蛋白（乳腺生物反应器）药用蛋白基因3.用转基因动物生产药物(二)动物基因工程前景广阔药用蛋白（乳腺生物反应器）生产重组人凝血因子九(牛乳腺生物反应器)4.用转基因动物做器官移植的供体器官移植人体移植器官短缺替代移植器官：小型猪免疫排斥无免疫排斥的移植器官器官供体基因组调节因子抑制抗原决定基因表达敲除抗原决定基因(二)动物基因工程前景广阔复合型免疫缺陷症：(三)基因治疗曙光初现ADA基因缺陷体内缺乏ADA免疫功能低下(三)基因治疗曙光初现3124T淋巴细胞产生ADA的T淋巴细胞(三)基因治疗曙光初现(三)基因治疗曙光初现基因治疗——

导入病人体内，使该基因的

发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。正常基因表达产物产生ADA正常基因(四)基因工程药物异军突起(四)基因工程药物异军突起工程菌药用蛋白基因抗原基因等微生物发酵细胞因子抗体疫苗激素高效表达我国第一个基因工程药物(四)基因工程药物异军突起中国“干扰素之父”干扰素体外很难保存基因工程：只能生产自然界已存在的蛋白质定向改造干扰素体外可以保存制造出自然界没有的蛋白质——满足人类生产生活需要二.蛋白质工程？二.蛋白质工程蛋白质功能决定蛋白质结构（半胱氨酸）干扰素体外很难保存（丝氨酸）干扰素-70℃保存半年？二.蛋白质工程对天然的蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？思考二.蛋白质工程蛋白质工程的基本原理：基因改造蛋白质合成过程：蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNAmRNA生物功能转录翻译折叠蛋白质工程的基本途径：沿中心法则逆推二.蛋白质工程蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNAmRNA生物功能转录翻译折叠预期功能分子设计DNA合成蛋白质工程的概念：二.蛋白质工程

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。基因工程和蛋白质工程的关系：基因工程：只能生产自然界已有的蛋白质蛋白质工程：生产自然界没有的蛋白质延伸（第二代基因工程）蛋白质工程的进展和前景二.蛋白质工程1.通过对胰岛素的改造，

使其成为速效型药品2.难度很大主要是目前科学家对大多数蛋白质高级结构的了解还很不够基因工程限制性内切酶DNA连接酶运载体工具目的基因的获取基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定操作程序蛋白质工程延伸植物基因工程动物基因工程基因工程药物基因治疗应用小结练习1.以下有关基因工程应用的说法不正确的是（）A.用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒B.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度C.利用转基因技术生产的药物已经有很多种，如抗体、疫苗、激素等D.基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物A练习2.基因治疗是指（）A.对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常B.诱导有基因缺陷的细胞发生基因突变，恢复正常C.把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的D.把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中D练习3.下列关于蛋白质工程的叙述，不正确的是(

)

A.实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系

B.基因工程是蛋白质工程的关键技术

C.蛋白质工程是对蛋白质分子的直接