基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程ppt課件

1、【備選考點(diǎn)備選考點(diǎn)】基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程1.1.基因工程的應(yīng)用：基因工程的應(yīng)用：(1)(1)乳腺生物反應(yīng)器。乳腺生物反應(yīng)器。優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取等。優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取等。操作過(guò)程：獲取目的基因操作過(guò)程：獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中形成早期胚胎形成早期胚胎將胚胎移植到母體動(dòng)物子宮內(nèi)將胚胎移植到母體動(dòng)物子宮內(nèi)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在雌性個(gè)體在雌性個(gè)體中目的基因表達(dá)，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質(zhì)。中目的基因表達(dá)，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質(zhì)。(2)(2)

2、基因工程藥品?；蚬こ趟幤?。生產(chǎn)方式：利用基因工程培育生產(chǎn)方式：利用基因工程培育“工程菌工程菌”來(lái)生產(chǎn)藥品。來(lái)生產(chǎn)藥品。a.“a.“工程菌工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系，：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲(chóng)基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲(chóng)基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。b.b.用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上分析都應(yīng)該是蛋白質(zhì)類(lèi)。用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上分析都應(yīng)該是蛋白質(zhì)類(lèi)。成果：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。成果：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等

3、。(3)(3)基因診斷?；蛟\斷。方法：方法：DNADNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)( (即即DNADNA探針?lè)ㄌ结樂(lè)? )。主要過(guò)程：主要過(guò)程：將互補(bǔ)的雙鏈將互補(bǔ)的雙鏈DNADNA解旋解旋獲得單鏈獲得單鏈DNADNA片段片段用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑標(biāo)記單鏈用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑標(biāo)記單鏈DNADNA片段片段引入待檢測(cè)的引入待檢測(cè)的DNADNA樣品中樣品中檢測(cè)檢測(cè)DNADNA樣品樣品(4)(4)基因治療?；蛑委?。方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補(bǔ)、基因失活等。方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補(bǔ)、基因失活等。途徑。途徑。a.a.體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，

4、然后在體外完成轉(zhuǎn)移，再體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，如腺苷酸脫氨酶基因的轉(zhuǎn)篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，如腺苷酸脫氨酶基因的轉(zhuǎn)移。移。b.b.體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的方法。體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的方法。2.2.蛋白質(zhì)工程與基因工程：蛋白質(zhì)工程與基因工程：(1)(1)區(qū)別：區(qū)別：項(xiàng)項(xiàng) 目目蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程過(guò)過(guò) 程程預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨

5、基酸序列推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因目的基因的檢測(cè)與鑒定的檢測(cè)與鑒定實(shí)實(shí) 質(zhì)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品類(lèi)所需的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品結(jié)結(jié) 果果可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)(2)(2)聯(lián)系。聯(lián)系。蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程。蛋

6、白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程。基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造?；蚬こ讨兴玫哪承┟感枰ㄟ^(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造?！究碱}回訪考題回訪】1.(20131.(2013新課標(biāo)全國(guó)卷新課標(biāo)全國(guó)卷節(jié)選節(jié)選) )閱讀如下資料：閱讀如下資料：資料：資料：T T4 4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性。科學(xué)家對(duì)編碼T T4 4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的使其表達(dá)的T T4 4溶菌酶第溶菌酶第3 3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第9797

7、位的半胱位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T T4 4溶菌酶的耐熱性。溶菌酶的耐熱性。回答下列問(wèn)題：回答下列問(wèn)題：該資料屬于該資料屬于工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)基因修飾或基因合成，對(duì)進(jìn)行改造，或制造一種進(jìn)行改造，或制造一種的技術(shù)。在該的技術(shù)。在該實(shí)例中，引起實(shí)例中，引起T T4 4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生序列發(fā)生了改變。了改變。【解析解析】資料中對(duì)基因進(jìn)行改造，結(jié)果得到耐熱性提高的蛋白質(zhì)，因

8、此屬于蛋白質(zhì)資料中對(duì)基因進(jìn)行改造，結(jié)果得到耐熱性提高的蛋白質(zhì)，因此屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。蛋白質(zhì)工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因工程的范疇。蛋白質(zhì)工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。對(duì)基因進(jìn)行改造后，合成，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。對(duì)基因進(jìn)行改造后，第第3 3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，該半胱氨酸與第位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔摪腚装彼崤c第9797位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵，位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵，引起了空間結(jié)構(gòu)的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導(dǎo)致了空間結(jié)構(gòu)的改變。

9、引起了空間結(jié)構(gòu)的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導(dǎo)致了空間結(jié)構(gòu)的改變。答案：蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸答案：蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸2.(20122.(2012福建高考福建高考) )肺細(xì)胞中的肺細(xì)胞中的let-7let-7基因表達(dá)減弱，癌基因基因表達(dá)減弱，癌基因RASRAS表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)引發(fā)表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let-7let-7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1 1。請(qǐng)回答：請(qǐng)回答：(1)(

10、1)進(jìn)行過(guò)程時(shí)，需用進(jìn)行過(guò)程時(shí)，需用酶切開(kāi)載體以插入酶切開(kāi)載體以插入let-7let-7基因?；?。載體應(yīng)有載體應(yīng)有RNARNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動(dòng)聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動(dòng)let-7let-7基因轉(zhuǎn)錄，基因轉(zhuǎn)錄，該部位稱(chēng)為該部位稱(chēng)為。(2)(2)進(jìn)行過(guò)程時(shí)，需用進(jìn)行過(guò)程時(shí)，需用酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于傳代培養(yǎng)。以利于傳代培養(yǎng)。(3)(3)研究發(fā)現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)，let-7let-7基因能影響癌基因基因能影響癌基因RASRAS的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖2 2。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取進(jìn)行分子雜交，以

11、直接檢測(cè)進(jìn)行分子雜交，以直接檢測(cè)let-7let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中( (填填“RAS mRNARAS mRNA”或或“RASRAS蛋白蛋白”) )含量減少引起的。含量減少引起的?！窘忸}指南解題指南】解答本題的關(guān)鍵是：解答本題的關(guān)鍵是：(1)(1)注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割。注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割。(2)(2)注意題干信息注意題干信息“l(fā)et-7let-7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制制”

12、，由此推出肺癌細(xì)胞增殖受到抑制的原因是，由此推出肺癌細(xì)胞增殖受到抑制的原因是let-7let-7基因翻譯抑制。基因翻譯抑制?！窘馕鼋馕觥?1)(1)基因工程中目的基因和載體需要同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生相同基因工程中目的基因和載體需要同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生相同的黏性末端，使目的基因與載體結(jié)合，載體中與的黏性末端，使目的基因與載體結(jié)合，載體中與RNARNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位是啟動(dòng)聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位是啟動(dòng)子。子。(2)(2)原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細(xì)胞需用胰蛋白酶處理，分散成單個(gè)細(xì)胞。原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細(xì)胞需用胰蛋白酶處理，分散成單個(gè)細(xì)胞。(3)(3)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄需提取受體細(xì)胞中的檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄需提取受體細(xì)胞中的RNARNA進(jìn)行分子雜交；由圖進(jìn)行分子雜交；由圖2 2可知可知let-7let-7基因翻譯抑制則不能產(chǎn)生基因翻譯抑制則不能產(chǎn)生RASRAS蛋白，因此蛋白，因此RASRAS蛋白減少，肺癌細(xì)胞的增殖就受到抑制。蛋白減少，肺癌細(xì)胞的增殖就受到抑制。答案：答案：(1)(1)限制性核酸內(nèi)切限制性核酸內(nèi)切( (或限制或限制) )啟動(dòng)子啟動(dòng)子(2)(2)胰蛋白胰蛋白(3)RNA(3)RNARASRAS蛋白蛋白【延伸探究延伸探究】(1)(1)為什么構(gòu)建基因表達(dá)載體，不能把基