基因工程的應用及蛋白質工程ppt課件

1、【備選考點備選考點】基因工程的應用和蛋白質工程基因工程的應用和蛋白質工程1.1.基因工程的應用：基因工程的應用：(1)(1)乳腺生物反應器。乳腺生物反應器。優(yōu)點：產量高、質量好、成本低、易提取等。優(yōu)點：產量高、質量好、成本低、易提取等。操作過程：獲取目的基因操作過程：獲取目的基因構建基因表達載體構建基因表達載體顯微注射導入哺乳動物受精卵中顯微注射導入哺乳動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物子宮內將胚胎移植到母體動物子宮內發(fā)育成轉基因動物發(fā)育成轉基因動物在雌性個體在雌性個體中目的基因表達，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質。中目的基因表達，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質。(2)(2)

2、基因工程藥品?；蚬こ趟幤?。生產方式：利用基因工程培育生產方式：利用基因工程培育“工程菌工程菌”來生產藥品。來生產藥品。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的菌類細胞株系，：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲基因的土壤農桿菌菌株等。如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲基因的土壤農桿菌菌株等。b.b.用基因工程生產的藥品，從化學成分上分析都應該是蛋白質類。用基因工程生產的藥品，從化學成分上分析都應該是蛋白質類。成果：生產出細胞因子、抗體、疫苗、激素等。成果：生產出細胞因子、抗體、疫苗、激素等

3、。(3)(3)基因診斷。基因診斷。方法：方法：DNADNA分子雜交技術分子雜交技術( (即即DNADNA探針法探針法) )。主要過程：主要過程：將互補的雙鏈將互補的雙鏈DNADNA解旋解旋獲得單鏈獲得單鏈DNADNA片段片段用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑標記單鏈用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑標記單鏈DNADNA片段片段引入待檢測的引入待檢測的DNADNA樣品中樣品中檢測檢測DNADNA樣品樣品(4)(4)基因治療?；蛑委煛７椒ǎ夯蛑脫Q、基因修復、基因增補、基因失活等。方法：基因置換、基因修復、基因增補、基因失活等。途徑。途徑。a.a.體外基因治療：先從病人體內獲得某種細胞進行培養(yǎng)，

4、然后在體外完成轉移，再體外基因治療：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，如腺苷酸脫氨酶基因的轉篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內，如腺苷酸脫氨酶基因的轉移。移。b.b.體內基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細胞中轉移基因的方法。體內基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細胞中轉移基因的方法。2.2.蛋白質工程與基因工程：蛋白質工程與基因工程：(1)(1)區(qū)別：區(qū)別：項項 目目蛋白質工程蛋白質工程基因工程基因工程過過 程程預期蛋白質功能預期蛋白質功能設計預期的蛋白質設計預期的蛋白質結構結構推測應有的氨

5、基酸序列推測應有的氨基酸序列找到找到相對應的脫氧核苷酸序列相對應的脫氧核苷酸序列獲取目的基因獲取目的基因構建基因表達載體構建基因表達載體將目的基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞目的基因目的基因的檢測與鑒定的檢測與鑒定實實 質質定向改造或生產人類所需的蛋白質定向改造或生產人類所需的蛋白質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，以獲得人類所需的生物類型或生物產品類所需的生物類型或生物產品結結 果果可生產自然界沒有的蛋白質可生產自然界沒有的蛋白質只能生產自然界已有的蛋白質只能生產自然界已有的蛋白質(2)(2)聯(lián)系。聯(lián)系。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。蛋

6、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?；蚬こ讨兴玫哪承┟感枰ㄟ^蛋白質工程進行修飾、改造。基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修飾、改造?！究碱}回訪考題回訪】1.(20131.(2013新課標全國卷新課標全國卷節(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易失去活性?？茖W家對編碼溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W家對編碼T T4 4溶菌酶的基因進行了改造，溶菌酶的基因進行了改造，使其表達的使其表達的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二硫鍵，提高了氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T T4 4溶菌酶的耐熱性。溶菌酶的耐熱性。回答下列問題：回答下列問題：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相關理論為基礎，通過工程的范疇。該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對基因修飾或基因合成，對進行改造，或制造一種進行改造，或制造一種的技術。在該的技術。在該實例中，引起實例中，引起T T4 4溶菌酶空間結構改變的原因是組成該酶肽鏈的溶菌酶空間結構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?！窘馕鼋馕觥抠Y料中對基因進行改造，結果得到耐熱性提高的蛋白質，因

8、此屬于蛋白質資料中對基因進行改造，結果得到耐熱性提高的蛋白質，因此屬于蛋白質工程的范疇。蛋白質工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因工程的范疇。蛋白質工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有的蛋白質進行改造，或制造一種新蛋白質的技術。對基因進行改造后，合成，對現(xiàn)有的蛋白質進行改造，或制造一種新蛋白質的技術。對基因進行改造后，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?，該半胱氨酸與第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，引起了空間結構的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導致了空間結構的改變。

9、引起了空間結構的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導致了空間結構的改變。答案：蛋白質現(xiàn)有的蛋白質新蛋白質氨基酸答案：蛋白質現(xiàn)有的蛋白質新蛋白質氨基酸2.(20122.(2012福建高考福建高考) )肺細胞中的肺細胞中的let-7let-7基因表達減弱，癌基因基因表達減弱，癌基因RASRAS表達增強，會引發(fā)表達增強，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術將肺癌。研究人員利用基因工程技術將let-7let-7基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如圖胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如圖1 1。請回答：請回答：(1)(

10、1)進行過程時，需用進行過程時，需用酶切開載體以插入酶切開載體以插入let-7let-7基因?；?。載體應有載體應有RNARNA聚合酶識別和結合的部位，以驅動聚合酶識別和結合的部位，以驅動let-7let-7基因轉錄，基因轉錄，該部位稱為該部位稱為。(2)(2)進行過程時，需用進行過程時，需用酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，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，其影響機理如圖的表達，其影響機理如圖2 2。據(jù)圖分析，可從細胞中提取。據(jù)圖分析，可從細胞中提取進行分子雜交，以

11、直接檢測進行分子雜交，以直接檢測let-7let-7基因是否轉錄。肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中基因是否轉錄。肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中( (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】解答本題的關鍵是：解答本題的關鍵是：(1)(1)注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內切酶切割。注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內切酶切割。(2)(2)注意題干信息注意題干信息“l(fā)et-7let-7基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制制”

12、，由此推出肺癌細胞增殖受到抑制的原因是，由此推出肺癌細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。【解析解析】(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切酶切割產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切酶切割產生相同的黏性末端，使目的基因與載體結合，載體中與的黏性末端，使目的基因與載體結合，載體中與RNARNA聚合酶識別和結合的部位是啟動聚合酶識別和結合的部位是啟動子。子。(2)(2)原代培養(yǎng)產生的細胞需用胰蛋白酶處理，分散成單個細胞。原代培養(yǎng)產生的細胞需用胰蛋白酶處理，分散成單個細胞。(3)(3)檢測目的基因是否轉錄需提取受體細胞中的檢測目的基因是否轉錄需提取受體細胞中的RNARNA進行分子雜交；由圖進行分子雜交；由圖2 2可知可知let-7let-7基因翻譯抑制則不能產生基因翻譯抑制則不能產生RASRAS蛋白，因此蛋白，因此RASRAS蛋白減少，肺癌細胞的增殖就受到抑制。蛋白減少，肺癌細胞的增殖就受到抑制。答案：答案：(1)(1)限制性核酸內切限制性核酸內切( (或限制或限制) )啟動子啟動子(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)為什么構建基因表達載體，不能把基