專題1基因工程　知識結(jié)構(gòu)

1、細(xì)胞工程胚胎工程載體載體DNA連接酶連接酶限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶目的基因的檢測與表達目的基因的檢測與表達目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞基因表達載體的構(gòu)建基因表達載體的構(gòu)建目的基因的獲取目的基因的獲取轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物工程菌工程菌基因治療基因治療基本原理基本原理練練練練1 1、限制酶的作用：（體現(xiàn)了專一性）、限制酶的作用：（體現(xiàn)了專一性） 2、限制酶的作用原理：、限制酶的作用原理：4、用途：、用途：5、來源和種類：微生物、幾千種、來源和種類：微生物、幾千種3、作用結(jié)果：、作用結(jié)果：“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切限制性核酸內(nèi)切酶酶1）能識別特定核苷

2、酸序列；）能識別特定核苷酸序列；2）從特定部位的兩個核苷酸之間切開。）從特定部位的兩個核苷酸之間切開。催化磷酸二酯鍵斷裂催化磷酸二酯鍵斷裂形成黏性末端、平末端形成黏性末端、平末端1）切割目的基因和運載體（基因工程）切割目的基因和運載體（基因工程）2）保護自身細(xì)胞原有的遺傳信息）保護自身細(xì)胞原有的遺傳信息 （原核微生物細(xì)胞）（原核微生物細(xì)胞）“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切限制性核酸內(nèi)切酶酶“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切限制性核酸內(nèi)切酶酶“分子縫合針分子縫合針”DNA連接酶連接酶1、DNA連接酶的作用：連接酶的作用：2、作用原理：、作用原理：3、作用結(jié)果：、作用結(jié)果：4、用途：、用

3、途： 5、種類：、種類： DNA聚合酶與聚合酶與DNA連接酶連接酶連接連接DNA片段片段催化磷酸二酯鍵形成催化磷酸二酯鍵形成獲得重組獲得重組DNA分子分子1）構(gòu)建基因表達載體（基因工程）構(gòu)建基因表達載體（基因工程）2）基因修復(fù)（原核微生物細(xì)胞）基因修復(fù)（原核微生物細(xì)胞）2、作為載體的必要條件：、作為載體的必要條件： 能自我復(fù)制能自我復(fù)制 有切割位點有切割位點 有遺傳標(biāo)記基因有遺傳標(biāo)記基因 另外，對受體細(xì)胞無害、容易分離等另外，對受體細(xì)胞無害、容易分離等1、載體的用途：、載體的用途：“分子運輸車分子運輸車”載體載體3、載體的種類：、載體的種類：1 1）細(xì)菌質(zhì)粒）細(xì)菌質(zhì)粒2 2）噬菌體的衍生物噬菌

4、體的衍生物3 3）動植物病毒）動植物病毒能復(fù)制并帶著插能復(fù)制并帶著插入的目的基因一入的目的基因一起復(fù)制起復(fù)制切割位點切割位點有標(biāo)記基因的存有標(biāo)記基因的存在，將來可用含在，將來可用含青霉素的培養(yǎng)基青霉素的培養(yǎng)基鑒別。鑒別。“分子運輸車分子運輸車”載體載體方法方法1、從、從基因文庫基因文庫中獲取中獲取方法方法2、利用、利用PCR技術(shù)技術(shù)獲取和擴增目的基因獲取和擴增目的基因方法方法3、人工合成人工合成將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 植物細(xì)胞植物細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 動物細(xì)胞動物細(xì)胞翻譯翻譯參與代謝參與代謝DNA探針探針DNA雜交雜交DNA探針探針mRNA雜交

5、雜交抗原抗原抗體雜交抗體雜交、分子水平鑒定分子水平鑒定、個體生物學(xué)水平鑒定、個體生物學(xué)水平鑒定若不能表達，若不能表達，要對抗蟲基因要對抗蟲基因再進行再進行修飾修飾。1、在基因工程中，切割運載體和含有目的基因、在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的的DNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A. 同種限制酶同種限制酶 B. 兩種限制酶兩種限制酶C. 同種連接酶同種連接酶 D. 兩種連接酶兩種連接酶2、基因工程常用的受體細(xì)胞有（、基因工程常用的受體細(xì)胞有（ ）（1）大腸桿菌）大腸桿菌 （2）枯草桿菌）枯草桿菌（3）支原體）支原體 （4）動植物細(xì)胞）動植物細(xì)胞A. （3）（）（4） B. （1）（）（

6、2）（）（4）C. （2）（）（3）（）（4） D. （1）（）（2）（）（3）提高作物抗逆能力提高作物抗逆能力改良農(nóng)作物的品質(zhì)改良農(nóng)作物的品質(zhì)生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物、轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因植物提高動物生長速度提高動物生長速度 轉(zhuǎn)基因綿羊、鯉魚等轉(zhuǎn)基因綿羊、鯉魚等改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 降低牛奶中乳糖的含量降低牛奶中乳糖的含量生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物 乳腺乳腺/房生物反應(yīng)器房生物反應(yīng)器作為器官移植供體作為器官移植供體、轉(zhuǎn)基因動物、轉(zhuǎn)基因動物、 用基因工程方法，使用基因工程方法，使外源基因外源基因得到高效表達的得到高效表達的菌類細(xì)胞株系。菌類細(xì)胞株系。3）構(gòu)建基因文庫，保護生物多樣性）構(gòu)建基因文庫，保護

7、生物多樣性2）環(huán)境保護（如分解石油的）環(huán)境保護（如分解石油的“超級菌超級菌”）1）生產(chǎn)基因工程藥物）生產(chǎn)基因工程藥物細(xì)胞因子、抗體、細(xì)胞因子、抗體、 疫苗、激素等疫苗、激素等、基因治療：、基因治療： 把把正?；蛘；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。1）體內(nèi)治療：）體內(nèi)治療：2）體外治療：）體外治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。 先從病人體內(nèi)先從病人體內(nèi)獲取獲取某種細(xì)胞，例如某種細(xì)胞，例如T 淋巴細(xì)胞，淋巴細(xì)胞，進行進行培養(yǎng)培養(yǎng)，然后在體外完

8、成，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)移，再，再篩選篩選成功成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴增培養(yǎng)擴增培養(yǎng)，最后，最后重新輸入重新輸入患者體內(nèi)的治患者體內(nèi)的治療方法。療方法。蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程的基本原理需要的需要的（一）蛋白質(zhì)的分子設(shè)計與改造（一）蛋白質(zhì)的分子設(shè)計與改造 蛋白質(zhì)工程首先是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)工程首先是以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和溶液構(gòu)象的通過蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和溶液構(gòu)象的研究，積累了成千上萬蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)研究，積累了成千上萬蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)資料，并編制成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，得以從構(gòu)的數(shù)據(jù)資料，并編制成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，得以從

9、中找出中找出蛋白質(zhì)分子間的進化關(guān)系蛋白質(zhì)分子間的進化關(guān)系、一級結(jié)構(gòu)和高一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)的關(guān)系級結(jié)構(gòu)的關(guān)系、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系方面的規(guī)律。方面的規(guī)律。 現(xiàn)有的蛋白質(zhì)是生物長期進化的結(jié)果，蛋白現(xiàn)有的蛋白質(zhì)是生物長期進化的結(jié)果，蛋白質(zhì)工程則是對生物進化的模擬，按照蛋白質(zhì)形成質(zhì)工程則是對生物進化的模擬，按照蛋白質(zhì)形成的規(guī)律，改造蛋白質(zhì)或構(gòu)建新的蛋白質(zhì)。的規(guī)律，改造蛋白質(zhì)或構(gòu)建新的蛋白質(zhì)。（二）蛋白質(zhì)改造工程舉例（二）蛋白質(zhì)改造工程舉例胰島素改造胰島素改造 天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進入血液，從而延聚體，延緩胰島

10、素從注射部位進入血液，從而延緩了其降血糖作用，也增加了抗原性，這是胰島緩了其降血糖作用，也增加了抗原性，這是胰島素素B23-B28氨基酸殘基結(jié)構(gòu)所致。利用蛋白質(zhì)工氨基酸殘基結(jié)構(gòu)所致。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)改變這些殘基，則可降低其聚合作用，使程技術(shù)改變這些殘基，則可降低其聚合作用，使胰島素快速起作用。該速效胰島素已通過臨床實胰島素快速起作用。該速效胰島素已通過臨床實驗。驗。何謂蛋白質(zhì)工程？何謂蛋白質(zhì)工程？ 在現(xiàn)代生物技術(shù)中，蛋白質(zhì)工程出現(xiàn)在現(xiàn)代生物技術(shù)中，蛋白質(zhì)工程出現(xiàn)得最晚，是在得最晚，是在20世紀(jì)世紀(jì)80年代初期出現(xiàn)的。年代初期出現(xiàn)的。1983年年 “蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程”這個名詞出現(xiàn)后，這個名

11、詞出現(xiàn)后，隨即被廣泛接受和采用隨即被廣泛接受和采用 。 蛋白質(zhì)工程的進展和前景蛋白質(zhì)工程的進展和前景 蛋白質(zhì)工程匯集了當(dāng)代分子生物學(xué)等學(xué)科蛋白質(zhì)工程匯集了當(dāng)代分子生物學(xué)等學(xué)科的一些前沿領(lǐng)域的最新成就，它把核酸與蛋白的一些前沿領(lǐng)域的最新成就，它把核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與生物功能結(jié)合起來質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與生物功能結(jié)合起來研究。研究。 蛋白質(zhì)工程將蛋白質(zhì)與酶的研究推進到嶄蛋白質(zhì)工程將蛋白質(zhì)與酶的研究推進到嶄新的時代，為蛋白質(zhì)和酶在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥新的時代，為蛋白質(zhì)和酶在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的應(yīng)用開拓了誘人的前景。蛋白質(zhì)工程開方面的應(yīng)用開拓了誘人的前景。蛋白質(zhì)工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質(zhì)的新時期。蛋白質(zhì)的新時期?；蛭膸旎蛭膸? : 將含有某種生物不同基因的許多將含有某種生物不同基因的許多DNADNA片段片段, ,導(dǎo)入導(dǎo)入中儲存中儲存, ,各個受體菌分別含有這種生物的各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因不同的基因, ,稱為基因文庫稱為基因文庫(gene library)(gene library) 1 1） 基因組文庫基因組文庫: : 基因文庫中包含了一種生物所有的基因基因文庫