專題1.3-4基因工程的應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程的崛起

專題1課前預(yù)習(xí)·巧設(shè)計名師課堂·一點通創(chuàng)新演練·大沖關(guān)重點突破課堂強化知識清單案例師說1.31.4每課一練了解1.基因工程的應(yīng)用及取得的豐碩成果2.基因工程的進展3.蛋白質(zhì)工程的崛起緣由和應(yīng)用理解蛋白質(zhì)工程的原理1.基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用2.蛋白質(zhì)工程的原理3.基因治療類型項目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物方法從某些生物中分離出具有

的基因，將其導(dǎo)入作物中將

導(dǎo)入植物中一、植物基因工程碩果累累1．抗蟲轉(zhuǎn)基因植物與抗病轉(zhuǎn)基因植物殺蟲活性抗病基因類型項目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物基因種類

基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等①抗病毒基因：病毒

基因和病毒的復(fù)制酶基因②抗真菌基因：

基因和抗毒素合成基因成果轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等意義減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，降低了對人體健康的損害Bt毒蛋白外殼蛋白幾丁質(zhì)酶

2．其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物

(1)抗逆基因：利用調(diào)節(jié)細胞

的基因使作物抗堿抗旱，導(dǎo)入魚的

蛋白基因使作物抗寒；導(dǎo)入抗基因使作物抗除草劑。

(2)成果：抗鹽堿、抗干旱的煙草；抗寒的番茄；抗

的大豆、玉米等。

3．利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)如我國科學(xué)家將富含賴氨酸的

導(dǎo)入玉米，獲得的轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照組提高30%。滲透壓抗凍除草劑除草蛋白質(zhì)編碼基因劑項目應(yīng)用基因來源或處理成果提高動物的生長速度外源

基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物藥用

基因＋

蛋白基因的啟動子乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動物作

的供體抑制或除去結(jié)合

培育出沒有

的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官二、動物基因工程前景廣闊克隆技術(shù)生長激素腸乳糖酶蛋白乳器官移植腺基因抗原決定免疫排斥反應(yīng)三、基因工程與人體健康

1．基因工程藥物

(1)概念：基因工程藥物是指利用

生產(chǎn)的藥物。

(2)原理：通過基因工程技術(shù)，使外源基因在工程菌細胞內(nèi)高效表達。

(3)成果：人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、激素等。

(4)作用：預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、

、各種傳染病、

、類風(fēng)濕等疾病。轉(zhuǎn)基因的工程菌遺傳病糖尿病2．基因治療

(1)概念：把

導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。

(2)成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的淋巴細胞。

(3)途徑：分為

和

。

(4)現(xiàn)狀：處于初期的臨床實驗階段。四、蛋白質(zhì)工程的崛起

1．基因工程的不足基因工程只能生產(chǎn)

的蛋白質(zhì)，但天然蛋白質(zhì)不一定符合人類生產(chǎn)和生活的需要。正常基因體內(nèi)基因治療體外基因治療自然界中已存在2．蛋白質(zhì)工程

(1)概念：指以蛋白質(zhì)分子的

及其與

的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過

或

，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。

(2)目標(biāo)：根據(jù)人們對

的特定需求，對

進行分子設(shè)計。

(3)手段：通過基因修飾或基因合成，進而指導(dǎo)合成所需蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)規(guī)律生物功能基因修飾基因合成蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(4)途徑：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的

→推測應(yīng)有的

序列→找到相對應(yīng)的

序列(基因)。

(5)蛋白質(zhì)工程流程圖：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸脫氧核苷酸3．蛋白質(zhì)工程的進展和前景蛋白質(zhì)工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因為蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的

，這種

十分復(fù)雜。蛋白質(zhì)工程前景誘人，但還需經(jīng)過艱辛探索。高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)1．閱讀教材P17～19，探討下列問題。

(1)培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物，可用于殺蟲的目的基因主要有哪些？

提示：Bt毒蛋白基因，蛋白酶抑制基因，淀粉酶抑制基因，植物凝集素基因。

(2)從環(huán)境保護角度分析：抗蟲轉(zhuǎn)基因植物推廣種植，有什么意義？提示：①減少農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本；②減少環(huán)境污染。(3)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物品質(zhì)的途徑有哪些？提示：①直接導(dǎo)入控制該性狀的結(jié)構(gòu)蛋白基因。②導(dǎo)入與該性狀有關(guān)的某種酶的基因或者改變關(guān)鍵酶的活性。

2．讀教材P20～21，探討下列問題：

(1)動物基因工程的應(yīng)用主要在哪些方面？

提示：主要體現(xiàn)在提高動物的生長速度，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物等方面。

(2)試從產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、提取、生產(chǎn)成本角度分析動物乳腺生物反應(yīng)器具有哪些優(yōu)點和限制？

提示：優(yōu)點：①產(chǎn)量高，且易收獲目標(biāo)產(chǎn)品，可以隨乳汁分泌而排到動物體外；②產(chǎn)品質(zhì)量好；③成本低；④易提取。限制：受性別的限制，若從動物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不受性別限制。

(3)試區(qū)分基因治療和基因診斷。提示：①基因診斷是以DNA分子雜交為原理，利用基因探針，快速、準確檢測人類疾病。②基因治療是把正?；?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。3．讀教材P26～27，觀察分析圖1－29，探討下列問題。

(1)填表比較蛋白質(zhì)工程與基因工程。(2)分析通過對基因的操作實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造的原因。提示：①任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，而且改造過的基因可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。②對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。繼哺乳動物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進展。最近，科學(xué)家培育