基因工程的应用蛋白质工程PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,基因工程的应用蛋白质工程,项目,具体应用,目的基因,作用,受体生物,备注,植物基因工程常用的目的基因导入方法：,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,抗虫转基因植物,抗虫基因：,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：,Bt,毒蛋白水解成多肽与肠上皮细胞结合，形成穿孔，细胞肿胀裂解致死；两种抑制剂分别抑制相应酶活性，影响消化；植物凝集素为糖蛋白，与肠黏膜结合，影响营养物质的吸收和利用,棉花、水稻、玉米等,抗虫但不抗病毒、细菌、真菌等,培育抗虫作物优点：减少环境污染、降低生产成本,不同抗虫基因作用机理不同,Bt,毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌,抗病转基因植物,病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因,前两种为抗病毒作用；后两种为抗真菌作用,烟草,(,抗病毒,),、小麦,(,抗病毒,),等,引起植物生病的微生物有病毒、细菌、真菌三大类,抗逆转基因植物,调节细胞渗透压基因,抗冻蛋白基因,(,从鱼体内获取,),抗除草剂基因,通过改变细胞内渗透压，提高抗盐碱、抗旱能力,耐寒能力提高,抗除草剂,烟草,(,抗旱、抗盐碱,),；番茄,(,抗寒,),；大豆、玉米,(,抗除草剂,),抗逆指抵抗不良环境的能力，如盐碱、干旱、低温、涝害等,转基因改良植物的品质,含必需氨基酸的蛋白质编码基因,控制番茄果实成熟的基因,花青素代谢有关的基因,控制合成的蛋白质含必需氨基酸多,延迟番茄成熟,改变花瓣的颜色,玉米、番茄、矮牵牛等,赖氨酸、亮氨酸等都属于必需氨基酸,动物基因工程常用的目的基因导入方法：显微注射法受体细胞：一般用受精卵,提高动物生长速度,生长激素基因,促进生长，提高生长速度,鲤鱼,注意：不能导入生长素基因,改善畜产品的品质,肠乳糖酶基因,将乳糖分解，降低牛奶中乳糖的含量,奶牛,部分人对乳糖会发生过敏反应,转基因动物生产药物,(,生物反应器或乳房生物反应器,),药用蛋白基因乳腺蛋白基因启动子,分泌乳汁来生产所需要的药品,牛和山羊,已生产出的药品有抗凝血酶、血清蛋白、生长激素和,抗胰蛋白酶,转基因动物作器官移植的供体,某种调节因子,设法除去抗原决定基因,抑制抗原决定基因的表达,不能合成相应抗原,猪,选择猪的器官做人器官替代品的原因：,其内脏构造、大小、血管分布与人相似,体内隐藏的致病基因少,基因工程药品,控制药品合成的相应基因，如人的胰岛素基因、干扰素基因、乙肝疫苗基因等,生产合成相应的药品，如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等,微生物，如大肠杆菌、酶母菌等,选择微生物作受体的原因：繁殖快、单细胞、遗传物质少,基因检测和基因治疗,基因检测,制作相应探针，利用,DNA,分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病,临床应用阶段,基因治疗,把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法,仅处于实验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的开展，所以该技术并未在临床开展,总结：,1.,四种商业化应用的转基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米,2.,转基因作物种植最大的四个国家：美国、阿根延、加拿大、中国,3.,基因芯片有多种用途，基本原理是,DNA,分子杂交，检测对象为,DNA,，但必须是单链的，即将双链,DNA,打开后才能检测,特别提醒：,动物基因工程主要为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。,基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段，在临床上未开展、未实现这方面的治疗。,DNA,分子制作探针进行检测时应检测单链，即将双链,DNA,分子打开。,Bt,毒蛋白基因产生,Bt,毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。,青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程生产的。,1,概念,蛋,白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系，,a,按照人类自身的需要，利用生物技术手段对蛋白质的,DNA,编码序列或直接对蛋白质进行有目的的改造，从而创造出自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。,2,过程,预,期蛋白质功能,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列,合成,DNA,表达出蛋白质。,【,深化拓展,】,蛋白质工程与基因工程比较,项目,蛋白质工程,基因工程,区别,过程,预期蛋白质功能,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列,合成,DNA,表达出蛋白质,获取目的基因,构建重组载体,重组载体的导入和筛选,目的基因的表达与鉴定,实质,定向改造或生产人类所需蛋白质,定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品,结果,生产自然界没有的蛋白质,一般是生产自然界已有的蛋白质,联系,蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现,蛋白质组计划,基因组计划,启动时间,2001,年成立组织,1990,年正式启动,主要内容,“,肝脏蛋白质,”,和,“,血浆蛋白质,”,的研究,测定人类基因组,24,条染色体上全部,DNA,序列,参加国家,16,个国家，,80,多个实验室,6,个国家，中国是唯一发展中国家,我国承,担任务,牵头执行,“,人类肝脏蛋白质组计划,”,承担,1%,的测序工作,意义,揭示并确认肝脏,(,血浆,),蛋白质为重大疾病预防、诊断、治疗和新药研发提供科学基础；推动支持蛋白质工程,遗传病的诊断和治疗；揭示基因表达的机理,【,例,1】(2008,金山模拟,),如,图为基因工程中，利用农杆菌作为载体，培育出新性状植株的过程，请据图分析回答：,(1),将携带外源基因的,DNA,导入植物细胞中所用到的工具酶有,_,。,(2),图示中，目的基因导入植物细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，可以通过,_,来确定。导入目的基因的植物细胞一般需要通过,_,的方法，培育成能表现新性状的植株。,(3),利用基因工程进行育种，可以培育出具有新性状的植株，这种育种方法的优点是什么？,_,。,(4),通过基因工程，科学家已经培育出了许多具有抗虫、抗病、抗除草剂等全新性状的农作物，但也有人对转基因产品的安全性提出了疑问，试从正反两方面阐述你对这一问题的认识。,_,_,。,尝试自解,：,_,答案：,(1),限,制性内切酶和,DNA,连接酶,(2),检测转化的植物有没有显示出目的基因控制的性状植物组织培养,(3),能打破生物种属的界限；,在分子水平上定向改变生物的遗传特性,(4),安全：多环节、严谨的安全性评价，可以保证转基因食品的安全；,转基因农作物要表现其新性状，必须有一定条件；,种植抗虫转基因农作物，可减少农药用量,不安全：,可能会出现新的过敏原；,导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病毒杂交，从而重组出新的病原体；,重组的微生物降解化合物过程中会产生许多中间产物，造成二次污染,【,例,2】(2009,广东高考,)(1),饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的,_,，然后改变植酸酶的,_,，从而得到新的植酸酶。,(2),培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是,_,。请简述获得转基因植株的完整过程。,(3),为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过,_,转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过,_,方法，从而一次得到多个转基因猪个体。,(4),若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？,尝试自解,：,_,思路点拨：,(1),蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质的功能出发推测出蛋白质的结构，从而推测出相应的氨基酸序列，再对基因进行改造从而得到新的蛋白质，而不能直接改造蛋白质，因为它不能遗传。,(2),基因导入植物细胞常用的方法叫农杆菌转化法。转基因植株培育的完整过程必须包含四个步骤，即基因工程的四个操作步骤。,(3),导入动物细胞的方法叫显微注射法，想得到多个具有相同遗传物质的个体的方法是胚胎分割移植。,(4),转基因生物进入生态环境，对生态环境的影响应从正反两方面评价，只要答案合理就可以。,答案：,(1),空,间结构氨基酸序列,(2),农杆菌转化法外源植酸酶基因 农杆菌 大豆细胞 大豆植株再生 鉴定,(3),显微注射法胚胎分割移植,(4),减少环境中磷的污染，但基因可能扩散到环境中。,