1、科目：生物课题：蛋白质工程专题复习科目：生物课题：蛋白质工程专题复习学习目标1.复习基因工程的应用2.复习分子水平杂交的过程(拓展)3.说出蛋白质工程崛起的缘由。4.简述蛋白质工程的基本原理及蛋白质工程的进展和前景。核心素养1.科学思维：尝试运用逆向思维分析和解决问题。2.社会责任：通过学习蛋白质工程，同学们要充分认识发挥主观能动性的重要性。学习目标1.复习基因工程的应用核心素养1.科学思维：尝试运用复习巩固基因工程的应用温故知新分子水平杂交拓展分子水平杂交拓展复习巩固基因工程的应用温故分子水平杂交拓展基因工程的应用导入导入基因工程的应用导入目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定目的目的基因
2、基因DNA分子杂交分子杂交分子杂交分子杂交目的D N A 分子杂交分子杂交抗原抗原-抗体杂交抗体杂交抗原-抗体杂交1.基因探针，即核酸探针，是一段带有检测标记，且顺序已知的，与目标核酸互补的单链核酸序列。2.基因探针作用：基因探针通过分子杂交与目标结合，产生杂交信号，能从浩瀚的核酸分子中把目标核酸显示出来。基因芯片3.基因探针需具备的条件：应是单链，若为双链，必须先行变性处理。应带有容易被检测的标记。与目标核酸序列互补(全部或一部分)课本P24 拓展视野1.基因探针，即核酸探针，是一段带有检测标记，且顺序已知的，4.基因芯片：基因芯片：基因芯片定义：定义：通过微加工技术，通过微加工技术，将数以
3、万计、乃至百万计的将数以万计、乃至百万计的特定序列的特定序列的DNA片段片段(基因基因探针探针)，有规律地排列固定，有规律地排列固定于于2cm2的硅片、玻片等支持的硅片、玻片等支持物上，构成的一个物上，构成的一个二维二维DNA探针阵列探针阵列。即。即多种多种DNA探针探针的集成芯片的集成芯片。课本P24 拓展视野4.基因芯片：基因芯片定义：通过微加工技术，将数以万计、乃4.基因芯片：基因芯片：基因芯片原理：原理：让芯片上的成千上万让芯片上的成千上万的探针分子，与被检测的带有的探针分子，与被检测的带有标记的基因样品，按碱基配对标记的基因样品，按碱基配对原理进行杂交。然后通过信号原理进行杂交。然后
4、通过信号检测系统进行扫描，再利用计检测系统进行扫描，再利用计算机系统对每一探针上的信号算机系统对每一探针上的信号进行比较和检测，从而迅速得进行比较和检测，从而迅速得出所需要的信号。出所需要的信号。课本P24 拓展视野4.基因芯片：基因芯片原理：让芯片上的成千上万的探针分子，4.基因芯片：基因芯片：基因芯片用途：用途：基因检测，如遗传基因检测，如遗传病检测、恶性肿瘤检测、进病检测、恶性肿瘤检测、进化分析等。化分析等。特点：特点：检测过程快速、检测过程快速、高效、自动化。高效、自动化。课本P24 拓展视野4.基因芯片：基因芯片用途：基因检测，如遗传病检测、恶性肿基因检测(基因诊断)安吉丽娜朱莉是好
5、莱坞的电影明星，通过一次血液检测被确定患乳腺癌的几率很高，为了降低患癌风险，她在三年内分别切除了双侧乳腺、卵巢和输卵管。她用的检测手段就是基因诊断，检测出携带遗传缺陷基因BRCA-1基因，是乳腺癌1号基因，是抑癌基因，如果发生突变，乳腺癌、卵巢癌的发生率会大大提高。安吉丽娜朱莉做手术重建乳房基因检测(基因诊断)安吉丽娜朱莉是好莱坞的电影1、SRY基因基因SRYPCR胚胎鉴定技术雄性的性别决定基因，指雄性的性别决定基因，指Y染色体上具体决定生物雄性性别的基因片段。染色体上具体决定生物雄性性别的基因片段。2、原理、原理先从被测胚胎中取出几个细胞，提取DNA，然后用位于Y染色体上的性别决定基因，即S
6、RY基因的一段碱基作引物，用胚胎细胞中的DNA为模板，进行PCR扩增，最后用SRY特异性探针对扩增产物进行检测。出现阳性反应者，胚胎为雄性；出现阴性反应者，胚胎为雌性。这种方法准确率高达这种方法准确率高达90%以上。以上。课本P82 拓展视野1、S R Y 基因S R Y P C R 胚胎鉴定技术雄性的性别决定基因，SRYPCR是对移植前的胚胎进行性别鉴定的技术。（1）以Y染色体上SRY基因（性别决定基因）的一段序列作引物，用被测胚胎DNA作_进行PCR扩增。根据SRY基因序列设计的引物长度一般为2024个核苷酸，其不宜过短的原因主要是_。两种引物中GC的含量相差不宜过大，原因主要是_。（2）
7、最后可用放射性同位素标记的含有SRY基因的特异性DNA序列作_，利用_技术检测扩增产物。如果某早期胚胎检测结果为阳性，则可判断该胚胎发育成的个体性别是_。若该技术岗位上的操作人员为男性，要求一定要戴好手套、口罩和工作帽等，主要原因是_。防止引物随机结合防止引物随机结合C、G含量差别大，含量差别大，低温复性难统一低温复性难统一探针探针DNA分子杂交分子杂交雄性雄性男操作员的男操作员的SRY基因可能会污染样品基因可能会污染样品模板模板S R Y P C R 是对移植前的胚胎进行性别鉴定的技术。防止引物随2019-nCoV检测试剂盒设计原理2.2020年1月9日确定为新型冠状病毒3.2020年1月1
8、6日首批PCR试剂盒下发到省疾控中心1.检测时间：病毒RNA裂解、提纯23小时，RT-PCR23小时，复核4小时左右，共89小时。目前新的诊断技术为3小时。4.开发试剂盒时间：病毒排查及RNA测序一周左右，引物设计3天左右，探针设计与特异性检测3天，共2周左右时间。2 0 1 9-n C o V 检测试剂盒设计原理2.2 0 2 0 年1 月9 日确2019-nCoV检测：抗原-抗体检测病毒蛋白的检测依赖抗体。只要找到了亲和力足够高，特异性足够好的抗体，就可以省去提取病毒RNA的繁琐步骤，直接用发病期患者的血清或痰液进行蛋白免疫分析，在3-5小时内得到结果。甚至可以把总检测时间缩短到30分钟之
9、内。基于蛋白的病毒检测开发难点在于抗体筛选生产。实验用抗体的生产高度依赖动物（一般由鼠，兔，羊等动物生产）。注射抗原后数日，还需要对动物的免疫细胞进行筛查，找到能用来生产高特异性抗体的淋巴细胞，对其进行扩增。即便是全速开动，也需要2-3周的时间才能得到初步可用的单单克隆抗体克隆抗体。相比基于RNA的PCR试剂盒，蛋白检测试剂盒所需的开发时间要更长，生产成本要更高。2 0 1 9-n C o V 检测：抗原-抗体检测病毒蛋白的检测依赖抗体2 0 2 0 高考生物蛋白质工程专题复习课件(共2 8 张P P T)一、蛋白质工程崛起的缘由DAN BAI ZHI GONG CHENG JUE QI DE
10、 YUAN YOU01一、蛋白质工程崛起的缘由0 1干扰素（体外保存困难）改造后的干扰素（-70可保存半年）改造对天然干扰素的改造干扰素改造后的干扰素改造对天然干扰素的改造赖氨酸赖氨酸天冬天冬氨酸氨酸激酶激酶_（含量低）（含量低）二氢二氢吡啶吡啶二羧二羧酸合酸合成酶成酶玉米异亮氨酸异亮氨酸（104位）位）天冬酰胺天冬酰胺（104位）位）变为变为改造改造天冬天冬氨酸氨酸激酶激酶异亮氨酸异亮氨酸（352位）位）苏氨酸苏氨酸（352位）位）变为变为玉米赖氨酸赖氨酸（含量提高（含量提高5倍倍）改造改造二氢二氢吡啶吡啶二羧二羧酸合酸合成酶成酶（含量提高（含量提高2倍倍）赖氨酸赖氨酸玉米+对天然酶的改造赖
11、氨酸天冬氨酸激酶_ _（含量低）二氢吡啶二羧酸合成酶玉米1、基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质（天然蛋白）2、天然蛋白有时不完全符合人类生产和生活需要3、需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质思考：分子生物学、晶体学以及计算机技术是改造蛋白的基础，分子生物学、晶体学以及计算机技术是改造蛋白的基础，对天然蛋白质的改造应该是直接对蛋白质分子改造还是通过改造对天然蛋白质的改造应该是直接对蛋白质分子改造还是通过改造基因进而达到改造蛋白质的目的呢？基因进而达到改造蛋白质的目的呢？蛋白质工程崛起的缘由1、基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质（天然蛋白）二、蛋白质工程的基本原理、
12、进展和前景 DAN BAI ZHI GONG CHENG DE JI BEN YUAN LI、JIN ZHAN HE QIAN JING02二、蛋白质工程的基本原理、进展和前景0 2蛋白质工程的基本原理1、蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。设计创造出自然界原本没有的全新蛋白质如何实现最终目标呢？蛋白质功能决定蛋白质空间结构决定蛋白质氨基酸序列决定mRNA碱基序列决定基因碱基序列(1)基础：蛋白质分子的 及其与 的关系。结构规律生物功能(2)手段：通过 或 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。基因修饰基因合成蛋白质工程的基本原理1、蛋白质工程的
13、目标：根据人们对蛋白质功2、蛋白质工程流程图蛋白质三维结构预期功能预期功能生物功能生物功能氨基酸序列多肽链分子设计分子设计折叠折叠基因DNADNA合成合成翻译翻译mRNA转录转录速效速效胰岛素胰岛素B链中链中28号号与与29号氨基号氨基酸对换酸对换速效胰岛素速效胰岛素两条多肽链两条多肽链氨基酸序列氨基酸序列速效速效胰岛素胰岛素基因基因转录转录速效速效胰岛素胰岛素mRNA翻译翻译折叠折叠蛋白质工程的基本原理2、蛋白质工程流程图蛋白质预期功能生物功能氨基酸序列分子设计3、蛋白质工程的定义：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新
14、的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。思考：蛋白质工程为什么不直接改造蛋白质？思考：蛋白质工程为什么不直接改造蛋白质？参考答案：改造基因易于操作且改造后可遗传。参考答案：改造基因易于操作且改造后可遗传。蛋白质工程的基本原理3、蛋白质工程的定义：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的项目基因工程蛋白质工程区别过程结果联系获取目的基因获取目的基因构建基因表构建基因表达载体达载体将目的基因导入受将目的基因导入受体细胞体细胞目的基因的检测与目的基因的检测与鉴定鉴定预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计蛋白设计蛋白质结构质结构推测氨基酸序列推测氨基酸序列推测相应核苷酸序列推测相应核苷酸序列合成合成DNA表达出
15、蛋白质表达出蛋白质生产自然界中没有的蛋白质生产自然界中没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质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二者都是通过基因表达产生特定的蛋白质。二者都是通过基因表达产生特定的蛋白质。蛋白质工程的基本原理4、基因工程与蛋白质工程的比较项目基因工程蛋白质工程区过程结1、进展：改造胰岛素成为速效型药品（、进展：改造胰岛素成为速效型药品（已成功已成功）蛋白质工程进展和前景2、前景：探索蛋白质工程应用于微电子方面（、前景：探索蛋白质工程应用于微电子方面（芯片芯片）3、目前面临的困难：蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，、目前面临的困难：蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而且目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。而且目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。1、进展：改造胰岛素成为速效型药品（已成功）蛋白质工程进展和总结总结
