1、基因工程一轮复习一、基因工程的基本操作工具一、基因工程的基本操作工具第1页/共76页 基因工程，通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程的概念基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境原理原理基本过程基本过程优势优势目的目的DNADNA重组技术或重组技术或基因拼接技术基因拼接技术生物体外生物体外基因重组基因重组人类需要的生物类型和生物产品人类需要的生物类型和生物产品定向改造性状、打破物种界限定向改造性状、打破物种界限剪切剪切拼接拼接导入导入检测表达检测表达第2页/共76页 DNADN
2、A重组技术重组技术的基本工具的基本工具第3页/共76页“分子手术刀分子手术刀”-“分子缝合针分子缝合针”-“分子运输车分子运输车”-限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶载体载体 DNADNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具第4页/共76页黏性末端黏性末端平末端平末端可用于目的基因和载体的切割一、一、限制酶限制酶“分子手术刀分子手术刀”第5页/共76页 A T磷酸二酯键1234512345第6页/共76页黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几两条单链的切口，带有几个个伸出的核苷
3、酸伸出的核苷酸，他们之他们之间正好互补配对，这样的间正好互补配对，这样的切口叫切口叫黏性末端黏性末端。第7页/共76页平末端平末端平末端平末端SmaISmaI限制酶的切限制酶的切割割当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的的DNADNA两条单链的两条单链的切口，是平整的切口，是平整的，这样的切，这样的切口叫口叫平末端平末端。第8页/共76页 例1.1.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是 ()A A一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B B限制性内切酶的活性受温度影响 C C限制性内切酶能识别和切割RNARNA D D限制性
4、内切酶可从原核生物中提取C第9页/共76页1 1、种类：、种类：2 2、作用部位：、作用部位：E Ecolicoli DNA DNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键 二、二、DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”（黏性末端）（黏性末端）（黏性末端和平末端）（黏性末端和平末端）第10页/共76页两两DNADNA片段要具有片段要具有互补互补的黏性末端的黏性末端才能拼起来才能拼起来DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用可把黏性末端之间的可把黏性末端之间的缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来，DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合
5、酶是一回事吗？第11页/共76页A A T T GA A T T GC CA AA AT TT TA AA AT TT TDNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶的作用聚合酶的作用第12页/共76页DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶相相同同点点作用实质作用实质化学本质化学本质不不同同点点模板模板作用对象作用对象 作用结果作用结果用途用途都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键都是蛋白质都是蛋白质不需要不需要需要需要形成完整的重形成完整的重组组DNA分子分子形成形成DNA的一条的一条链链基因工程基因工程DNA复制复制DNA连接酶
6、与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较在两个两个DNADNA片片段之间段之间形成磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯键第13页/共76页与与DNADNA有关的酶有关的酶种类种类项目项目限制酶限制酶DNA连接连接酶酶DNA聚合聚合酶酶解旋酶解旋酶作用底物作用底物DNA分子分子DNA分子分子片段片段脱氧核苷脱氧核苷酸酸DNA分子分子作用部位作用部位磷酸二酯磷酸二酯键键磷酸二酯磷酸二酯键键磷酸二酯磷酸二酯键键碱基对间碱基对间的氢键的氢键作用结果作用结果形成黏性形成黏性末端或平末端或平末端末端形成重组形成重组DNA分子分子形成新的形成新的DNA分子分子形成单链形成单链DNA
7、分子分子第14页/共76页1下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A BC DC第15页/共76页三、三、载体载体“分子运输车分子运输车”1 1、载体的作用、载体的作用将将 转移到受体细胞中去。转移到受体细胞中去。目的基因目的基因2 2、常用的载体、常用的载体 质粒、质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒噬菌体的衍生物、动植物病毒3 3、作为载体必须具备的条件、作为载体必须具备的条件 能在宿主细胞内能在宿主细胞内稳定保存稳定保存并大量并大量复制复制；有有一个至多个限制酶的切割位点一个至多个限制酶的切割位点,以
8、便于与外源以便于与外源 基因连接；基因连接；有特殊的遗传有特殊的遗传标记基因标记基因,供重组供重组DNADNA的检测和鉴定的检测和鉴定第16页/共76页有标记基因的存有标记基因的存在，可用含青霉在，可用含青霉素的培养基鉴别。素的培养基鉴别。有切割位点有切割位点能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基因一起复制因一起复制质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNADNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNADNA分子。最常用运载体最常用运载体质粒质粒第17页/共76页 典例1.1.下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是()A A染色体和质粒的化学本质都是DNADNA B B染色体和
9、质粒都只存在于原核细胞中 C C染色体和质粒都与生物的遗传有关 D D染色体和质粒都可作为基因工程的常用载体C第18页/共76页二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序第19页/共76页编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区编码区上游编码区上游编码区下游编码区下游编码蛋白质编码蛋白质调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达（调控程序）（调控程序）AATGTGCACGTAGTTAGTTACACGTGCATCAATC启动子终止子终止子知识点一：基因的结构知识点一：基因的结构1.1.原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构第20页/共76页启动子终止子终止子 启动子：启动子：位于基因首端一
10、段能与位于基因首端一段能与RNARNA聚合酶结合聚合酶结合并能并能起始起始mRNAmRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。RNA RNA聚合酶聚合酶:能够识别能够识别启动子上的结合位点启动子上的结合位点并与其结合并与其结合的一种蛋白质的一种蛋白质.终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片断，它能阻碍RNARNA聚合酶的移动，并使其从DNADNA模板链上脱离下来，使转录终止。第21页/共76页编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区启动子启动子终止子终止子外显子外显子内含子内含子编码蛋白质编码蛋白质2 2.真核细胞的基因结构真核细胞的基
11、因结构能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能编码蛋白质的序列叫做内含子不能编码蛋白质的序列叫做内含子内含子：内含子：外显子：外显子：RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点第22页/共76页原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的的相同点相同点都由能够编码蛋白质的都由能够编码蛋白质的_和具有和具有调控作用的调控作用的_区组成的区组成的3.3.原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较连续不连续编码区非编码第23页/共76页知识点二：基因工程基本操作的四个步骤知识点二：基因工程基本操作
12、的四个步骤1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定第24页/共76页1 1、目的基因主要是、目的基因主要是_编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因2 2、获取目的基因的常用方法：、获取目的基因的常用方法：（1 1）从基因文库中获取）从基因文库中获取（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增技术扩增（3 3）人工合成）人工合成一、目的基因的获取一、目的基因的获取第25页/共76页 将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到中，各个受体菌分别含有这
13、种生物的不同基因，称为基因文库基因文库基因文库 基因组文库部分基因文库（cDNA文库）第26页/共76页提取某种生物的全部提取某种生物的全部DNADNA用适当的限制酶切用适当的限制酶切一定大小的一定大小的DNADNA片段片段将将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接导入受体菌中储存导入受体菌中储存基因组文库基因组文库1 1.基因文库的构建方法基因文库的构建方法（1 1）直接分离法）直接分离法(鸟枪法鸟枪法)第27页/共76页某种生物的单链某种生物的单链mRNAmRNA单链互补单链互补DNADNA双链双链cDNAcDNA片段片段导入受体菌中储存导入受体菌中储存与载体连接与载体连接cDNAcDN
14、A文库文库反（逆）转录酶反（逆）转录酶DNADNA聚合酶聚合酶（2 2）反转录法）反转录法第28页/共76页基因组基因组DNADNA文库文库cDNAcDNA文库文库2.2.基因组基因组DNADNA文库与文库与cDNAcDNA文库比较文库比较第29页/共76页2.2.基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因文库的比较小大无有无有某种生物的部分基因 某种生物的全部基因可以部分基因可以第30页/共76页 概念：概念：PCRPCR全称为全称为_，是一项，是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术。的核酸合成技术。前提条件：前提条件：_；原料：原料：_、_ _、_、_。原理：原理：_聚合酶
15、链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNADNA引物引物热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶模板模板DNADNA第31页/共76页过程：过程：a a、变性、变性（90-9590-95）：双链）：双链DNADNA模板模板 在热作用下，在热作用下，_断裂，形成断裂，形成_b b、复性、复性（复性55-6055-60）：系统温度降低，引）：系统温度降低，引 物与物与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。c c、延伸、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，
16、酶的作用下，合成与模板互补的合成与模板互补的_。氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链第32页/共76页变性、退火、延伸三步曲变性、退火、延伸三步曲变性：变性：加热至90909595双链双链DNADNA解链成解链成为单链为单链DNADNA退火：退火：冷却至55556060部分引物与模部分引物与模板的单链板的单链DNADNA的特定的特定互补部位相配对和互补部位相配对和结合结合延伸：延伸：加热至70707575以目的基因为以目的基因为模板，合成互补的模板，合成互补的新新DNADNA链链变性变性退火退火延伸延伸第33页/共76页PCR技术扩增与DNA复制的比较PCRPCR技术技术DNA
17、DNA复制复制相相同同点点原理原理原料原料条件条件不不同同点点解旋解旋方式方式场所场所酶酶结果结果碱基互补配对碱基互补配对四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶DNADNA在在高温下高温下变性变性解旋解旋解旋酶解旋酶催化催化体外体外复制复制细胞核内细胞核内热稳定的热稳定的DNADNA聚合酶聚合酶细胞内的细胞内的DNADNA聚合酶聚合酶大量的大量的DNADNA片段片段形成整个形成整个DNADNA分子分子第34页/共76页根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNA DNA 蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列
18、结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成已知核苷酸序列的较小基因可以化学合成，不需要模板。第35页/共76页第36页/共76页质粒质粒目的基因目的基因限制酶处理限制酶处理一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶表表达达载载体体同一种同一种1 1.基因表达载体的构建基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心限制酶切割位点的选择必须保证目的基因，标记基因的完整性，以便于检测和表达。第37页/共76页2.2.基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：它们有什么作用？它们有什么作用？a
19、、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因位于基因的首端,RNA聚合酶的结合位点位于基因的末端,终止转录检测目的基因是否导入受体细胞第38页/共76页载体载体与与表达载体表达载体的区别：的区别：与载体相比较与载体相比较,表表达载体在载体基础上增加了达载体在载体基础上增加了目的基因、启动目的基因、启动子、子、终止子终止子三部分结构三部分结构用到的工具酶：用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又既用到限制酶切割载体，又用到用到DNADNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键酶作用的化学键都是磷酸二酯键启动子启动子(DNA(DNA片段片段)起始密
20、码子起始密码子(RNA);(RNA);终止子终止子(DNA(DNA片段片段)终止密码子终止密码子(RNA)(RNA)提醒：提醒：第39页/共76页三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞（一）转化：（一）转化：（二）方法（二）方法将目的基因导入将目的基因导入植物细胞植物细胞将目的基因导入将目的基因导入动物细胞动物细胞将目的基因导入将目的基因导入微生物细胞微生物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法显微注射法显微注射法感受态细胞法感受态细胞法目的基因进入目的基因进入_内，并且在内，并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳
21、定稳定表达表达第40页/共76页（1 1）农杆菌转化法）农杆菌转化法特点：特点：易感染易感染双子叶植物双子叶植物和裸子植和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感物，对大多数单子叶植物没有感染能力染能力原理：原理：TiTi质粒上的质粒上的T-DNAT-DNA可以转移到受体细胞，可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的并整合到受体细胞染色体的DNADNA上。上。第41页/共76页转化过程转化过程:TiTi质粒质粒目的基因目的基因构建构建表表达达载载体体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNADNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌第42页/共76页 基因枪法又称微基因枪
22、法又称微弹轰击法，是弹轰击法，是利用压利用压缩气体产生的动力缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表将包裹在金属颗粒表面的表达载体面的表达载体DNADNA打打入受体细胞中入受体细胞中，使目，使目的基因与其整合并表的基因与其整合并表达的方法。达的方法。（2 2）基因枪法）基因枪法第43页/共76页（3 3）花粉管通道法）花粉管通道法第44页/共76页方法：方法：显微注射法显微注射法程序：程序：目的基因表达载体提纯目的基因表达载体提纯 取卵（受精卵）取卵（受精卵）显微注射显微注射 受精卵受精卵 新性状动物新性状动物第45页/共76页原核生物原核生物特点：特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少繁殖快、单细胞、
23、遗传物质少方法：方法：用用Ca2+处理细胞处理细胞 感受态细胞感受态细胞 表表达载体与感受态细胞混合达载体与感受态细胞混合 感受态感受态细胞吸收细胞吸收DNA分子分子思考：为什么要用思考：为什么要用CaCa2+2+处理受体细胞？处理受体细胞？用用Ca2Ca2处理，增加细菌细胞壁的通透性处理，增加细菌细胞壁的通透性第46页/共76页四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定检测检测导入检测：目的基因是否导入受体细胞导入检测：目的基因是否导入受体细胞方法方法 DNADNA分子杂交分子杂交表达检测表达检测转录检测转录检测分子杂交分子杂交翻译检测翻译检测抗原抗体抗原抗体杂交杂交分分子子检检测测法
24、法鉴定鉴定抗虫鉴定抗虫鉴定抗病鉴定抗病鉴定活性鉴定等活性鉴定等个体水平的鉴定个体水平的鉴定第47页/共76页DNADNA分子杂交分子杂交 首先取出转基因生物的基因组首先取出转基因生物的基因组DNADNA；将含将含目的基因的目的基因的DNADNA片段片段用放射性同位素等用放射性同位素等作标记作标记,以此做以此做探针探针；使探针和转基因生物的基因组杂交使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示若显示出出杂交带杂交带,表明染色体已插入染色体表明染色体已插入染色体DNADNA中。中。第48页/共76页归纳归纳:基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1.1.获取目的基因u从基因文库u利用PCRPCRu
25、化学方法人工合成2.2.构建基因表达载体u目的基因、启动子、终止子、标记基因3.3.将目的基因导入受体细胞u农杆菌转化法、显微注射法4.4.目的基因的检测与鉴定u检测：是否插入、转录、翻译u鉴定：第49页/共76页1、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是方便方法是A、化学合成法、化学合成法 B、基因组文库法、基因组文库法C、cDNA文库法文库法 D、聚合酶链反应、聚合酶链反应2、下列获取目的基因的方法中需要模板链、下列获取目的基因的方法中需要模板链的是的是从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因 利用利用PCR技术扩增目的基因技术
26、扩增目的基因 反转录法反转录法 通过通过DNA合成仪利用化学方法人工合成合成仪利用化学方法人工合成A B C DAD第50页/共76页 3 3.如图为利用生物技术获得生物新品种的过程,据图回答：(1)(1)在基因工程中,AB,AB为 技术,利用 的原理是 ,其中为 过程。(2)(2)加热至9494的目的是使DNADNA中的 键 断裂,这一过程在细胞内是通过 的 作用来完成的。DNADNA解旋解旋解旋酶PCR DNADNA复制复制氢第51页/共76页 (3)(3)当温度降低时,引物与模板末端结合,在DNADNA聚 合酶的作用下,引物沿模板链延伸,最终合成两条 DNA DNA分子,此过程中的原料是
27、 ,遵循的原则是 。(4)BD (4)BD为抗虫棉的培育过程,其中过程常用的 方法是 ,要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后是否 能稳定遗传并表达,需进行检测和鉴定工作,请写 出在个体生物学水平上的鉴定过程：4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸碱基互补配对原则碱基互补配对原则农杆菌转化法农杆菌转化法让害虫吞食转基因棉花的叶子让害虫吞食转基因棉花的叶子,观察害虫的存活情况观察害虫的存活情况第52页/共76页三、基因工程的应用三、基因工程的应用第53页/共76页抗抗病病抗逆生长速度品质药物器官移植 第54页/共76页将将 基因与基因与 等等调控组件重组在一起，通过调控组件重组在一起，通过 等方法，等
28、方法，导入哺乳动物的导入哺乳动物的 中，将中，将 其其 送入母体，送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为品，称为乳腺生物反应器乳腺生物反应器或或乳房生物反应器。乳房生物反应器。乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好；乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好；成本低；易提取。成本低；易提取。药物蛋白药物蛋白乳腺蛋白基因的启动子乳腺蛋白基因的启动子显微注射显微注射受精卵受精卵第55页/共76页 把把正常基因正常基因导入病人体内，使该基因的表达导入病人体内，使该基因的表达产物
29、发挥功能，从而达到产物发挥功能，从而达到治疗疾病治疗疾病的目的，是治的目的，是治疗疗遗传病遗传病的最有效的手段。的最有效的手段。2、实例：、实例：将将腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。对严重复合型免疫缺陷症的治疗对严重复合型免疫缺陷症的治疗第56页/共76页3、原理、原理正常基因，在病人体内两种基因都存在且都能表达，正常基因的表达产物掩盖了的表达产物，从而治愈了有第57页/共76页4 4、基因治疗的类型、基因治疗的类型体外基因治疗体外基因治疗：先从病人体内获得某种细：先从病人体内获得某
30、种细胞，进行培养，然后在胞，进行培养，然后在体外完成基因转移体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。新输入患者体内。体内基因治疗体内基因治疗：直接向人体组织细胞直接向人体组织细胞中转中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）正常基因转入患者肺组织）5 5、基因治疗的发展现状：、基因治疗的发展现状：处于初期的临床处于初期的临床试验阶段试验阶段第58页/共76页用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目
31、的。第59页/共76页D考向考向1 1下列关于基因工程应用的叙述，错误的下列关于基因工程应用的叙述，错误的是是()A A基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞细胞B B基因诊断的基本原理是基因诊断的基本原理是DNADNA分子杂交分子杂交C C一种基因探针只能检测水体中的一种病毒一种基因探针只能检测水体中的一种病毒D D原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良第60页/共76页四、蛋白质工程的崛起四、蛋白质工程的崛起 第61页/共76页一、蛋白质工程的崛起的缘由一、蛋白质工程的崛起的缘由基因工程产物基因工程产物 基因工
32、程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产自然界自然界已存在的已存在的蛋白质。蛋白质。这些这些天然蛋白质天然蛋白质是生物在长期进化过程是生物在长期进化过程中形成的中形成的,它们的结构和功能符合特定物它们的结构和功能符合特定物种生存的需要种生存的需要,却却不一定不一定完全符合完全符合人类人类生生产和生活的产和生活的需要需要。第62页/共76页二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理1 1、蛋白质工程的目标、蛋白质工程的目标 根据人们对根据人们对蛋白质功能蛋白质功能的特定需求，的特定需求，对蛋白质的对蛋白质的结构结构进行分子设计。进行分子设计。2 2、天然蛋白质的合成过程、天然蛋白质的合成
33、过程DNADNA（基因）（基因）转录转录mRNAmRNA翻译翻译蛋白质蛋白质基因基因表达（转录和翻译）表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多形成氨基酸序列的多肽链肽链形成具有高级结构的蛋白质形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能行使生物功能第63页/共76页、蛋白质工程的基本途、蛋白质工程的基本途径径预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）（基因）第64页/共76页4 4、蛋白质工程的概念、蛋白质工程的概念 是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功是指以蛋白质分子的结构规
34、律及其生物功能的关系作为基础，能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。以满足人类的生产和生活的需求。蛋白质工程的基础:蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系蛋白质工程的实质：改造基因蛋白质工程的产物：新的蛋白质第65页/共76页5 5、蛋白质工程与基因工程比较、蛋白质工程与基因工程比较项目蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程区别原理中心法则的逆推中心法则的逆推基因重组基因重组过程预期蛋白质预期蛋白质功能功能设设计计蛋白质蛋白质结构结构推测推测氨基酸序列
35、氨基酸序列推测推测脱脱氧核苷酸序列氧核苷酸序列合成合成DNADNA表达出蛋白质表达出蛋白质获取目的基因获取目的基因构建表达载构建表达载体体导入受体细胞导入受体细胞目的基目的基因的检测与鉴定因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类定向改造或生产人类所需蛋白质所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型以获得人类所需的生物类型结果自然界没有的蛋白质自然界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联系联系蛋白质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基因工程
36、，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过质，必须通过基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成实现实现第66页/共76页 1 1科学家将科学家将干扰素基因进行定点突干扰素基因进行定点突变，然后导入大肠杆菌表达，使干扰素第变，然后导入大肠杆菌表达，使干扰素第1717位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高提高干扰素的抗病性活性，并且提高干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为了储存稳定性。该生物技术为 ()A A基因工程基因工程B B蛋白质工程蛋白质工程C C基因突变基因突变 D D细胞工程细胞工程B第67页/共76页“分子手术刀分子手术刀”-“
37、分子缝合针分子缝合针”-“分子运输车分子运输车”-限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶载体载体 DNADNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具第68页/共76页“分子手术刀分子手术刀”-“分子缝合针分子缝合针”-“分子运输车分子运输车”-限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶载体载体 DNADNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具第69页/共76页黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几两条单链的切口，带有几个个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之他们之间正好互补
38、配对，这样的间正好互补配对，这样的切口叫切口叫黏性末端黏性末端。第70页/共76页载体载体与与表达载体表达载体的区别：的区别：与载体相比较与载体相比较,表表达载体在载体基础上增加了达载体在载体基础上增加了目的基因、启动目的基因、启动子、子、终止子终止子三部分结构三部分结构用到的工具酶：用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又既用到限制酶切割载体，又用到用到DNADNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键酶作用的化学键都是磷酸二酯键启动子启动子(DNA(DNA片段片段)起始密码子起始密码子(RNA);(RNA);终止子终止子(DNA(DNA片
39、段片段)终止密码子终止密码子(RNA)(RNA)提醒：提醒：第71页/共76页用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。第72页/共76页用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。第73页/共76页4 4、蛋白质工程的概念、蛋白质工程的概念 是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，对
40、现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。以满足人类的生产和生活的需求。蛋白质工程的基础:蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系蛋白质工程的实质：改造基因蛋白质工程的产物：新的蛋白质第74页/共76页 1 1科学家将科学家将干扰素基因进行定点突干扰素基因进行定点突变，然后导入大肠杆菌表达，使干扰素第变，然后导入大肠杆菌表达，使干扰素第1717位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高提高干扰素的抗病性活性，并且提高干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为了储存稳定性。该生物技术为 ()A A基因工程基因工程B B蛋白质工程蛋白质工程C C基因突变基因突变 D D细胞工程细胞工程B第75页/共76页
