基因工程的應(yīng)用原稿

1、 基因工程自基因工程自20世紀(jì)世紀(jì)70年代興起后，年代興起后，在短短的在短短的30年間年間，得到了飛速的發(fā)展，得到了飛速的發(fā)展，目前已成為生物科學(xué)的目前已成為生物科學(xué)的核心技術(shù)核心技術(shù)?；??；蚬こ淘趯?shí)際應(yīng)用領(lǐng)域工程在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等方面，也展示環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等方面，也展示出美好的前景。出美好的前景。植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累動(dòng)物基因工程前景廣闊動(dòng)物基因工程前景廣闊基因工程藥物異軍突起基因工程藥物異軍突起基因治療曙光初照基因治療曙光初照植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物已問世的轉(zhuǎn)基因抗蟲

2、植物：已問世的轉(zhuǎn)基因抗蟲植物：棉、玉米、馬鈴薯、番茄、大棉、玉米、馬鈴薯、番茄、大豆、蠶豆、煙草、蘋果、核桃、豆、蠶豆、煙草、蘋果、核桃、楊、菊花、和白花三葉草等。楊、菊花、和白花三葉草等。用于殺蟲的基因主要有：用于殺蟲的基因主要有：Bt毒蛋白基因毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝聚素基因凝聚素基因植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物已問世的轉(zhuǎn)基因抗病植物：已問世的轉(zhuǎn)基因抗病植物：小麥、甜椒、番茄。小麥、甜椒、番茄。用于殺蟲的基因主要有：用于殺蟲的基因主要有：病毒外殼蛋白質(zhì)基因、病毒復(fù)病毒外殼蛋

3、白質(zhì)基因、病毒復(fù)制酶（制酶（這些基因的轉(zhuǎn)化植物表現(xiàn)出這些基因的轉(zhuǎn)化植物表現(xiàn)出對(duì)同種病毒或相近病毒或病毒對(duì)同種病毒或相近病毒或病毒RNA侵侵染的高水平抗性染的高水平抗性 ）幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因抗抗CMV甜椒甜椒植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物、抗逆轉(zhuǎn)基因植物 例如，將魚的例如，將魚的抗凍抗凍蛋白基因蛋白基因?qū)藷煵莺头瑢?dǎo)人煙草和番茄，使煙草和番茄的耐茄，使煙草和番茄的耐寒能力均有提高。此外，寒能力均有提高。此外，將將抗除草劑基因抗除草劑基因?qū)舜髮?dǎo)人大豆、玉米等作物，噴灑豆、玉米等作物，噴灑除草劑時(shí)，殺死田間雜除草劑時(shí)，殺死田間雜草而

4、不損傷作物。草而不損傷作物。植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)提高植物的光合作用效率提高植物的光合作用效率 改造光合作用中起關(guān)鍵改造光合作用中起關(guān)鍵作用的作用的CO2固定酶，能固定酶，能提高植物對(duì)提高植物對(duì)CO2的固定效的固定效率；還可以通過增強(qiáng)植物率；還可以通過增強(qiáng)植物對(duì)光能吸收與轉(zhuǎn)化的功能對(duì)光能吸收與轉(zhuǎn)化的功能來提高光合作用效率，提來提高光合作用效率，提高作物的產(chǎn)量。高作物的產(chǎn)量。植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 延長(zhǎng)果實(shí)的儲(chǔ)藏期延長(zhǎng)果實(shí)的儲(chǔ)藏期 乙烯是催熟果實(shí)的一乙烯

5、是催熟果實(shí)的一種激素，在其形成過程中種激素，在其形成過程中需要乙烯形成酶。通過基需要乙烯形成酶。通過基因工程可以獲得能抑制乙因工程可以獲得能抑制乙烯形成酶基因表達(dá)的植物烯形成酶基因表達(dá)的植物新品種，這些轉(zhuǎn)基因植物新品種，這些轉(zhuǎn)基因植物的果實(shí)既保持了原有的品的果實(shí)既保持了原有的品質(zhì)，又延長(zhǎng)了儲(chǔ)藏期。質(zhì)，又延長(zhǎng)了儲(chǔ)藏期。動(dòng)物基因工程前景廣闊動(dòng)物基因工程前景廣闊1、用于提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度、用于提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）和同齡的鯉魚（下）轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）和同齡的鯉魚（下） 動(dòng)物基因工程前景廣闊動(dòng)物基因工程前景廣闊2、用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 有些人對(duì)牛奶中的乳糖不能完全消化或

6、食有些人對(duì)牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后會(huì)出現(xiàn)過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，用后會(huì)出現(xiàn)過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，科科學(xué)家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得學(xué)家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁，在其他營(yíng)養(yǎng)成分不受的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁，在其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響的情況下，乳糖的含量大大減低。影響的情況下，乳糖的含量大大減低。乳糖乳糖乳糖酶乳糖酶半乳糖半乳糖動(dòng)物基因工程前景廣闊動(dòng)物基因工程前景廣闊3、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器技術(shù)基本成熟動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器技術(shù)基本成熟 基因來源：基因來源：藥用蛋白基藥用蛋白基因乳腺蛋因乳腺蛋白基因的啟白基因的

7、啟動(dòng)子等動(dòng)子等動(dòng)物基因工程前景廣闊動(dòng)物基因工程前景廣闊4、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體可長(zhǎng)人耳的裸鼠可長(zhǎng)人耳的裸鼠 動(dòng)物基因工程前景廣闊動(dòng)物基因工程前景廣闊5、各式各樣的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、各式各樣的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因工程藥品異軍突起基因工程藥品異軍突起利用轉(zhuǎn)基因利用轉(zhuǎn)基因工程菌工程菌來生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、來生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等等。疫苗、激素等等。利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在? 所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達(dá)載人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建

8、成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：（1）利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高。）利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。（3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員?；蛑委熓锕獬跽栈蛑委熓锕獬跽阵w外途徑的步驟？體外途徑的步驟？體內(nèi)途徑的步驟？體內(nèi)途徑的步驟？干擾素干擾素是動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，可以是動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒的感染和

9、癌癥，但在體外保用于治療病毒的感染和癌癥，但在體外保存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個(gè)半胱存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，那么在氨酸變成絲氨酸，那么在-70的條件下，的條件下，可以保存半年?？梢员４姘肽辍＠纾豪纾焊脑旄脑旄蓴_素（半胱氨酸）干擾素（半胱氨酸）體外很難保存體外很難保存干擾素（絲氨酸）干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）改造改造改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）天冬氨酸激酶（異亮

10、氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍滿足人類生產(chǎn)滿足人類生產(chǎn)和生活的需要和生活的需要滿足人類生產(chǎn)滿足人類生產(chǎn)和生活的需要和生活的需要滿足人類生產(chǎn)滿足人類生產(chǎn)和生活的需要和生活的需要 對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？操作來實(shí)現(xiàn)？1 1、目標(biāo)：、目標(biāo)： 根據(jù)人們對(duì)根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)分子設(shè)計(jì)。逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)

11、錄DNADNARNARNA翻譯翻譯肽鏈肽鏈復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制折疊折疊等等具有空間結(jié)具有空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)構(gòu)的蛋白質(zhì)表達(dá)生物特有表達(dá)生物特有的功能或性狀的功能或性狀天然蛋白質(zhì)的合成過程天然蛋白質(zhì)的合成過程遵循中心法則，并需經(jīng)過高級(jí)空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變遵循中心法則，并需經(jīng)過高級(jí)空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變2、蛋白質(zhì)工程的原理：基因改造、蛋白質(zhì)工程的原理：基因改造3、基本途徑：、基本途徑：基因基因DNA氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈蛋白質(zhì)三蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)維結(jié)構(gòu)預(yù)期蛋白預(yù)期蛋白質(zhì)功能質(zhì)功能分子分子設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)mRNA翻譯翻譯氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈DNA合成合成轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄折疊折疊蛋白質(zhì)三蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)維結(jié)構(gòu)生物生物功能功

12、能4、概念：、概念： 蛋白質(zhì)工程是指蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生生產(chǎn)和生活以滿足人類的生生產(chǎn)和生活的需求的需求。 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的上，延伸出來的第二代基因工程第二代基因工程。 某多肽鏈的一段氨基酸序列是：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸丙氨酸色氨酸色氨酸賴氨酸賴氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸 討論：討

13、論： 1怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列苷酸序列?請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫出來。請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫出來。 2確定目的基因的堿基序列后，怎樣確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因才能合成或改造目的基因(DNA)? 蛋白質(zhì)工程與基因工程相比蛋白質(zhì)工程與基因工程相比,合成的蛋合成的蛋白質(zhì)有何特點(diǎn)白質(zhì)有何特點(diǎn)? 1、改造酶的結(jié)構(gòu)、改造酶的結(jié)構(gòu)自然酶與工業(yè)用酶有什么區(qū)別自然酶與工業(yè)用酶有什么區(qū)別?自然酶自然酶工業(yè)用酶工業(yè)用酶在常溫常壓中性環(huán)在常溫常壓中性環(huán)境下起催化作用境下起催化作用在高溫、酸或堿性在高溫、酸或堿性環(huán)境下起催化作用環(huán)境下起催化作用鼠源雜交瘤抗體鼠源雜交瘤抗體鼠鼠-人嵌合抗體人嵌合抗體導(dǎo)致機(jī)體導(dǎo)致機(jī)體高度過敏高度過敏副作用副作用明顯減小明顯減小2、生物工程制藥、生物工程制藥蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)