3.3和3.4 基因工程的应用和蛋白质工程

这是一份3.3和3.4 基因工程的应用和蛋白质工程，共20页。PPT课件主要包含了基因工程的应用，乳腺生物反应器，操作过程，培养成早期胚胎，将胚胎送入母体动物，发育成转基因动物，改造或合成基因，本不能产生的，新的性状，蛋白质等内容，欢迎下载使用。
5.1.4 举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质5.2 蛋白质工程是基因工程的延伸5.2.1 概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质5.2.2 举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程
内容要求——基因工程的基本操作程序
提高动物的生长速率方法∶将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。实例∶将外源的生长激素基因导入鲤鱼，在同等条件下养殖，转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%。
●改善畜产品的品质解决的问题∶有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用后会出现腹泻等乳糖不耐受症状。将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
●方法某种生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。●意义减少化学农药使用，降低生产成本，减少环境污染。●成果：主要有水稻、棉花、玉米、大豆、马铃薯
●方法将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。●成果抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
●方法将降解或抵抗某种除草剂的基因导入植物，可以培育出抗除草剂的作物品种。●成果抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
①将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，例如转基因玉米中赖氨酸的含量 比 对照组提高30%。②将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，开出自然界没有的颜色。
原核生物的基因(如抗虫基因)可以作为真核生物(棉花)的目的基因
应用生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。实例①科学家将编码凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。②淀粉酶、脂酶也可以通过构建基因工程菌，然后通过用发酵技术大量生产。③甜味剂阿斯巴甜中的天冬氨酸和苯丙氨酸，可通过基因工程大规模生产。优点用基因工程技术获得的工业用酶的纯度更高，而且生产成本降低，生产效率较高。★用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。
1.以动物乳房作为生产药物的反应器称为_____________________
注意：乳腺生物反应器实质是在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。
获取目的基因(药用蛋白基因)
药用蛋白质基因首端加上乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
（因为产品在奶中形成，需要在乳腺组织中特异性表达的启动子）
利用显微注射法导入动物受精卵
为什么动物的乳腺细胞能成为基因药物最理想的表达场所呢？
2.检测人体是否携带会引起遗传病的缺陷基因例如：镰刀型细胞贫血症的诊断原理图
3.检测人体是否感染某种病原体
设计出特异性扩增HIV病毒、新冠病毒部分基因片段的PCR引物，使用PCR技术检测疑似病人少量血液或体液或细胞中的DNA或RNA，根据凝胶电泳结果就可以判断是否携带相应的病毒。
4.向患者体内导入正常基因进行基因治疗
基因治疗是指向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因,以纠正或补偿基因的缺陷,从而达到治疗的目的。
5.转基因微生物和微生物培养生产基因工程药物：①胰岛素、干扰素
②乙肝病毒的表面抗原蛋白基因→重组质粒→转基因酵母菌→酵母菌培养→提取乙肝疫苗。知识链接：新冠疫苗：动物细胞培养液+Vir细胞（或CHO细胞）+新冠病毒→细胞培养（病毒扩增）→分离纯化新冠病毒→病毒灭活→新冠疫苗。新冠病毒RNA片段＋腺病毒RNA→重组腺病毒→重组腺病毒＋动物细胞→重组腺病毒扩增→腺病毒疫苗（腺病毒对人体无害）
利用转基因微生物基因工程药物的生产涉及两项技术： 。
链接：工程菌①概念：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。②外源基因：控制合成抗体、疫苗、激素等的基因。③受体细胞：微生物细胞。④特点：细菌内没有内质网、高尔基体等，产生的药物可能没有活性。⑤药物提取：从微生物细胞中提取。
6.应用基因工程进行法医鉴定
①犯罪现场获取DNA样品→DNA的PCR扩增→与嫌疑人的DNA样品凝胶电泳比对→确定或排除嫌疑人；②亲子鉴定用于“宝贝回家”等
1.概念：蛋白质工程是指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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。①基础：_______________________________________________②途经：___________________③操作对象：______④目的：_______________________________________________________________________⑤地位：_______________________________________________⑥理论和技术：_________________________________________
蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求
在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
分子生物学、晶体学和计算机技术(了解）
1.基因工程的实质 将一种生物的______转移到另一种生物体内，后者可以产生它________________________，进而表现出__________2.基因工程的局限性 ______________________________________3.蛋白质工程崛起的缘由①基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质；②天然蛋白质是生物长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
只能生产自然界中已存在的蛋白质
352位的苏氨酸变成异亮氨酸
104位的天冬酰胺变成异亮氨酸
1.蛋白质工程的目标 根据人们对蛋白质_____的特定需求，对蛋白质的_____进行 设计改造。2.蛋白质工程的原理：_______________3.蛋白质工程的实质：_________________________________________________________4.结果：___________________________5.天然蛋白质合成过程天然蛋白质合成的过程是按照_____________进行的
通过改造或合成基因来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质
生产出自然界没有的蛋白质
形成具有特定氨基酸序列的多肽链
形成具有高级结构的蛋白质
蛋白质工程与天然蛋白质合成的过程相反
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到并改变对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→获得所需要的蛋白质
目的基因的筛选与获取→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
可生产自然界没有的蛋白质
在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，即天然蛋白质。
将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状
①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因 工程。②蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程基本操作。
提示　(1)蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造。(2)改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。
蛋白质工程为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造？
根据已知氨基酸序列的肽链能否推知唯一的脱氧核苷酸序列？为什么？
提示　不能。一种氨基酸可能有多种密码子对应。
确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？
提示　可以人工合成目的基因，或应用基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等进而改造基因。
提示　是否合成新的基因、对原有基因进行改造，若是为蛋白质工程；产物是否为天然蛋白质若是为蛋白质工程。
如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？
例题.从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽