第四節(jié) 基因工程的發(fā)展前景,提高農(nóng)作物光能利用率的方法有： 1、控制光照； 2、控制溫度； 3、提供適量的二氧化碳； 4、提供適量的水分,二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶， CO2的固定階段反應(yīng)是在二磷酸核酮糖羧化酶催化下完成,提高羧化酶活性,降低加氧酶活性.,在基因工程方面的最新嘗試 光合作用,生物固氮,氮在植物體中的作用,1)、氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分， 2)、核酸、輔酶、磷脂、葉綠素等都含有氮 所以氮為基本生命元素，必須不斷補充,植物體氮吸收的形式：,主要是無機態(tài)氮，即銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，也可以吸收利用有機態(tài)氮，如尿素等。,生物固氮,什么叫做生物固氮？,固氮微生物將N2還原為含N化合物的過程。,根瘤菌豆科植物,將固氮細菌體內(nèi)的固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科糧食作物的細胞內(nèi)，讓非豆科糧食作物的細胞內(nèi)合成出固氮酶并且固氮,固氮基因工程：,生物反應(yīng)器,利用轉(zhuǎn)基因的植物和動物來生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物或疫苗,熱點1植物生產(chǎn)疫苗 2001-6中國農(nóng)科院經(jīng)過十年研究，培育出的抗乙肝西紅柿順利通過前三個階段的測試 抗乙肝西紅柿與普通西紅柿口感一樣，對人體沒有任何毒副作用。食用抗乙肝西紅柿，雖不能治愈乙肝，但一年只吃幾個，就完全能代替注射乙肝疫苗。 這種西紅柿上市后將論個出售，每個售價大概在2元左右。,如荷蘭的GenPharm公司用轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)乳鐵蛋白，預(yù)計每年從牛奶生產(chǎn)出來營養(yǎng)奶粉的銷售額是50億美元。,熱點2轉(zhuǎn)基因動物乳腺生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物,蛋白質(zhì)工程崛起的緣由,1、基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。 2、天然蛋白質(zhì)不一定完全符合人類的需要。 生產(chǎn)符合人們需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)。,對天然的蛋白質(zhì)進行改造，你認為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？,蛋白質(zhì)工程流程圖：,蛋白質(zhì) 三維結(jié)構(gòu),氨基酸序列 多肽鏈,基因 DNA,mRNA,蛋白質(zhì)工程:通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，,中心法則,在基因工程中，科學家常用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因是 A.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便 B.遺傳物質(zhì)含量少 C. 繁殖速度快 D.性狀穩(wěn)定，變異少 1976年，美國的H.Boyer教授首次將人的生長抑制素釋放因子的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌，并獲得表達，此文中的“表達”是指該基因在大腸桿菌 A能進行DNA復(fù)制 B能傳遞給細菌后代 C能合成生長抑制素釋放因子 D能合成人的生長素,C,C,例：分析表T4溶菌酶的修飾結(jié)果，說明修飾的目的。,T4溶菌酶及其6個突變體的性質(zhì),T4溶菌酶的修飾屬于氨基酸置換修飾。如表所示，人們通過定點誘變產(chǎn)生突變型的T4溶菌酶，再進行酶活性的測定，實驗結(jié)果表明，有二硫鍵存在時，酶的熱穩(wěn)定性升高，二硫鍵越多酶就越穩(wěn)定。,目的：提高酶的穩(wěn)定性。,利用已知基因制備探針(單鏈DNA或RNA),將待測基因經(jīng)熱處理成單鏈DNA,并擴增得到大量DNA單鏈,探針與突變基因結(jié)合形成特定顏色的雜交斑,兩者在一種特制的尼龍膜上進行混合,2、基因診斷,DNA,附著在膜上,硝化纖維素,加探針,報告基因（含熒光素分子）,變性,DNA雜交 （如檢測SARS病毒等）,a,b,c,d,基因診斷的原理： DNA分子雜交,基因診斷：,也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。 探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子； 原 理：利用DNA分子雜交原理,在藥品生產(chǎn)中，有些藥品如干擾素，白細胞介素，凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細胞或血液中提取的，由于受原料來源限制，價價十分昂貴，而且產(chǎn)量低，臨床供應(yīng)明顯不足。自70年代遺傳工程發(fā)展起來以后，人們逐步地在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)的目的基因，使之與質(zhì)粒形成重組DNA，并以重組DNA引入大腸桿菌，最后利用這些工程菌，可以高效率地生產(chǎn)出上述各種高質(zhì)量低成本的藥品，請分析回答： （1）在基因工程中，質(zhì)粒是一種最常用的 ，它廣泛地存在于細菌細胞中，是一種很小的環(huán)狀 分子。 （2）在用目的基因與質(zhì)粒形成重組DNA過程中，一般要用到的工具酶是 和 。,運載體， DNA,限制性核酸內(nèi)切酶切 DNA連接酶,在藥品生產(chǎn)中，有些藥品如干擾素，白細胞介素，凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細胞或血液中提取的，由于受原料來源限制，價價十分昂貴，而且產(chǎn)量低，臨床供應(yīng)明顯不足。自70年代遺傳工程發(fā)展起來以后，人們逐步地在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)的目的基因，使之與質(zhì)粒形成重組DNA，并以重組DNA引入大腸桿菌，最后利用這些工程菌，可以高效率地生產(chǎn)出上述各種高質(zhì)量低成本的藥品，請分析回答： （3）將含有“某激素基因”的質(zhì)粒導(dǎo)入細菌細胞后，能在細菌細胞內(nèi)直接合成“某激素”，則該激素在細菌體內(nèi)的合成包括 和 兩個階段。 （4）在將質(zhì)粒導(dǎo)入細菌時，一般要用 處理細菌，以增大 。,轉(zhuǎn)錄 翻譯,CaCl2 細菌細胞細胞壁的通透性。,乙肝疫苗,1980年，法國科學家首先用基因工程方法，在細菌和小鼠細胞中誘導(dǎo)產(chǎn)生乙肝病毒的蛋白質(zhì)，并且證明該蛋白質(zhì)具有免疫原性。 1982年，乙肝疫苗首次在美國面世，但由于是從人攜帶者的血液中分離出的病毒經(jīng)滅活后作為疫苗，因而受到血液的來源和技術(shù)的限制。制成的疫苗數(shù)量少、價格昂貴、難于推廣。并且由于血源制品，安全上沒有保障。為避免受愛滋病毒的污染，有些國家已經(jīng)禁止使用乙肝血源性疫苗。 目前主要采用基因工程的方法獲得疫苗。目前所用的疫苗主要指：美國和日本等國采用的將重組DNA導(dǎo)入酵母，有酵母菌產(chǎn)生乙肝抗原而制成疫苗，另一種是以色列等國采用的，將重組DNA導(dǎo)入倉鼠細胞中，有倉鼠細胞產(chǎn)生疫苗。,1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應(yīng)。 2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。 3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。,為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？,在經(jīng)濟效益方面，應(yīng)用轉(zhuǎn)基因動物乳腺生物反應(yīng)器技術(shù)來制造基因藥物也是