Word文檔下載后可自行編輯17/173.1.3基因工程的應(yīng)用3.1.4蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用知識(shí)(一輪復(fù)習(xí))知識(shí)

3.3基因工程的應(yīng)用

低乳糖奶牛

基因工程肝炎疫苗

乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛

一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用

3.3基因工程的應(yīng)用

1.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物

2.轉(zhuǎn)基因抗病植物

3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物

4.改良植物的品質(zhì)

5.提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率

6.改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

1.利用基因工程能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。

2.利用基因工程培育出可以降解多種污染物的“超級(jí)細(xì)菌”

來(lái)處理環(huán)境污染。

3.優(yōu)點(diǎn)：相比從天然產(chǎn)物中提取的酶，用基因工程技術(shù)獲

得的工業(yè)用酶的純度更高、生產(chǎn)成本顯著降低、生產(chǎn)效

率較高

三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用

動(dòng)物基因工程

植物基因工程

1.對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使它們能夠生產(chǎn)藥物。

2.利用基因工程技術(shù)，可以讓哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物，如乳腺生物反應(yīng)器。

3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。

重點(diǎn)：利用基因工程技術(shù)，可以讓哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物，如乳腺生物反應(yīng)器

含有人凝血因子Ⅸ的轉(zhuǎn)基因羊

人治療性抗體轉(zhuǎn)基因奶牛

乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛

1.以動(dòng)物乳房作為生產(chǎn)藥物的反應(yīng)器稱為_(kāi)______________

乳腺生物反應(yīng)器

注意：乳腺生物反應(yīng)器實(shí)質(zhì)是在動(dòng)物的乳汁中生產(chǎn)一些具有重要價(jià)值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的總稱

2.乳腺生物反應(yīng)器的操作過(guò)程：

獲取目的基因(藥用蛋白基因)

構(gòu)建基因表述載體：

藥用蛋白質(zhì)基因首端加上乳腺中特異表述的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件

利用顯微注射法導(dǎo)入動(dòng)物受精卵（性染色體：XX）

培養(yǎng)成早期胚胎（在胚胎分割移植前要做性別鑒定）

將胚胎送入母體動(dòng)物

發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

（因?yàn)楫a(chǎn)品在奶中形成，需要在乳腺組織中特異性表述的啟動(dòng)子）

乳腺蛋白基因啟動(dòng)子

3.為什么動(dòng)物的乳腺細(xì)胞能成為基因藥物最理想的表述場(chǎng)所呢？

①乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因

動(dòng)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，表述的蛋白質(zhì)已

經(jīng)過(guò)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(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。

4.若是膀胱生物反應(yīng)器，為何更容易得到目的基因的產(chǎn)物的原因是。

不受性別和發(fā)育時(shí)期的限制

2021

3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

一、蛋白質(zhì)工程概述

3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

1.蛋白質(zhì)工程的概念

2.蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)途經(jīng)、操作對(duì)象、目的、地位

二、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由

1.基因工程的實(shí)質(zhì)

2.基因工程的局限性

3.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由

4.實(shí)例（了解）

5.基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較（記?。?/p>

1.蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)（同上面的目的）

2.蛋白質(zhì)工程的原理、實(shí)質(zhì)

3.蛋白質(zhì)工程的結(jié)果

4.天然蛋白質(zhì)的合成過(guò)程

5.蛋白質(zhì)工程的基本思路（詳見(jiàn)ppt）

6.如何辨別一個(gè)操作是基因工程還是蛋白質(zhì)工程？

三、蛋白質(zhì)工程的基本原理

四、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

1.研發(fā)速效胰島素類似物（了解）

2.延長(zhǎng)干擾素體外保存時(shí)間（了解）

3.降低人對(duì)小鼠單克隆抗體的免疫反應(yīng)（了解）

4.其他相關(guān)內(nèi)容（了解）

5.蛋白質(zhì)工程的現(xiàn)狀：蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，主要原因是

什么(記?。?/p>

6.為什么蛋白質(zhì)工程改造基因而不是直接改造蛋白質(zhì)？（熟悉）

概念：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)改造或合成基因，來(lái)改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。

①基礎(chǔ)：_______________________________________________

②途經(jīng)：____________________________________________

③操作對(duì)象：______

④目的：___________________________________________

___________________________________________

⑤地位：___________________________________________

⑥理論和技術(shù)：_____________________________________

蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系

改造或合成基因

改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求

在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程

基因

分子生物學(xué)、晶體學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)(了解）

一、蛋白質(zhì)工程概述

1.基因工程的實(shí)質(zhì)

將一種生物的______轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它__________________，進(jìn)而表現(xiàn)出__________

2.基因工程的局限性

______________________________

3.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由

①基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)；

②天然蛋白質(zhì)是生物長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。

基因

本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)

新的性狀

只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)

二、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由

4.實(shí)例

賴氨酸合成

調(diào)控

達(dá)到一定濃度

兩種酶的活性

352位的蘇氨酸變成異亮氨酸

二氫吡啶二羧酸合成酶

天冬氨酸激酶

+

104位的天冬酰胺變成異亮氨酸

賴氨酸含量

抑制

提高

提高

限制

提高

本周作業(yè)

完成

《3年高考2年模擬》作業(yè)本

最后2張（非選擇題2天練18&熱點(diǎn)專練19、20）

（課代表組織小組長(zhǎng)先分批檢查并做好記錄，并于下周晚自習(xí)收上復(fù)查）

蛋白質(zhì)工程的流程

基因

DNA

氨基酸序列

多肽鏈

蛋白質(zhì)

三維結(jié)構(gòu)

預(yù)期功能

生物功能

mRNA

轉(zhuǎn)錄

翻譯

折疊

DNA合成

分子設(shè)計(jì)

天然蛋白質(zhì)的合成途徑：

基因表述（轉(zhuǎn)錄和翻譯）形成氨基酸序列的多肽

鏈形成具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能

預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)

應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列酸

蛋白質(zhì)工程的基本途徑：

蛋白質(zhì)工程的基本原理

P275

蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較

項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程

原理中心法則的逆推基因重組

操作對(duì)象基因基因

操作起點(diǎn)預(yù)期蛋白質(zhì)功能目的基因

操作水平DNA分子水平DNA分子水平

過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)獲取目的基因→構(gòu)建基因表述載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定

實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表述)

結(jié)果生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)

聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出的第二代基因工程，因?yàn)槭菍?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，所以必須通過(guò)基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)

討論（P27）：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：

……—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……

（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。

mRNA序列為：

GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）

脫氧核苷酸序列：

CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）

（2）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（DNA）？

確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過(guò)人工合成的方法或從基因庫(kù)中獲取。

如何辨別一個(gè)操作是基因工程還是蛋白質(zhì)工程？

是否合成新的基因

蛋白質(zhì)工程

是否對(duì)原有基因進(jìn)行改造

是

否

是

否

蛋白質(zhì)工程

基因工程

看蛋白質(zhì)

看基因

是否為天然蛋白質(zhì)

是

否

蛋白質(zhì)工程

基因工程

思考2

思考：

為什么蛋白質(zhì)工程改造基因而不是直接改造蛋白質(zhì)？

①蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，直接改造難度大。

②蛋白質(zhì)是由基因編碼的，改造了基因可以間接改造蛋白質(zhì)。

③基因可以遺傳，蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳。

1.(2017·全國(guó)卷Ⅰ，38)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒(méi)有，原核生物沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表述出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉?wèn)題：

(1)某同學(xué)從人的基因組文庫(kù)中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是

。

(2)若用家蠶作為表述基因A的受體，在噬菌體和昆蟲(chóng)病毒兩種載體中，不選用作為載體，其原因是。

基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除，無(wú)法表述出蛋白A

噬菌體

噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶

練習(xí)

(3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體，因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有__________________________(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。

(4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)是_____________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。

(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說(shuō)是基因工程的先導(dǎo)，如果說(shuō)他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是___________________________________________________________。

繁殖快、容易培養(yǎng)

蛋白A的抗體

DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體

[解答](1)人為真核生物，從人的基因組文庫(kù)中獲取的基因A含有內(nèi)含子，基因A轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，因此以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，不能切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列，無(wú)法表述出蛋白A。(2)噬菌體和動(dòng)物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細(xì)胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲(chóng)，因此，選擇昆蟲(chóng)病毒作為載體，噬菌體的宿主是細(xì)菌，不適合作為該實(shí)驗(yàn)的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，因此，常作為基因工程的受體細(xì)胞。(4)常用抗原——抗體雜交的方法檢測(cè)目的基因是否表述，故能用于檢測(cè)蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi)，其對(duì)基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。

2.[15·全國(guó)卷Ⅱ]已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮穑?1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的進(jìn)行改造。(2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾______基因或合成_____基因。所獲得的基因表述時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括的復(fù)制，