《基因工程的应》PPT课件.ppt

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1、基因工程的应用,基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面，也展示出美好的前景。,基因工程的应用,植物基因工程硕果累累动物基因工程前景广阔基因工程药物异军突起基因治疗曙光初照,植物基因工程硕果累累,1、抗虫转基因植物,已问世的转基因抗虫植物：,棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花、和白花三叶草等。,用于杀虫的基因主要有：,Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝聚素基因,植物基因工程硕果累累,2、抗病转基因植物,已问世的转基因抗病植

2、物：,小麦、甜椒、番茄。,用于杀虫的基因主要有：,病毒外壳蛋白质基因、病毒复制酶（这些基因的转化植物表现出对同种病毒或相近病毒或病毒RNA侵染的高水平抗性）几丁质酶基因、抗毒素合成基因,抗CMV甜椒,植物基因工程硕果累累,3、抗逆转基因植物,例如，将鱼的抗冻蛋白基因导人烟草和番茄，使烟草和番茄的耐寒能力均有提高。此外，将抗除草剂基因导人大豆、玉米等作物，喷洒除草剂时，杀死田间杂草而不损伤作物。,植物基因工程硕果累累,4、利用转基因改良植物的品质,提高植物的光合作用效率 改造光合作用中起关键作用的CO2固定酶，能提高植物对CO2的固定效率；还可以通过增强植物对光能吸收与转化的功能来提高光合作用效

3、率，提高作物的产量。,植物基因工程硕果累累,4、利用转基因改良植物的品质,延长果实的储藏期 乙烯是催熟果实的一种激素，在其形成过程中需要乙烯形成酶。通过基因工程可以获得能抑制乙烯形成酶基因表达的植物新品种，这些转基因植物的果实既保持了原有的品质，又延长了储藏期。,动物基因工程前景广阔,1、用于提高动物的生长速度,转基因鲤鱼（上）和同龄的鲤鱼（下）,动物基因工程前景广阔,2、用于改善畜产品的品质,有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家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，在其他营养成分不受影响的情况下，乳糖的含量大大减低。,乳糖,乳糖

4、酶,半乳糖,动物基因工程前景广阔,3、用转基因动物生产药物,动物乳腺生物反应器技术基本成熟,基因来源：药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子等,动物基因工程前景广阔,4、用转基因动物作器官移植的供体,可长人耳的裸鼠,动物基因工程前景广阔,5、各式各样的转基因动物,基因工程药品异军突起,利用转基因工程菌来生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等等。,热点论坛,利用微生物生产药物的优越性何在?,所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高。（2）可以解

5、决传统制药中原料来源的不足。（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。,基因治疗曙光初照,体外途径的步骤？体内途径的步骤？,蛋白质工程的崛起,干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在-70的条件下，可以保存半年。,一、蛋白质工程崛起的缘由,例如：,玉米中赖氨酸含量比较低,天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）,二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）,天冬氨酸激酶（异亮氨酸）,二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）,玉米中赖氨酸含量可提高数倍,二、蛋白质工程的基本原理,对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分

6、子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？,1、目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。,逆转录,转录,DNA,RNA,翻译,肽链,复制,复制,折叠等,具有空间结构的蛋白质,表达生物特有的功能或性状,天然蛋白质的合成过程,遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变,2、蛋白质工程的原理：基因改造,3、基本途径：,基因DNA,氨基酸序列多肽链,蛋白质三维结构,预期蛋白质功能,分子设计,mRNA,翻译,氨基酸序列多肽链,DNA合成,转录,折叠,蛋白质三维结构,生物功能,4、概念：蛋白质工程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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白

7、质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生生产和生活的需求。,讨论,某多肽链的一段氨基酸序列是：丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸 讨论：1怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。2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(DNA)?,蛋白质工程的进展与前景,蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。,蛋白质工程与基因工程相比,合成的蛋白质有何特点?,1、改造酶的结构,蛋白质工程的应用,自然酶与工业用酶有什么区别?,自然酶,工业用酶,在常温常压中性环境下起催化作用,在高温、酸或碱性环境下起催化作用,蛋白质工程的应用,鼠源杂交瘤抗体,鼠-人嵌合抗体,导致机体高度过敏,副作用明显减小,2、生物工程制药,蛋白质的结构,蛋白质的一级结构,蛋白质的结构,蛋白质的二级结构,蛋白质的结构,胰岛素的三级结构,蛋白质的结构,血红蛋白质的四级结构,应用X射线晶体衍射法测定蛋白质的三维结构。随着DNA和蛋白质测序技术的自动化，已能快速地测定蛋白质分子的一级结构。,结构预测与设计,构建蛋白质的空间结构模型,