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基因工程的应用原稿共33页文档_图文

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物: 小麦、甜椒、番茄。 抗CMV甜椒 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 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 基因来源: 药用蛋白基 因+乳腺蛋 白基因的启 动子等 动物乳腺生物反应器技术基本成熟 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。 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? 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: 满足人类生产 和生活的需要 干扰素(半胱氨酸) 改造 干扰素(丝氨酸) 体外很难保存 体外可以保存半年 玉米中赖氨酸含量比较低 天冬氨酸激酶 (352位的苏氨酸) 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 改造 天冬氨酸激酶(异亮氨酸) 二氢吡啶二羧酸合成酶 (104位的天冬酰胺) 改造 二氢吡啶二羧酸合成酶 (异亮氨酸) 二、蛋白质工程的基本原理 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。 对天然蛋白质进行改造, 你认为应该直接对蛋白质分子 进行操作,还是通过对基因的 操作来实现? 天然蛋白质的合成过程 复制 DNA 转录 逆转录 复制 RNA 翻译 肽链 折叠 等 表达生物特有 的功能或性状 具有空间结 构的蛋白质 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: 预期蛋白 质功能 分子 蛋白质三 设计 维结构 DNA 氨基酸序列 合成 多肽链 基因 DNA 转 录 生物 功能 蛋白质三 氨基酸序列 维结构 折叠 多肽链 mRNA 翻译 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。 蛋白质工程是在基因工程的基础 上,延伸出来的第二代基因工程。 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 自然酶与工业用酶有什么区别? 自然酶 在常温常压中性环 境下起催化作用 工业用酶 在高温、酸或碱性 环境下起催化作用 2、生物工程制药 鼠源杂交瘤抗体 导致机体 高度过敏 鼠-人嵌合抗体 副作用 明显减小 蛋白质的一级结构 蛋白质的二级结构 胰岛素的三级结构 血红蛋白质的四级结构 结构预测与设计 构建蛋白质的空间结构模型 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。 谢谢! xiexie! 谢谢! xiexie!

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