基因工程一轮复习(上课用).ppt

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1、基因工程专题复习基因工程专题复习2010北京高考考试说明要求北京高考考试说明要求基因工程基因工程的基本原理与技术： 工具酶的主要类型、特性及作用 操作步骤 应用与前景 知识结构知识结构重组重组DNA技术的发展史技术的发展史1865年年 G.J.Mendel的豌豆杂交试验的豌豆杂交试验1944年年 O.T.Avery的肺炎球菌转化实验的肺炎球菌转化实验1973年年 美国斯坦福大学的科学家构建美国斯坦福大学的科学家构建第一个第一个重组重组DNA分子分子1977年年 美国南旧金山由博耶和斯旺森建立世界上美国南旧金山由博耶和斯旺森建立世界上第一家第一家遗传工遗传工程公司，专门应用重组程公司，专门应用重

2、组DNA技术制造医学上重要的药物。技术制造医学上重要的药物。1980年年 开始建造开始建造第一家第一家应用重组应用重组DNA技术生产胰岛素的工厂技术生产胰岛素的工厂1997年年 英国罗林研究所成功的克隆了英国罗林研究所成功的克隆了多莉多莉思考：思考：1、什么是基因？其载体是什么？、什么是基因？其载体是什么？2、遗传信息指的是？、遗传信息指的是？“遗传效应遗传效应”指指的是？的是？3、不同生物的基因为什么能拼接？真、不同生物的基因为什么能拼接？真、原核细胞的基因结构是怎样的？原核细胞的基因结构是怎样的？4、真、原核细胞的基因在进行表达时、真、原核细胞的基因在进行表达时有何异同？有何异同？你能用简

3、短的语言表述一下以下名词之间你能用简短的语言表述一下以下名词之间的关系吗的关系吗? ?基因基因 DNA DNA 染色体染色体基因基因a基因基因b基因基因f基因基因c基因基因d基因基因e 基因的遗传效应基因的遗传效应是指复制、转录、翻译、调控、突变、重组等功能。是指复制、转录、翻译、调控、突变、重组等功能。 原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构能转录能转录编码区编码区不能转录不能转录非编码区非编码区不能转录不能转录非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点转录转录调控调控调控调控上游上游下游下游mRNAmRNA翻译翻译蛋白质蛋白质性状性状RNARNA聚合酶聚合酶识别转录位点识别

4、转录位点催化催化DNADNA转录为转录为RNARNA实例：鸡卵清蛋白实例：鸡卵清蛋白mRNA与与DNA 杂交实验杂交实验 与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点外显子外显子内含子内含子12345非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区转录转录前体前体mRNAmRNA加工加工成熟成熟mRNAmRNA翻译翻译肽链肽链真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构典型的原核细胞基因结构示意图典型的原核细胞基因结构示意图典型的真核细胞基因结构示意图典型的真核细胞基因结构示意图不间断、连续的不间断、连续的间隔、不连续的间隔、不连续的思考：思考：5、基因工程是什么？其基本原理是？、基因工程是什么？其基本原

5、理是？6、基因工程的基本工具有？这些工具、基因工程的基本工具有？这些工具分别具有什么作用和特点（特性）？分别具有什么作用和特点（特性）？7、以、以“抗虫棉的培育抗虫棉的培育”或或“胰岛素的胰岛素的生产生产”为例，能否简述出基因工程的为例，能否简述出基因工程的基本操作步骤？基本操作步骤？8、基因工程的应用及成功实例有？、基因工程的应用及成功实例有？作用作用与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰系统，限制外源系统，限制外源DNA， 保护自身保护自身DNA。特异性特异性限制性内切酶及其缓冲液限制性内切酶及其缓冲液GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCC GBam H思

6、考 DNA DNA双链分子上相邻双链分子上相邻33羟基和羟基和55磷酸基团共磷酸基团共价结合，形成价结合，形成3-53-5磷酸二酯键，使原来断开的磷酸二酯键，使原来断开的缺口重新连接起来。缺口重新连接起来。 DNA片段怎么连接起来？片段怎么连接起来？连接的部位：连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），磷酸二酯键（梯子的扶手）， 不是不是氢键（梯子的踏板）。氢键（梯子的踏板）。DNA连接酶连接酶的作用示意图的作用示意图DNA聚合酶聚合酶的作用示意图的作用示意图DNA连接酶和连接酶和DNA聚合酶的比较聚合酶的比较理想载体具备四个条件：1)具有对受体细胞的可转移性（没有毒害），提高导入细胞的效率。2)

7、具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点，使外源基因在受体细胞中稳定遗传。3)具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点，有利于外源基因的拼接插入。4)具有合适的选择标记（报告基因），便于DNA重组分子的检测。1 获得人的获得人的胰岛素胰岛素基因基因 目的基因的获取目的基因的获取2 将目的基因转移入大肠杆菌将目的基因转移入大肠杆菌（1）能否将）能否将人的人的胰岛素胰岛素基因基因进入到大肠杆菌中？进入到大肠杆菌中？ 形成重组形成重组DNA分子分子（2）怎样才能让）怎样才能让大肠杆菌含有重组质粒？大肠杆菌含有重组质粒？ 将将重组重组DNA分子分子导入受体细胞导入受体细胞（3）如何判定人的）如何判定人

8、的胰岛素胰岛素基因导入是否成功了？基因导入是否成功了？ 筛选含有目的基因的受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞3 大肠杆菌能合成人的大肠杆菌能合成人的胰岛素胰岛素 目的基因的表达目的基因的表达基因工程流程图1 1、获取目的基因、获取目的基因基因工程的基本操作步骤基因工程的基本操作步骤 从从基因文库基因文库中获取目的基因（限制酶切取）中获取目的基因（限制酶切取）目的基因目的基因序列序列未知未知 化学方法化学方法合成合成 目的基因目的基因 人工合成人工合成 聚合酶链式反应扩增聚合酶链式反应扩增（PCRPCR） 目的基因目的基因目的基因目的基因序列序列已知已知许多许多DNADNA片段片段重组重组DNA

9、DNA分子分子限制酶限制酶 切割切割 用用DNA DNA 连接酶连接酶 将将DNA DNA 片段片段 与与载体载体 连接连接受体细胞受体细胞导导 入入供体细胞中的供体细胞中的DNADNA通过对受体菌的培养而储存基因通过对受体菌的培养而储存基因增增 殖殖多个克隆多个克隆基因组文库的构建基因组文库的构建（1 1）基因文库的构建方法）基因文库的构建方法mRNAmRNA单链单链DNADNA逆转录酶逆转录酶DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNADNA（cDNAcDNA）用用DNADNA连接酶连接酶与载体连接与载体连接重组体重组体导入导入受体细胞受体细胞筛选筛选含重组体的含重组体的 受体细胞受体细胞 （转

10、基因细胞转基因细胞）多个多个克隆克隆增殖增殖（1 1）基因文库的构建方法）基因文库的构建方法 cDNAcDNA文库的构建方法文库的构建方法：将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNADNA导入到导入到适当的宿主细胞中，通过细胞增殖构成各个适当的宿主细胞中，通过细胞增殖构成各个DNADNA片段的克片段的克隆，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因文库。隆，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因文库。：包含该：包含该生物的生物的所有基因所有基因。：包含该：包含该生物的生物的部分基因部分基因。一般针对原核生物而建立一般针对原核生物而建立一般针对真核生物部分一般针对真核生物部分基因

11、的编码区而建立基因的编码区而建立DNA合成仪合成仪* 人工合成法获取目的基因人工合成法获取目的基因利用利用PCR技术扩增目的基因：技术扩增目的基因： 聚合酶链式反应（聚合酶链式反应（PCRPCR），在生物体外复制），在生物体外复制特定特定DNADNA片段的核酸合成技术。可以获得大量的片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基因。目的基因。循环循环变性变性退火退火延伸延伸目的基因目的基因的扩增呈的扩增呈指数指数形式形式扩增扩增（2n）利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 概念：概念：PCRPCR全称为全称为_，是一项，是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术的核酸合成技术 前

12、提条件：前提条件：_、_、_、_。原理：原理：_方式：以方式：以_方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增为扩增循循 环的次数）环的次数）结果：结果：聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物DNADNA聚合酶聚合酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增关于关于PCRPCR技术技术过程：过程：a a、DNADNA变性（变性（90-9590-95）：双链）：双链DNADNA模板模板 在热作用下，在热作用下，_断

13、裂，形成断裂，形成_b b、退火（、退火（复性复性55-6555-65）：系统温度降低，引）：系统温度降低，引 物与物与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。 c c、延伸（、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，从酶的作用下，从 引物的引物的55端端33端端延伸，合成与模板互补延伸，合成与模板互补 的的_。 氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链a a、高温变性、高温变性b b、低温退火、低温退火c c、中温延伸、中温延伸 检测题（多选）下列获取目的基因的方法检测题（多选）下列获取目的基因的方法中需要模板链是（中需要模板链是（ ） A.从基

14、因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因 B.利用利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 C.反转录法反转录法 D.通过通过DNA合成仪利用化学方法人工合成合成仪利用化学方法人工合成B、C2 2、形成重组形成重组DNADNA分子分子质粒质粒目的基因所在目的基因所在的的DNADNA分子分子限制性核酸内限制性核酸内切酶切酶处理处理两个切口两个切口获得具获得具相同相同黏性黏性末端的末端的目的基因目的基因DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）同一种同一种一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端基因工程的基本操作步骤基因工程的基本操作步骤DNA分子的体外重组

15、：分子的体外重组：指外源指外源DNA分子在体分子在体外的共价连接。外的共价连接。催化这一反应是催化这一反应是DNA连接酶。连接酶。载体载体限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶T4 DNA连接酶连接酶15C重组运载体重组运载体运载体自连运载体自连目的基因自连目的基因自连AATTC G目的基因目的基因AATTC GGCTTAAGCTTAAGAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG思考：形成的重组思考：形成的重组DNADNA分子中，由分子中，由2个个DNA片段之片段之间连接形成的产物有哪些种类？间连接形成的产物有哪些种类？ 体外重组形成体外重组形成DNA分子是否就分子是否就一定可以

16、表达目的基因？一定可以表达目的基因？基因表达载体的构建基因表达载体的构建基因工程的基因工程的核心核心受体细胞不同；受体细胞不同；目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞方法不同方法不同目的：目的：使目的基因在受体细胞中稳定使目的基因在受体细胞中稳定存在，并遗传给下一代，使目的基因存在，并遗传给下一代，使目的基因表达和发挥作用。表达和发挥作用。表达载体的组成：表达载体的组成：目的基因、启动子目的基因、启动子终止子、标记基因终止子、标记基因表达载体表达载体不同不同3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植

17、物细胞等。酵母菌和动植物细胞等。借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。基因工程的基本操作步骤基因工程的基本操作步骤1 1）将目的基因导入）将目的基因导入植物细胞植物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法主要侵染双子叶植物主要侵染双子叶植物转化：转化：目的基因进入目的基因进入_内，并且内，并且在受体细胞内维持在受体细胞内维持_和和_的的过程过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达基基 因因 枪枪 法法花粉管通道法花粉管通道法 金粉或铅粉金粉或铅粉 高压氦气高压氦气300600米米/秒秒 穿过细胞穿过细胞整合整合 核叶绿体线粒体核叶绿体线粒体常用于常

18、用于单子叶植物单子叶植物2 2）将目的基因导入）将目的基因导入动物细胞动物细胞显微注射技术显微注射技术提纯基因表达载体提纯基因表达载体（重组（重组DNA）取卵（受精卵），并于取卵（受精卵），并于体外显微注射入受精卵体外显微注射入受精卵受精卵移植受精卵移植新性状动物新性状动物例：例：从转基因羊的羊奶中从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药提取出治疗心脏病的药物物tPAtPA。同样方法可获。同样方法可获得得疫苗、生长激素等。疫苗、生长激素等。3 3）将目的基因导入）将目的基因导入微生物细胞微生物细胞如：以如：以大肠杆菌大肠杆菌作为受体细胞作为受体细胞（1）原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗）原核生物

19、特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少传物质少（2）方法：）方法：用用Ca2+处理受体细胞（处理受体细胞（增加细菌增加细菌细胞壁的细胞壁的通透性）通透性） 感受态细胞（感受态细胞（处于一种能够处于一种能够吸收周围环境中吸收周围环境中DNA分子的理想状态分子的理想状态） 表达载体与感受态细胞混合表达载体与感受态细胞混合 感受态感受态细胞吸收细胞吸收DNA分子分子DNADNA分子杂交技术分子杂交技术基因工程的基本操作步骤基因工程的基本操作步骤4、筛选含有目的基因的受体细胞、筛选含有目的基因的受体细胞抗药性筛选法：抗药性筛选法： 如如:利用重组利用重组质粒上的质粒上的抗性抗性基因基因(标记基标记基因）因）

20、进行筛选进行筛选营养缺陷性筛选法：营养缺陷性筛选法： 载体分子携带营养成分（氨基酸，核苷酸）的生载体分子携带营养成分（氨基酸，核苷酸）的生物合成基因，受体细胞基因突变，不能合成营养物合成基因，受体细胞基因突变，不能合成营养物质。两者构成营养缺陷。物质。两者构成营养缺陷。 在缺少营养物质的培养基上受体细胞不存活，存在缺少营养物质的培养基上受体细胞不存活，存活的是导入成功的受体细胞。活的是导入成功的受体细胞。（1 1）分子分子水平水平检测检测检测转基因生物的检测转基因生物的DNA是否插入目的基因是否插入目的基因 DNA分子杂交技术分子杂交技术5、目的基因的表达、目的基因的表达基因工程的基本操作步骤

21、基因工程的基本操作步骤无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNA：分子杂交技术分子杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质：检测目的基因是否翻译成蛋白质： 提取蛋白质、抗原提取蛋白质、抗原-抗体杂交抗体杂交基因探针基因探针（DNA探探针）与目针）与目的基因杂的基因杂交，检测交，检测有无杂交有无杂交带出现带出现（2 2）个体水平检测：）个体水平检测：检测性状检测性状 阅读课本阅读课本P910并回答，到目前为止，基因并回答，到目前为止，基因工程技术解决了哪些不同种生物之间的性工程技术解决了哪些不同种生物之间的

22、性状重组问题状重组问题?转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆提高观赏价值提高观赏价值如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛( (阿根廷阿根廷) )基因工程胰岛素 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，取，100Kg100Kg胰腺只能

23、提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。其产量之低和价格之高可想而知。 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！大规模工业化生胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了还使其价格降低了30%-50%!30%-50%!基因工程胰岛素基因工程干扰素 干扰素治疗病毒感染简直是干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药万能灵药”！过！过去从人血中提取，去从人血中提取，300L300L血才提取

24、血才提取1mg1mg！其！其“珍珍贵贵”程度自不用多说。程度自不用多说。基因工程干扰素 基因工程人干扰素-2b（安达芬） 是我国第一个全国产化基因工程人干扰素-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。基因诊断基因诊断基因诊断是用放射性同位素基因诊断是用放射性同位素( (如如3232P)P)、荧光分子等标记、荧光分子等标记的的DNADNA分子做探针，利用分子做探针，利用DNADNA分子杂交原理，鉴定被检分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。测标本上

25、的遗传信息，达到检测疾病的目的。荧光标记的荧光标记的MGB探针能探针能够分辨够分辨1个碱基的差别。个碱基的差别。完全配对，检测仪会显完全配对，检测仪会显示信号。一个碱基不配示信号。一个碱基不配对，检测仪就没有信号对，检测仪就没有信号原理：原理：DNA分子杂交分子杂交基因治疗基因治疗基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。中，达到治疗疾病的目的。 取患者骨髓分离干细胞运载体正常基因并入正常基因的干细胞注入患者体内原理：原理：基因替换基因替换SCID的基因工程治疗 重症联合免疫缺陷（重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常

26、的人体免疫功患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称（简称ADA）的基因（）的基因（ada）发生了突变。可以通过基因发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。工程的方法治疗。基因治疗SCID的过程体外基因治疗体外基因治疗体内基因治疗体内基因治疗1990年第一例年第一例基因治疗试验基因治疗试验开始。开始。3年后患年后患者体内者体内50%的的T细胞合成了细胞合成了ADA，免疫功，免疫功能在一定程度能在一定程度上得到恢复。上得

27、到恢复。用于基因治疗的基因种类用于基因治疗的基因种类 1、用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表、用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海贫血病的治疗。友病、地中海贫血病的治疗。 2、反义基因。用、反义基因。用mRNA分子与病变的分子与病变的mRNA分子进行互补，阻断蛋白质的合成。分子进行互补，阻断蛋白质的合成。 3、自杀基因。编码可杀死癌变细胞的蛋白、自杀基因。编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因。酶基因。五、基因工程与五、基因工程与环境监测环境监测 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t1

28、t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来 利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。五、基因工程与环境监测五、基因工程与环境监测六、基因工程与环境污染治理 基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质。解多种污染环境的物质。例：胰岛素的蛋白质工程例：胰岛素的蛋白质工程提出问题：提出问题：在正常人体内，胰岛素是以低水平连续在正常人体内，胰岛素是以低水平连续分泌的，因而正常人的血糖可以被严格调控。分泌的，因而正常人的血糖可以被严格调控。A

29、 AI I型糖尿病型糖尿病( (胰岛素缺乏型糖尿病胰岛素缺乏型糖尿病) )患者在注射胰患者在注射胰岛素后，在注射处胰岛素的溶解和吸收不理想；岛素后，在注射处胰岛素的溶解和吸收不理想；B B血液中的胰岛素会不断被分解，无法维持相对稳血液中的胰岛素会不断被分解，无法维持相对稳定的胰岛素浓度。定的胰岛素浓度。 目前目前I I型糖尿病患者需天天注射胰岛素型糖尿病患者需天天注射胰岛素2 23 3次，次，这给患者带来了很大的痛苦和不便。因此糖尿病患这给患者带来了很大的痛苦和不便。因此糖尿病患者迫切希望能有口服的胰岛素。者迫切希望能有口服的胰岛素。分析原因：分析原因：注射的胰岛素分子可以聚合为二聚体或注射的

30、胰岛素分子可以聚合为二聚体或六聚体，这些庞大的聚合体难以被吸收进入血液。六聚体，这些庞大的聚合体难以被吸收进入血液。讨论：讨论：1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？、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。请把相应的碱基序列写出来。 某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合、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（成或改造目的基因（DNA）？）？可以通过基因的可以通过基因的定点诱变技术定点诱变技术来改变的。来改

31、变的。丙氨酸：（丙氨酸：（GCU、GCC、GCA、GCG） 色氨酸：（色氨酸：（UGG） 赖氨酸赖氨酸（AAA、AAG） 甲硫氨酸甲硫氨酸：（：（AUG） 苯丙氨酸苯丙氨酸：（：（UUU、UUC） 解决方法：解决方法：设计设计点突变点突变，能有效地使二聚体解聚为，能有效地使二聚体解聚为单体，它进入血液的速度比天然胰岛素提高了单体，它进入血液的速度比天然胰岛素提高了3 3倍。倍。基因定点诱变技术的常用方法是基因定点诱变技术的常用方法是PCR法。法。突变点：突变点：人工合成的引物上人工合成的引物上手段：手段： PCRPCR技术技术获得定点突变的基因获得定点突变的基因蛋白质工程的研究现状如何？蛋白质

32、工程的研究现状如何？目的：目的：新问题：新问题：遗憾的是突变体遗憾的是突变体与受体的亲和力只有天然胰岛与受体的亲和力只有天然胰岛素的素的2020。因此这一改造未取。因此这一改造未取得完全的成功。得完全的成功。 阅读阅读教材教材P15再再例：酶的蛋白质工程例：酶的蛋白质工程提出问题：提出问题： 人们对洗衣粉的一个要求是能增白，另一个要人们对洗衣粉的一个要求是能增白，另一个要求是能去污。普通洗衣粉中添加氧化剂就能起漂白求是能去污。普通洗衣粉中添加氧化剂就能起漂白作用，添加碱性蛋白酶就成了去污的洗衣粉。作用，添加碱性蛋白酶就成了去污的洗衣粉。 普通的蛋白酶害怕氧化剂，当氧化剂与酶混在普通的蛋白酶害怕

33、氧化剂，当氧化剂与酶混在一起，酶的活性就会下降一起，酶的活性就会下降80%80%。 因此，人们希望改造蛋白酶，来提高蛋白酶的因此，人们希望改造蛋白酶，来提高蛋白酶的抗氧化能力。抗氧化能力。解决方法：解决方法： 采用点突变的方法，对天然酶中少数氨基酸残采用点突变的方法，对天然酶中少数氨基酸残基进行替换，可以使酶具有更强的催化活性，更宽基进行替换，可以使酶具有更强的催化活性，更宽的适应范围和更高的实用价值。的适应范围和更高的实用价值。遗憾：遗憾： 此法对酶的高级结构基本没有改变，因而对酶此法对酶的高级结构基本没有改变，因而对酶功能的改造还是极为有限的。功能的改造还是极为有限的。 1、基本概念：、基

34、本概念： 即：通过即：通过修改基因修改基因来改变蛋白质分子中的氨来改变蛋白质分子中的氨基酸，从而基酸，从而制造出具有新特征的蛋白质制造出具有新特征的蛋白质。蛋白质工程蛋白质工程利用利用基因工程技术基因工程技术对天然蛋白质对天然蛋白质进行改造，以便获得具有进行改造，以便获得具有理想理想生生物学功能的物学功能的蛋白质蛋白质。（又被称（又被称为为第二代基因工程第二代基因工程）2、蛋白质工程的基本原理、蛋白质工程的基本原理基因基因DNA氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构预期功能预期功能生物功能生物功能mRNA转录转录翻译翻译折叠折叠DNA合成合成分子设计分子设计 蛋白质的功能

35、是蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造新的蛋白质，就要改造DNA，所以蛋白质工，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。程的原理应该是中心法则的逆推。蛋白质工程与基因工程的关系？蛋白质工程与基因工程的关系？比较项目比较项目蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程蛋白质蛋白质实质实质应用现状应用现状相同点相同点合成合成自然界不自然界不存在的存在的蛋白质蛋白质天然存在天然存在的的蛋白质蛋白质改造基因改造基因基因重组基因重组对现有蛋白质进行对现有蛋白质进行改造，对创造新的改造，对创造新的蛋白质还未成功蛋白质还未成功已被广泛应用已被广泛应用3、蛋白质工程与基因工程的异同、蛋白质工程与基因工程的异同两者都是两者都是分子水平分子水平的操作的操作4、实例：、实例： 提高提高T4溶菌酶的热稳定性溶菌酶的热稳定性热热有机溶剂有机溶剂非生理条件（如极端非生理条件（如极端pHpH等）等）稳定性稳定性条件：增加的二硫键不能干扰蛋白的正常功能条件：增加的二硫键不能干扰蛋白的正常功能点突变点突变异亮氨酸（异亮氨酸（3）二二硫硫键键半胱氨酸（半胱氨酸（3）半胱氨酸（半胱氨酸（97）热稳定性热稳定性提高提高5、优点：有助于在一定程度上提高蛋白质的、优点：有助于在一定程度上提高蛋白质的稳定性、活性、产率稳定性、活性、产率