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1、选修三选修三现代生物科技专题现代生物科技专题专题专题1、基因工程、基因工程基因工程的概念理解基因工程的概念理解1.1.供体：提供供体：提供_。2.2.操作环境：操作环境：_。3.3.操作水平：操作水平：_水平。水平。4.4.原理：原理：_。5.5.受体：表达目的基因。受体：表达目的基因。6.6.本质：性状在本质：性状在_体内表达。体内表达。7.7.优点：克服优点：克服_ _ _障碍，定向改障碍，定向改 造生物造生物_。目的基因目的基因体外体外分子分子基因重组基因重组受体受体远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和性状性状一、一、基因工程基因工程指按照人们的意愿，进行严格的指按照人们的意愿，进行严格的设计，
2、并通过体外设计，并通过体外DNA重组核和转基因等技术，重组核和转基因等技术，定定向向地改造生物的遗传特性，从而创造出更符合人们地改造生物的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。需要的新的生物类型和生物产品。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”运载体运载体“分子运输车分子运输车”分子手术刀分子手术刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(限制酶限制酶)1.1.来源来源:原核生物原核生物2.2.作用作用:3.3.特点特点:特异性特异性（1）、识别特定核苷酸序列；）、识别特定核苷酸序列；（2）、切开特定部位的两个核苷
3、酸之间的）、切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键。4.4.结果：结果：产生产生黏性末端黏性末端 或或平末端平末端一种一种限制酶限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列只能识别一种特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割并在特定的切点上切割DNA分子。分子。A A T T C G下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是 A、B、C、D、T C GA G C T T A AA GG T T C C AA G C T T C A G A A T T C GAT C GA G C T T A A“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶 2、分类、分类E.
4、coliDNAE.coliDNA连接酶连接酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶想一想想一想:DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶是一回事吗聚合酶是一回事吗?(1)(1)、来源：大肠杆菌、来源：大肠杆菌(2)(2)、作用：、作用：“缝合缝合”黏性末端黏性末端(1)(1)、来源：、来源：T4T4噬菌体噬菌体(2)(2)、作用：、作用：“缝合缝合”黏性末端和平末端黏性末端和平末端1 1、作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之、作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之 间的间的磷酸二酯键磷酸二酯键。DNA聚合酶DNA连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点寻根问底寻根问底DNA连接酶与连接酶与DNA聚
5、合酶是一回事吗聚合酶是一回事吗?为什么为什么?只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连接连接到已有的核酸片段上，到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键在在两个两个DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键以以一条一条DNADNA链为模板链为模板。将将将将单个核苷酸单个核苷酸单个核苷酸单个核苷酸通过磷酸通过磷酸通过磷酸通过磷酸二酯键二酯键二酯键二酯键连接成一条互补连接成一条互补的的DNADNA链链不需要模板。不需要模板。将将DNADNA双链上的双链上的两个两个缺口同时连接缺口同时连接起来。起来。下图表示DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是A构成了
6、DNA的基本组成单位B的特定排列顺序所含的遗传信息能指导蛋白质的合成C解旋酶可使处的化学键断裂DDNA连接酶可连接处断裂的化学键B基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体 质粒存在于许多质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物细菌和酵母菌等生物中中,是细菌拟核是细菌拟核DNADNA之之外能够自主复制的外能够自主复制的很很小的双链环状小的双链环状DNADNA分分子。子。常用的运载体：常用的运载体：质粒质粒、噬菌体的衍噬菌体的衍生物生物和和动植物病毒动植物病毒等。等。作为载体的必要条件：作为载体的必要条件：1 1、能自我复制或整合到受体染色体能自我复制或整合到受体染色体DNADNA上上 随染色体随染色体D
7、NADNA的复制而同步复制的复制而同步复制；2 2、有一或多个限制酶的切割位点有一或多个限制酶的切割位点；3 3、必须带有标记基因必须带有标记基因，供重组供重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择4 4、对受体细胞无毒害对受体细胞无毒害5 5、大小应合适，便于提取和体外操作大小应合适，便于提取和体外操作。基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体四个主要步骤四个主要步骤:目的基因的获取目的基因的获取基因表达载体的构建基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定1、2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序一、目的基因的获取一、目的基因
8、的获取1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因如：抗虫基因如：抗虫基因3 3、获取目的基因的常用方法、获取目的基因的常用方法（1 1）从基因文库中获取）从基因文库中获取（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因（3 3）人工合成（通过）人工合成（通过DNADNA合成仪用化学合成仪用化学方法直接人工合成）方法直接人工合成）2 2、目的基因的来源、目的基因的来源:从自然界已有的物种分离从自然界已有的物种分离人工方法合成人工方法合成1 1、基因文库、基因文库（一）（一）从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因将含有将含有某种生
9、物某种生物不同基因的许多不同基因的许多DNADNA片断，片断，导入到导入到受体菌受体菌的群体中，各个受体菌分别含的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库有这种生物的不同基因，称为基因文库2 2、基因文库的种类、基因文库的种类:种种类类基因组文库：基因组文库：含有一种生物的含有一种生物的全部全部基因基因部分基因文库：部分基因文库：只包含了一种生物的只包含了一种生物的部分部分基因，基因，如：如：cDNAcDNA文库文库1)1)反转录法：反转录法：杂交双链杂交双链(单链单链RNA/RNA/单链单链DNA)DNA)单链单链DNADNA双链双链DNADNA(cDNAcDNA)目的基因
10、目的基因的的mRNAmRNA某种酶某种酶DNADNA聚合酶聚合酶反转录酶反转录酶反转录法反转录法反转录法反转录法化学合成法化学合成法化学合成法化学合成法3.3.3.3.怎样构建基因文库怎样构建基因文库怎样构建基因文库怎样构建基因文库?人工合成法（人工合成法（人工合成法（人工合成法（真核生物真核生物真核生物真核生物）（2)2)根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNADNA法法 ：蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列基因的脱氧核苷酸序列基因的脱氧核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增目
11、的基因技术扩增目的基因 1 1、定义、定义：PCRPCR多聚酶链式反应多聚酶链式反应 是一项生物体外复制特定是一项生物体外复制特定DNADNA片段的核酸合成技术。片段的核酸合成技术。通过此技术，可通过此技术，可获取大量的目的基因获取大量的目的基因。DNADNA复制复制2、原理：、原理：3、条件：、条件：4、原料：、原料：5、过程：、过程：6、方式：、方式：一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列模板模板DNADNA；DNADNA引物；四种脱氧核苷酸；引物；四种脱氧核苷酸；热稳定热稳定DNADNA聚合酶（聚合酶（TaqTaq酶）酶）以以_方式扩增，方式扩增，即即_（n n为扩增循
12、环的次数）为扩增循环的次数）指数指数2 2n n7、仪器：、仪器：PCRPCR扩增仪扩增仪PCR技术扩增与技术扩增与DNA复制的比较复制的比较PCR技术技术DNA复制复制相相同同点点原理原理原料原料条件条件不不同同点点解旋解旋方式方式场所场所酶酶结果结果碱基互补配对碱基互补配对四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶高温下变性解旋高温下变性解旋解旋酶催化解旋酶催化体外复制体外复制(PCR扩增仪扩增仪内内)主要在细胞核内主要在细胞核内热稳定的热稳定的DNA聚合酶聚合酶（Taq酶）酶）大量的大量的DNA片段片段形成整个形成整个DNA分子分子解旋酶、解旋酶、普通的普通的DNADNA聚
13、合酶等聚合酶等二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心（1 1）用一定的）用一定的_切割质切割质粒，使其出现一个切口，露出粒，使其出现一个切口，露出_。（2 2）用）用_ _ _切断目切断目 的基因，使其产生的基因，使其产生_ _ _。（3 3）将切下的目的基因片段插入质粒的）将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处，再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组DNADNA分分子（重组质粒）子（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶相同相同的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶1.1.过程过程:3.3.基因表达载体的组成：基因表达载体的
14、组成：a a、目的基因、目的基因b b、启动子、启动子c c、终止子、终止子d d、标记基因、标记基因位于基因的首端位于基因的首端,是是mRNAmRNA识别并结合位点。识别并结合位点。位于基因的末端位于基因的末端,终止转录。终止转录。检测目的基因是否导入受体细胞。检测目的基因是否导入受体细胞。2 2、基因表达载体的作用、基因表达载体的作用a a、使目的基因在受体细胞中、使目的基因在受体细胞中稳定存在稳定存在并并遗传遗传给子代给子代b b、同时使目的基因能、同时使目的基因能表达表达和和发挥作用发挥作用三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞目的基因进入目的基因进入_ _内，并且在受体
15、内，并且在受体细胞内维持细胞内维持_ _ _和和_ _的过程。的过程。转化转化:受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达1 1、导入、导入植物细胞植物细胞:2 2、导入、导入动物细胞动物细胞:3 3、导、导入微生物细胞入微生物细胞:常用方法：常用方法：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射法显微注射法感受态细胞法（或感受态细胞法（或Ca2+转化法）转化法）1、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌）农杆菌转化法转化法特点特点:能感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植祼子植物物,对单子叶植物无感染能力对单子叶植物无感染能力TiTi质粒的质粒的
16、TDNATDNA可转移至受体可转移至受体细胞并整合到其染色体上细胞并整合到其染色体上转化过程转化过程:Ti质粒质粒目的基因目的基因构建构建表达表达载体载体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌（2 2）基因枪法）基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体包裹在金属颗粒表面的表达载体DNADNA打入受体细胞中，使目的基打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。因与其整合并表达的方法。适用于单子叶植物适用于单子叶植物（3）花粉通道
17、法）花粉通道法 花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNADNA（含目（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。2、将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞方法方法:显微注射技术显微注射技术操作程序操作程序:提纯含目的基提纯含目的基因表达载体因表达载体取受精卵取受精卵显微注射显微注射移植到子宫移植到子宫受精卵发育受精卵发育新性状动物新性状动物常用受体细胞：常用受体细胞：受精卵受精卵3、将目的基因导入微生物细胞将目
18、的基因导入微生物细胞常用法常用法：Ca2+处理处理常用受体细胞常用受体细胞：大肠杆菌：大肠杆菌微生物作受体细胞原因：微生物作受体细胞原因：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少过程：过程：CaCa2+2+处理处理大肠杆菌大肠杆菌感受态感受态细胞细胞表达载体表达载体与感受态与感受态细胞混合细胞混合感受态细胞感受态细胞吸收吸收DNADNA（用（用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性）处理，增加细菌细胞壁的通透性）处于能吸收周围环境中处于能吸收周围环境中DNADNA分子的生理状态的分子的生理状态的细胞细胞(1)_(1)_目的基因的有无目的基因的有无(2)(2)分子杂交技
19、术分子杂交技术_(3)_(3)_目的基因是否翻译目的基因是否翻译(4)(4)生物性状的表达与否生物性状的表达与否目的基因是否表达目的基因是否表达 (个体水平个体水平)DNADNA分子杂交技术分子杂交技术目的基因是否转录目的基因是否转录抗原抗原抗体杂交抗体杂交分分子子水水平平四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定检测转基因生物染色体的检测转基因生物染色体的DNADNA上是否插入上是否插入了目的基因了目的基因1 1、导入检测、导入检测目的：目的：方法：方法：DNADNA分子杂交技术分子杂交技术过程：过程：.首先取出首先取出转基因生物的基因组转基因生物的基因组DNADNA.将含目的基因的将
20、含目的基因的DNADNA片段用片段用放射性同位素等放射性同位素等作标记作标记,以此做以此做探针探针。使探针和转基因生物的基因组杂交使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出若显示出杂交带杂交带,表明目的基因已插入染色体表明目的基因已插入染色体DNADNA中中从转基因生物中提取的基因组从转基因生物中提取的基因组DNADNA探针：探针：杂交的对象：杂交的对象：用用放射性放射性同位素标记同位素标记的的含目的基因的含目的基因的DNADNA片段片段1515N N1515N N1414N N探针探针探针探针转基因生转基因生转基因生转基因生物的物的物的物的DNADNA变性变性变性变性变性变性变性变性1414N
21、 N2 2、转录检测、转录检测目的：目的：检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA方法：方法：分子杂交技术分子杂交技术用放射性同位素标记的用放射性同位素标记的含目的基因的含目的基因的DNADNA片段片段探针：探针：杂交的对象：杂交的对象：从转基因生物中提取的从转基因生物中提取的mRNA.mRNA.3 3、翻译检测、翻译检测目的：目的：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方法方法:抗原抗体杂交技术抗原抗体杂交技术从转基因生物中提取的蛋白质从转基因生物中提取的蛋白质抗原：抗原：抗体：抗体：将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进将目的基因编码的蛋白质注射进
22、动物体内进行免疫产生的相应抗体行免疫产生的相应抗体4 4、个体生物学水平的鉴定、个体生物学水平的鉴定抗虫鉴定、抗病鉴定、抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等活性鉴定等1.1.转基因植物转基因植物类别类别应应 用用 实实 例例抗虫抗虫抗病抗病抗逆抗逆改良改良杀虫的基因主要有杀虫的基因主要有BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因;抗真菌基因抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗盐碱和抗干
23、旱的调节细胞渗透压基因、抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗冻蛋白基因、抗除草剂基因转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%30%转基因延熟番茄储存时间可延长转基因延熟番茄储存时间可延长1 12 2个月个月转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异1、3基因工程的应用基因工程的应用2.2.转基因动物转基因动物类别类别应应 用用 实实 例例提高生提高生长速度长速度改善畜改善畜产品品质产品品质生产药物生产药物作器官移作器官移植的供体植的供体如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因如转外源生长激素基因
24、绵羊和转外源生长激素基因鲤鱼生长速率快、体型大鲤鱼生长速率快、体型大如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因使获得的转基因牛分泌的乳汁中牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大减低乳糖的含量大大减低,而其他营养成而其他营养成分不受影响分不受影响目前目前,已在牛和山羊等动物已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器乳腺生物反应器中表达出中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和-抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶等重要药品等重要药品科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造,抑制抗原决定基因的表达抑制抗原决定基
25、因的表达,或设法除去抗原决定基因或设法除去抗原决定基因,再结合克隆技术再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官克隆猪器官3.3.基因工程药物基因工程药物(1)(1)来源：转基因的来源：转基因的_。(2)(2)成果：成果：_、抗体、抗体、_、激素等。、激素等。(3)(3)作用：预防和治疗作用：预防和治疗_、心血管疾病、心血管疾病、_ _、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。4.4.基因治疗基因治疗(1)(1)方法：把方法：把_导入病人体内，使该基因的表达导入病人体内，使该基因的表达产物产物发挥功能。发挥功能。(2)(
26、2)效果：治疗效果：治疗_的最有效的手段。的最有效的手段。(3)(3)分类：分类：_基因治疗和基因治疗和_基因治疗。基因治疗。工程菌工程菌细胞因子细胞因子疫苗疫苗人类肿瘤人类肿瘤遗传病遗传病正常基因正常基因遗传病遗传病体内体内体外体外基因治疗的方法基因治疗的方法体外基因治疗：体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。最后重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。的治病方法。体内基
27、因治疗：体内基因治疗：用于基因治疗的基因种类用于基因治疗的基因种类正常基因正常基因：从健康人体上分离得到的功能：从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。其表达产物。反义基因反义基因。即通过产生的。即通过产生的mRNAmRNA分子，与病分子，与病变基因产生的变基因产生的mRNA mRNA 进行进行互补互补，来，来阻断阻断非正非正常蛋白质的合成。常蛋白质的合成。自杀基因自杀基因：即编码可以：即编码可以杀死癌变细胞杀死癌变细胞的蛋的蛋白酶基因。白酶基因。干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可
28、以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在在-70-70 条件下保存半年，给广大患者带来福音。条件下保存半年，给广大患者带来福音。(1)(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成控制合成“可以保存的干扰素可以保存的干扰素”的基因是生产的的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产动物生产“可以保存的干扰素可以保存的干扰素”：设计设计设计设计推测推测合
29、成合成预期的预期的蛋白质蛋白质功能功能预期的预期的蛋白质蛋白质结构结构应有的应有的氨基酸氨基酸序列序列相对应的脱相对应的脱氧核苷酸序氧核苷酸序列列(基因基因)1、4蛋白质工程蛋白质工程(2)(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产上只能生产_ _ _ _ _的蛋白质，不一定符合的蛋白质，不一定符合_ _ _需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过_ _ _或或_ ，对现有蛋白质进行，对现有蛋白质进行_ 或制造一种新的蛋白质，
30、以满足人类的或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。生产和生活需要。(3)(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的十分复杂的_ 结构。结构。自然界已存在自然界已存在人类生产和生活人类生产和生活基因修饰基因修饰基因合成基因合成改造改造空间空间(或高级或高级)(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？来实现？_。原因是：原因是：_。应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的
31、改造首先，任何一种天然蛋白质都是由基首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。造要容易操作，难度要小得多。蛋白质工程与基因工程蛋白质工程与基因工程比较比较蛋白质工程蛋白质工程基因
32、工程基因工程区区别别过过程程目目的的结结果果从预期的蛋白质功能出发从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷找到相对应的脱氧核苷酸序列酸序列(基因基因)目的基因的获取目的基因的获取基因基因表达载体的构建表达载体的构建将目将目的基因导入受体细胞的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定定向改造或生产人类定向改造或生产人类所需的蛋白质所需的蛋白质定向改造生物的遗传特定向改造生物的遗传特性性,获得人类所需的生物获得人类所需的生物类型或生物产品类型或生物产品可生产自然界没有的蛋白质可生产自然界没有的蛋白质原
33、则上只能生产自然界原则上只能生产自然界已存在的蛋白质已存在的蛋白质高温变性高温变性低温复性低温复性中温延伸中温延伸加热到加热到90-9590-95，DNADNA双链的氢键双链的氢键断裂解旋为单链断裂解旋为单链降到降到55-6055-60，引物通过碱基，引物通过碱基互补配对与单链互补配对与单链DNADNA结合结合升温到升温到70-7570-75，在，在DNADNA聚合酶的作聚合酶的作用下，以四种脱氧核苷酸为原料，用下，以四种脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则合成新的根据碱基互补配对原则合成新的DNADNA链。链。PCRPCR反应过程反应过程循循环环PCRPCR反应具体过程反应具体过程原核细胞
34、的基因结构原核细胞的基因结构(补充内容）补充内容）非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子不编码蛋白质。不编码蛋白质。：编码蛋白质：编码蛋白质,连续不间断连续不间断编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的 基因基因结构结构调控遗传信息表达调控遗传信息表达,上上 游有启动子，下游有终止子游有启动子，下游有终止子真核细胞的基因结构（补充内容）真核细胞的基因结构（补充内容）编码区编码区非编码区非编码区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内含子内含子 外显
35、子外显子 启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区外显子：能编码蛋白质的序列外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列：有调控作用有调控作用,上游有启动子，下上游有启动子，下游有终止子游有终止子非编码序列：非编码序列：包括非编码区和内含子包括非编码区和内含子获取目的基因（例如血清白蛋白基因）获取目的基因（例如血清白蛋白基因）构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）达的启动子）显微注射导入哺乳动物受精卵中
36、显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体动物将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。入的基因才能表达）。思考思考:用基因工程技术实现动物用基因工程技术实现动物乳腺生物反应乳腺生物反应器器来生产人类血清白蛋白的操作过程是怎样的？来生产人类血清白蛋白的操作过程是怎样的？乳腺生物反应器的优点：乳腺生物反应器的优点：产量高；产量高；质量好；质量好；成本低；成本低；易提取。易提取。如图是某种动物蛋白质工程的示意图，请分析回答：如图是某种动物蛋白质工程的示意图，请分析回答：(1)目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号_所示的过程，实现所示的过程，实现过程的依据有过程的依据有_。(2)若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质获取的，则若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质获取的，则过程包括过程包括_、_。(3)(3)过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是_，进行进行过程的目的是过程的目的是_。(4)(4)为获得较多的受精卵用于研究，为获得较多的受精卵用于研究，过程的处理方案是过程的处理方案是_。若。若过程所得的卵母细胞是从卵巢中获得过程所得的卵母细胞是从卵巢中获得的，则体外受精前的的，则体外受精前的过程表示过程表示_。