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1、基因工程的应用和发展第1页，本讲稿共11页1 1、用于提高动物生长速度、用于提高动物生长速度2 2、用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质目的基因：目的基因：生长激素基因生长激素基因（二）动物基因工程前景广阔（二）动物基因工程前景广阔举例举例:将将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入导入奶牛基因组奶牛基因组，获得转基因牛，其他营养不变，获得转基因牛，其他营养不变的情况下，乳糖含量大大降低。的情况下，乳糖含量大大降低。3 3、用转基因动物生产药物、用转基因动物生产药物-动物乳腺生物反应器动物乳腺生物反应器获取目的基因获取目的基因（例如血清白蛋白基因）（例如血清白蛋白基因）构建基因表达载体构建基因表达载
2、体（在血清白蛋白基因前加（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）特异表达的启动子）显微注射导入哺乳显微注射导入哺乳动物受精卵中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（只有在产下的雌性动物个体中，转入发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达的基因才能表达,分泌的乳汁中含有血清白蛋白）分泌的乳汁中含有血清白蛋白）第2页，本讲稿共11页4、用转基因动物作器官移植的供体、用转基因动物作器官移植的供体供体动物：供体动物：存在的难题：存在的难题：解决方法：解决方法：猪猪免疫排斥免疫排斥将供体基因组导入某种基因调节因子，以将供体基因组导入某种
3、基因调节因子，以抑制抗原决定抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。第3页，本讲稿共11页（三）、基因工程药品异军突起（三）、基因工程药品异军突起工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。表达的菌类细胞株系。我国已生产的产品：我国已生产的产品：白细胞介素白细胞介素-2-2、干扰素、乙肝疫苗等、干扰素、乙肝疫苗等第4页，本讲稿共11页（四）基因诊断和基因治疗（四）基因诊
4、断和基因治疗基因诊断基因诊断定义：基因诊断是用放射性同位素定义：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，鉴定被检测标本分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。上的遗传信息，达到检测疾病的目的。1、体外基因治疗：、体外基因治疗：2、体内基因治疗：、体内基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，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，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
5、重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因的治直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。病方法。第5页，本讲稿共11页1 1、环境监测、环境监测 基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。毒、细菌等污染。利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏地反映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。可以吸收和转化污染物。2 2、环境污染治理、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
6、吞食和分解多种污染环境能吞食和分解多种污染环境的物质。的物质。（五）基因工程与环境保护（五）基因工程与环境保护第6页，本讲稿共11页第7页，本讲稿共11页四、蛋白质工程四、蛋白质工程(一一)蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程崛起的缘由、基因工程、基因工程（）基因工程的实质：（）基因工程的实质：将一种生物的将一种生物的基因基因转移到转移到另一种生物体内另一种生物体内，使后者产生本身不能，使后者产生本身不能产生的蛋白质，从而表现出新的性状。产生的蛋白质，从而表现出新的性状。（）基因工程的不足：（）基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。、天然蛋白质的
7、不足、天然蛋白质的不足天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。全符合人类生产和生活的需要。第8页，本讲稿共11页 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、为工业生产中每一步的反应体系中常
8、常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。第9页，本讲稿共11页（二）蛋白质工程的概念（二）蛋白质工程的概念通过通过物理化学与生物化学物理化学与生物化学等技术等技术了解蛋白质的结构与功了解蛋白质的结构与功能能，并，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组技术技术改造基因，以改造基因，以定向改造天然蛋白质定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界，甚至创造自然界
9、不存在的蛋白质的技术。其中不存在的蛋白质的技术。其中基因工程是关键技术，因此基因工程是关键技术，因此蛋白质工程又被称为第二代基因工程。蛋白质工程又被称为第二代基因工程。手段手段:基因修饰或基因合成：基因修饰或基因合成：借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组技术借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组技术目的目的:对现有蛋白质进行改造对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质或制造一种新的蛋白质,以满足以满足人类生产和生活的需要。人类生产和生活的需要。第10页，本讲稿共11页(三三)蛋白质工程原理蛋白质工程原理原理：由预期的原理：由预期的找到相应找到相应序列序列蛋白质功能蛋白质功能脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能天然蛋白质的合成途径：天然蛋白质的合成途径：蛋白质工程的途径：蛋白质工程的途径：预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸酸序列酸序列酸第11页，本讲稿共11页