基因工程和蛋白质工程说课讲解

1、精品文档基因工程和蛋白质工程要求：1、基因工程的诞生 I 2、基因工程的原理及技术n3、基因工程的应用n4、蛋白质工程I一、基因工程的概念基因工程是指根据人们的愿望,进行严格的设计,通过 体外DNA重组和转基因技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品.基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术.(一)基因工程的根本工具1 . 分子手术刀一一限制性核酸内切酶(限制酶、限制性内切酶) (1)来源：主要是从 原核生物中别离纯化出来的.(2)功能：能够识别双链DN6子的某种国史的核甘酸序列,并且使每一条链中 特定部位的两个核甘酸之间的磷酸二酯键

2、断开,因此具有专一性.(3)结果：经限制酶切割产生的 DNA>t段末端通常有两种形式： 黏性末端 等.2 .“分子缝合针 一一DNA连接酶(1)功能：缝合磷酸二酯键.(2)与DNAIK合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核甘酸加到已有的核甘酸片段的末端,形成磷酸二酯键.DNA1接酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键.3 .“分子运输车" 一一(1)载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存.具有一至多个限制酶切点,供外源 DNA片段插入.具有标记基因,供重组 DNA的鉴定和选择.(2)最常用的载体是 质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外,并具有自我

3、复制水平的双链环状 DNA分子.(3)其它载体：噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的根本操作程序第一步：目的基因的获取1 .目的基因是指： 编码蛋白质的基因.2 .原核基因采取直接别离法获得,真核基因是 人工合成法.人工合成目的基因的常用方法有 反转录法和化学合成法. 限制酶运载体直接别离法：供体细胞中的 DNA" DNA片段 受体细胞 DNAt段扩增含目的基因的细胞目的基因反转录法：逆转录 合成mRNA 7 单链DNA - 双链DNA化学合成法：根据的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的mRNAJ列,推测出结构基因的核甘酸序列,再通过化学方法,合成目的基因.第二步：重组载体的构建1 .目

4、的：使目的基因在受体细胞中 稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因能够 表达和发挥作用.2 .组成：目的基因+标记基因 标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中 是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞 筛选出来.常用的标记基因是 抗生素基因.精品文档第三步：将目的基因导入受体细胞1 .转化的概念：是目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程.2 .常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法,其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等.受体细胞可以是卵细胞受精卵、体细胞经组织培养成为完整个体将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术.此方法的受体

5、细胞多是 受精卵.将目的基因导入微生物细胞：感受态细胞法：用氯化钙处理大肠杆菌,使细胞处于一种能吸收周围环境中DN砌子的生理状态.3 .重组细胞导入受体细胞后,筛选 含有基因表达载体受体细胞 的依据是标记基因是否表达. 第四步:目的基因的检测和表达1 .首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子杂交技术o2 .其次还要检小目的基因是否转录出了 mRNA,方法是采用 用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交.3 .最后检测 目的基因是否译成蛋白质,方法是从转基因生物中提取一蛋白质,用相应的 抗体进行一抗原-抗体杂交.4 .有时还需进行 个体生物学水平的鉴定.如转基

6、因抗虫植物是否出现抗虫性状.三基因工程的应用1 .植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改进植物的品质.2 .动物基因工程：提升动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物.3 .基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用.四蛋白质工程的概念、根本途径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 作为根底,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,以满足人类的生产和生活的需求.基因工程在原那么上只能生产自然界已存在的蛋白质根本途径：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱

7、氧核甘酸序列知识拓展：DNA探针技术又称分子杂交技术,是利用 DNA分子的变性、复性以及碱基互补配对的高度精确性,对某一特异性DNA序列进行探查的新技术. DNA探针是利用同位素、生物素等标记的特定DNA片断,该片断可大至寄生虫基因组DNA,小至20个碱基.当DNA探针与待测的非标记单链 DNA 或RNA 按碱基顺序互补结合时,以氢健将 2条单链连接而形成标记 DNA-DNA 或标记DNA-RNA 的双链杂交分子.将未配对结合的核甘酸溶解后用检测系统放 射自显影或酶检测等检测杂交反响结果.由于 DNA分子碱基互补的精确性,单连DNA探针仅与样品中变性处理的DNA单链出现配对杂交,由此决定了探针

8、的特异性；用放射性同位素如32P或生物素标记探针,使杂交试验同时具有高度的敏感性.练习：1、或豆对多种害虫具有抗虫水平,根本原因是或豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因CpTI基因.科学家将其转移到水稻体内后,却发现效果不理想,主要原因是CpTI蛋白质的积累量缺乏.经过在体外对 CpTI基因进行了修饰后,CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提升.修饰和表达过程如以下图所示：“信号股内质网滞留序列CpT工基因 信号序列1局：| J修饰后的CpT工基因1Ai I CpH蛋白质 请根据以上材料,答复以下问题：1CpTI基因是该基因工程中的 基因,“信号肽,序列及“内质网滞留信号序列的根本组成单位是 .在过

9、程中,首先要用酶切开,暴露出 ,再用 酶连接.2在该基因工程中,供体细胞是 ,受体细胞是 .3 过程称为 .4检测修后的CpTI基因是否表达的最好方法是 .5与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程来培育新品种的主要优点是口.6当前,转基因大豆,转基因棉花等已经进入了我们的生活.请你谈谈转基因农作物可能带来的利与弊.各一条利精品文档弊：.2、番茄果实成熟过程中,某种酶( PG)开始合成并显著增加,促使果实变红变软.但不利于长途运输和长期保鲜.科学家利用反义RNA技术(见图解),可有效解决此问题.该技术的核心是,从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA ,继而以该信使 RNA为模板人工合成反义基

10、因并将之导入离体番茄体细胞,经组织培养获得完整植株.新植株在果实发育过程中,反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有 mRNA (靶mRNA )互补形成双链 RNA ,阻止靶 mRNA进一步译形成 PG ,从而到达抑制果实成熟的目的.请结合图解答复：DUQrANA 反真阳认不能合成 国的白产稀也成苴林现场的M不能与厘作杷含或明霜快遑除评(1)反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子,合成该分子的第一条链时,使用的模板是细胞质中的信使RNA,原料是四种 ,所用的酶是(2)开始合成的反义基因第一条链是与模板RNA连在一起的杂交双链,通过加热去除RNA,然后再以反义基因第一条链为模板合成第二条链

11、,这样一个完整的反义基因被合成.假设要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因,所用复制方式为(3)如果指导番茄合成 PG的信使 RNA的碱基序列是一 AU C C AG G U C ,那么,PG反义基因的这段碱基对序列是 .(4)将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞原生质体的运输工具是 ,该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有 ,在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是 .3、随着科学技术的开展,化学农药的产量和品种逐年增加,但害虫的抗药性也不断增强,对农作物危害仍然很严重.如近年来,棉铃虫在我国大面积爆发成灾,造成经济损失每年达100亿以上.针对这种情况,江苏农科院开展转基因抗虫棉的科技攻

12、关研究,成功地将某种能产生抗虫毒蛋白细菌的抗虫基因导入棉花细胞中,得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上.就以上材料,分析答复：(1)抗虫基因之所以能接到植物体内去,原因是(2)'转基因抗虫棉具有抗害虫的水平,这说明棉花体内产生了抗虫的 物质.这个事实说明,害虫和植物共用一套 ,蛋白质合成的方式是 的.(3)'转基因抗虫棉抗害虫的遗传信息传递过程可表示为 .(4)该项科技成果在环境保护上的作用是 .(5)科学家预言,此种 转基因抗虫棉独立种植假设干代以后,也将出现不抗虫的植株,此现象来源于 .答案：1)脱氧核甘酸；逆转录酶(2)半保存复制(3) T一A一GG T一C一C一A一G-AT C C A G G T C 精品文档4质粒或运载体、病毒；限制性内切酶和 DNA连接酶；反义RNA2、（1）（2） 目的四种脱氧核甘酸限制性内切酶黏性末端2或豆细胞水稻细胞3转录4让多种害虫吞食水稻叶片