专题1.3-4基因工程的应用 蛋白质工程的崛起

专题1课前预习·巧设计名师课堂·一点通创新演练·大冲关重点突破课堂强化知识清单案例师说1.31.4每课一练了解1.基因工程的应用及取得的丰硕成果2.基因工程的进展3.蛋白质工程的崛起缘由和应用理解蛋白质工程的原理1.基因工程在农业和医疗等方面的应用2.蛋白质工程的原理3.基因治疗类型项目抗虫转基因植物抗病转基因植物方法从某些生物中分离出具有

的基因，将其导入作物中将

导入植物中一、植物基因工程硕果累累1．抗虫转基因植物与抗病转基因植物杀虫活性抗病基因类型项目抗虫转基因植物抗病转基因植物基因种类

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①抗病毒基因：病毒

基因和病毒的复制酶基因②抗真菌基因：

基因和抗毒素合成基因成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人体健康的损害Bt毒蛋白外壳蛋白几丁质酶

2．其他抗逆转基因植物

(1)抗逆基因：利用调节细胞

的基因使作物抗碱抗旱，导入鱼的

蛋白基因使作物抗寒；导入抗基因使作物抗除草剂。

(2)成果：抗盐碱、抗干旱的烟草；抗寒的番茄；抗

的大豆、玉米等。

3．利用转基因改良植物的品质如我国科学家将富含赖氨酸的

导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照组提高30%。渗透压抗冻除草剂除草蛋白质编码基因剂项目应用基因来源或处理成果提高动物的生长速度外源

基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质

基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少转基因动物生产药物药用

基因＋

蛋白基因的启动子乳腺生物反应器转基因动物作

的供体抑制或除去结合

培育出没有

的转基因克隆猪器官二、动物基因工程前景广阔克隆技术生长激素肠乳糖酶蛋白乳器官移植腺基因抗原决定免疫排斥反应三、基因工程与人体健康

1．基因工程药物

(1)概念：基因工程药物是指利用

生产的药物。

(2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。

(3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

(4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、

、各种传染病、

、类风湿等疾病。转基因的工程菌遗传病糖尿病2．基因治疗

(1)概念：把

导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。

(2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。

(3)途径：分为

和

。

(4)现状：处于初期的临床实验阶段。四、蛋白质工程的崛起

1．基因工程的不足基因工程只能生产

的蛋白质，但天然蛋白质不一定符合人类生产和生活的需要。正常基因体内基因治疗体外基因治疗自然界中已存在2．蛋白质工程

(1)概念：指以蛋白质分子的

及其与

的关系作为基础，通过

或

，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。

(2)目标：根据人们对

的特定需求，对

进行分子设计。

(3)手段：通过基因修饰或基因合成，进而指导合成所需蛋白质。结构规律生物功能基因修饰基因合成蛋白质功能蛋白质的结构(4)途径：预期蛋白质功能→设计预期的

→推测应有的

序列→找到相对应的

序列(基因)。

(5)蛋白质工程流程图：蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸3．蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的

，这种

十分复杂。蛋白质工程前景诱人，但还需经过艰辛探索。高级结构高级结构1．阅读教材P17～19，探讨下列问题。

(1)培育抗虫转基因植物，可用于杀虫的目的基因主要有哪些？

提示：Bt毒蛋白基因，蛋白酶抑制基因，淀粉酶抑制基因，植物凝集素基因。

(2)从环境保护角度分析：抗虫转基因植物推广种植，有什么意义？提示：①减少农药的使用，降低生产成本；②减少环境污染。(3)利用转基因技术改良植物品质的途径有哪些？提示：①直接导入控制该性状的结构蛋白基因。②导入与该性状有关的某种酶的基因或者改变关键酶的活性。

2．读教材P20～21，探讨下列问题：

(1)动物基因工程的应用主要在哪些方面？

提示：主要体现在提高动物的生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物等方面。

(2)试从产品产量、质量、提取、生产成本角度分析动物乳腺生物反应器具有哪些优点和限制？

提示：优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排到动物体外；②产品质量好；③成本低；④易提取。限制：受性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。

(3)试区分基因治疗和基因诊断。提示：①基因诊断是以DNA分子杂交为原理，利用基因探针，快速、准确检测人类疾病。②基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。3．读教材P26～27，观察分析图1－29，探讨下列问题。

(1)填表比较蛋白质工程与基因工程。(2)分析通过对基因的操作实现对天然蛋白质改造的原因。提示：①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的基因可以遗传下去。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还是无法遗传的。②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育