現(xiàn)代生物科技專題-wenkub
2023-01-24 02:09:47 本頁(yè)面
【正文】 關(guān)系作為基礎(chǔ) ,通過(guò)基因修飾或基因合成 ,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造 ,或制造一種新的蛋白質(zhì) ,以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 蛋白質(zhì)工程的發(fā)展很快，研究工作很多，以上僅介紹了幾個(gè)例子。 4．治癌酶的改造 癌癥的基因治療分二個(gè)方面：藥物作用于癌細(xì)胞，特異性地抑制或殺死癌細(xì)胞；藥物保護(hù)正常細(xì)胞免受化學(xué)藥物的侵害，可以提高化學(xué)治療的劑量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)先設(shè)想一致，但要開(kāi)發(fā)作為臨床用藥還有大量的工作要做。 2．生長(zhǎng)激素改造 生長(zhǎng)激素通過(guò)對(duì)它特異受體的作用促進(jìn)細(xì)胞和機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育，然而它不僅可以結(jié)合生長(zhǎng)激素受體，還可以結(jié)合許多種不同類型細(xì)胞的催乳激素受體，引發(fā)其他生理過(guò)程。如果改造的結(jié)果不理想，還需要從新設(shè)計(jì)再進(jìn)行改造，往往經(jīng)歷多次實(shí)踐摸索才能達(dá)到改進(jìn)蛋白質(zhì)性能的預(yù)定目標(biāo)。分子生物學(xué)有關(guān)基因組的研究，也可以用以推測(cè)出一些未知蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。 二、蛋白質(zhì)工程的基本原理 ? 蛋白質(zhì)工程的主要步驟通常包括： （ 1） 從生物體中分離純化目的蛋白； （ 2） 測(cè)定其氨基酸序列； （ 3） 借助核磁共振和 X射線晶體衍射等手段 ， 盡可能地了解蛋白質(zhì)的二維重組和三維晶體結(jié)構(gòu) 。為什么會(huì)這樣？如何改變這種狀況？研究發(fā)現(xiàn)， β干擾素蛋白質(zhì)中有 3個(gè)半胱氨酸（第 17位、31位和 141位），推測(cè)可能是有一個(gè)或幾個(gè)半胱氨酸形成了不正確的二硫鍵。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的課題。 1983年Ulmer首先提出蛋白質(zhì)工程，它是指按照特定的需要，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)和改造的工程。如 胰島素 、白細(xì)胞介素－ 干擾素、乙肝疫苗等近 20種基因工程藥物 基因治療使把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效的手段。 轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚(yú) 轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因綿羊 二、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 超級(jí)小鼠 轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚(yú) 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 例如，有些人對(duì)牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后會(huì)出現(xiàn)過(guò)敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，科學(xué)家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁，在其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響的情況下，乳糖的含量大大減低。 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，或者改變這些氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性，以提高氨基酸的含量。 目前，人們已獲得抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等多種作物。 四、篩選出獲得目的基因的受體細(xì)胞 第二節(jié) 基因工程的應(yīng)用 一、基因工程的應(yīng)用 二、轉(zhuǎn)基因生物的安全性問(wèn)題 三、生物武器的危害性 抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物 —— 從某些生物中分離出具有殺蟲(chóng)活性的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗蟲(chóng)性。 啟動(dòng)子 補(bǔ)：真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu) 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 非編碼區(qū) 與 RNA聚合酶 結(jié)合位點(diǎn) 內(nèi)含子 外顯子 能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子 啟動(dòng)子 終止子 編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 內(nèi)含子： 外顯子： 真核細(xì)胞的 基因結(jié)構(gòu) 編碼區(qū) 非編碼區(qū) 外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列 內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列 ：有調(diào)控作用的核苷酸序列， 包括位于編碼區(qū)上游的 RNA 聚合酶結(jié)合位點(diǎn)。 轉(zhuǎn)錄開(kāi)始后， RNA聚合酶沿 DNA分子移動(dòng)，并以 DNA分子的一條鏈為模板合成 RNA。 氫鍵 單鏈 DNA 雙鏈 DNA鏈 引物 模板 DNA dCTP dATP dGTP dTTP 熱穩(wěn)定 DNA 聚合酶（ Taq酶） DNA解鏈 引物結(jié)合到 互補(bǔ) DNA鏈 Taq酶從引 物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈合成 加熱至 70~75℃ 加熱 至 90~95℃ 冷卻 至 55~60℃ 若基因較小，核苷酸序列已知，也可以通過(guò) DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。 基因工程的一般過(guò)程與技術(shù) 據(jù)圖 14說(shuō)出基因工程的基本過(guò)程。 裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌之外，并且有自我復(fù)制能力 氨芐青霉素抗性基因 質(zhì)粒 擬核 大腸桿菌細(xì)胞 目的基因插入位點(diǎn) 復(fù)制原點(diǎn) 思考： 具備什么樣的條件才能充當(dāng)“分子運(yùn)輸車”？ 能自我復(fù)制 有一個(gè)或多個(gè)切割位點(diǎn) 有標(biāo)記基因 對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害等。兩者的差別在于 （ 1） DNA聚合酶只能將 單個(gè)的核苷酸 加到已有的核酸片段的 3‘末端的羥基上，形成磷酸二脂鍵，而 DNA連接酶是在 兩個(gè) DNA片段 之間形成磷酸二脂鍵。限制性核酸內(nèi)切酶就是細(xì)菌的防御性工具，當(dāng)外源 DNA侵入時(shí)，限制性核酸內(nèi)切酶會(huì)將外源 DNA切割掉，以保證自身的安全。生物 選修 3 現(xiàn)代生物科技專題 標(biāo)志： 1973年重組 DNA技術(shù)的誕生 目 錄 ?專題 1 基因工程 ?專題 2 細(xì)胞工程 ?專題 3 胚胎工程 ?專題 4 生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題 ?專題 5 生態(tài)工程 專題 1 基因工程 基因工程的誕生 基因工程的原理及技術(shù) 基因工程的應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程 水母 熒光水母 普通熱帶斑馬魚(yú) 能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚(yú) 基因工程的誕生和發(fā)展 艾弗里證明： 沃森和克里克： 克里克： 尼倫貝格： DNA是遺傳物質(zhì) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn) 中心法則的確立 遺傳密碼的破譯 酶： 載體： 限制性核酸內(nèi)切酶、 DNA連接酶、逆轉(zhuǎn)錄酶 質(zhì)粒等 基因工程的誕生和發(fā)展 1973年，美國(guó)斯坦福大學(xué)分子生物學(xué)家科恩第一個(gè)建成“基因工程菌” 。所以， 限制性核酸內(nèi)切酶在原核生物中主要起到切割外源 DNA、使之失效，從而保護(hù)自身的作用。 （ 2） DNA聚合酶是 以一條 DNA為模板 ，將單個(gè)核苷酸通過(guò)形成磷酸二脂鍵形成一條與摸板互補(bǔ)的DNA鏈；而 DNA連接酶是將雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)。 作用 將外源 DNA攜帶進(jìn)受體細(xì)胞后， 停留在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制 或
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