【文章內(nèi)容簡介】 鑒定 從基因文庫中獲取目的基因 利用 PCR技術(shù)擴增目的基因 化學(xué)方法人工合成 復(fù)制原點 + 目的基因 + 啟動子 + 終止子 + 標記基因 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法、顯微注射法、 Ca2+處理法 DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原 — 抗體雜交技術(shù) 分子檢測外的個體水平鑒定 三、基因工程的應(yīng)用 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 方法： 從某些生物中分離出具有殺蟲活性的 基因，將其導(dǎo)入農(nóng)作物中，使其具有 抗蟲性 Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集 素基因等 （一）植物基因工程碩果累累 抗病轉(zhuǎn)基因生物 目的基因包括： 病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因、抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中的有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因 抗逆轉(zhuǎn)基因作物 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 方法： 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酶的活性。 用于提高動物生長速度 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 目的基因： 生長激素基因 （二）動物基因工程前景廣闊 舉例 :將 腸乳糖酶基因 導(dǎo)入 奶?；蚪M ，獲得轉(zhuǎn)基因牛，其他營養(yǎng)不變的情況下，乳糖含量大大降低。 用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物 動物乳腺生物反應(yīng)器 獲取目的基因 （例如血清蛋白基因） 構(gòu)建基因表達載體 （在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子） 顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中 形成胚胎 將胚胎送入母體動物 發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性動物個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達） 用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體 供體動物： 存在的難題： 解決方法： 豬 免疫排斥 將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以 抑制抗原決定基因的表達，或設(shè)法除去抗原決定基因， 再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。 （三）、基因工程藥品異軍突起 工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系。 我國已生產(chǎn)的產(chǎn)品 ： 白細胞介素 干擾素、乙肝疫苗等 （四）基因診斷和基因治療 基因診斷 定義：基因診斷是用 放射性同位素 (如 32P)、熒光分子 等標記的 DNA分子做探針，利用 DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。 生物芯片 從正常人的基因組中分離出 DNA與 DNA芯片雜交就可以得出標準圖譜。從病人的基因組中分離出 DNA與 DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。 通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的 DNA信息。 基因芯片診斷技術(shù)以其 快速、高效、敏感、經(jīng)濟、平行化、自動化等特點 ，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。 體外基因治療： 體內(nèi)基因治療： 從病人體內(nèi)獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移， 再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)， 最后重新輸入患者體內(nèi)。 直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。 用于基因治療的基因種類 功能正常的基因 ，用以取代病變基因，或依靠其表達產(chǎn)物。 。 即通過產(chǎn)生的 mRNA分子，與病變基因產(chǎn)生的 mRNA進行互補 ，來阻斷蛋白質(zhì)合成。 ，又叫做 自殺基因。 （四）基因診斷和基因治療 基因治療 環(huán)境監(jiān)測 基因工程做成的 DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。 利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。 環(huán)境污染治理 基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。 （五）基因工程與環(huán)境保護 糾錯筆記 五種酶的比較 項目 種類 作用底物 作用部位 作用結(jié)果 限制酶 DNA分子 磷酸二酯鍵 形成粘性末端或 平末端 DNA連接酶 DNA分子片段 磷酸二酯鍵 形成重組 DNA分子 項目 種類 作用底物 作用部位 作用結(jié)果 DNA聚合酶 脫氧核苷 酸 磷酸二酯鍵 形成新的 DNA分子 DNA(水解 )酶 DNA分子 磷酸二酯鍵 形成脫氧核苷酸 DNA解旋酶 DNA分子 堿基對間的氫 鍵 形成單鏈 DNA分子 四、蛋白質(zhì)工程 (一 )蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 １、基因工程 （１）基因工程的實質(zhì)： 將一種生物的 基因 轉(zhuǎn)移到 另一種生物體內(nèi) ，使后者產(chǎn)生本身不能 產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而表現(xiàn)出新的性狀。 （２）基因工程的不足： 在原則上只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì)。 ２、天然蛋白質(zhì)的不足 天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完 全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。 在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在工業(yè)生產(chǎn)中沒有活性或活性很低。這是因為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會有酸、堿或有機溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個非常重要的課題。 一般來說，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括： 延長酶的半衰期 提高酶的熱穩(wěn)定性 延長藥用蛋白的保存期 抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。 （二）蛋白質(zhì)工程的概念 通過 物理化學(xué)與生物化學(xué) 等技術(shù) 了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功 能 ，并 借助計算機輔助設(shè)計、基因定點誘變和重組ＤＮＡ 技術(shù) 改造基因， 以定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界 不存在的蛋白質(zhì)的技術(shù)。 其中 基因工程是關(guān)鍵技術(shù)，因此 蛋白質(zhì)工程又被稱為第二代基因工程。 ① 基礎(chǔ) :以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為 基礎(chǔ) ② 手段 :基因修飾或基因合成： 借助計算機輔助設(shè)計、基因定點誘變和重組ＤＮＡ技術(shù) ③ 目的 :對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 ,或制造一種新的蛋白質(zhì) ,以滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。 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) 。 （ 4） 設(shè)計各種處理條件 ， 了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化 ， 包括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響； （ 5） 設(shè)計編碼該蛋白的 基因改造方案 ， 如點突變； （ 6） 分離 、 純化新蛋白 ， 功能檢測 后投入實際使用 。 一級結(jié)構(gòu) (二 )蛋白質(zhì)工程的基本原理 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，專指多肽鏈 中氨基酸（殘基）的排列的序列 （ sequence）。 二級結(jié)構(gòu) (二 )蛋白質(zhì)工程的基本原理 三級結(jié)構(gòu) 四級結(jié)構(gòu) (二 )蛋白質(zhì)工程的基本原理 １、蛋白質(zhì)工程的原理 （ 1）了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 方法：自動化測序快速測定 大量蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)用 Ｘ射線晶 體衍射法 測定三維空間結(jié)構(gòu)，用 核磁共振法 了解其構(gòu)象。 （ 2）改造類型 ：大改、中改和小改。 大改： 根據(jù)氨基酸性質(zhì)和特點，設(shè)計并制造出自然界不存在的 全新 蛋白質(zhì) ，使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能。 中改： 是指蛋白質(zhì)分子中替代 某一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域。 小改： 通過基因工程中的定點誘變技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)的性 質(zhì)和功能。（定點誘變技術(shù)是改變蛋白質(zhì)的核心技術(shù)之一。） (二 )蛋白質(zhì)工程的基本原理 基因定點誘變技術(shù)的理解 (蘇教版 ) 項目 內(nèi)容 條件 原料 酶 引物 能量 ＡＴＰ 操作方法