【正文】 為 基礎(chǔ) ② 手段 :基因修飾或基因合成： 借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)誘變和重組ＤＮＡ技術(shù) ③ 目的 :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) ,以滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。 （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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)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)。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。 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。 （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)。 環(huán)境污染治理 基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。 （四）基因診斷和基因治療 基因治療 環(huán)境監(jiān)測(cè) 基因工程做成的 DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。 即通過產(chǎn)生的 mRNA分子，與病變基因產(chǎn)生的 mRNA進(jìn)行互補(bǔ) ，來阻斷蛋白質(zhì)合成。 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(dá)產(chǎn)物。 體外基因治療： 體內(nèi)基因治療： 從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)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(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)， 最后重新輸入患者體內(nèi)。 通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的 DNA信息。 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(biāo)準(zhǔn)圖譜。 （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(dá)的菌類細(xì)胞株系。 用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 目的基因： 生長(zhǎng)激素基因 （二）動(dòng)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(yíng)養(yǎng)不變的情況下，乳糖含量大大降低。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。淘汰無變化的個(gè)體，保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。這樣，處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測(cè)出來。 ? 所以要對(duì)受體細(xì)胞作怎樣的處理？ 對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測(cè) ? 怎樣進(jìn)行檢測(cè)？ DNA分子雜交示意圖 采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的 DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。 啟動(dòng)子 終止子 標(biāo)記基因 質(zhì)粒 DNA分子 一個(gè)切口 兩個(gè)黏性末端 兩個(gè)切口 獲得目的基因 DNA連接酶 重組 DNA分子（重組質(zhì)粒） 限制酶處理 同一種 : （二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建 —— 核心 ： 復(fù)制原點(diǎn) +目的基因 +啟動(dòng)子 +終止子 +標(biāo)記基因 （二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建 —— 核心 啟動(dòng)子： 位于基因的首端的一段特殊的 DNA片斷，它是 RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出 mRNA，最終獲得蛋白質(zhì) 終止子： 位于基因的尾端的一段特殊 的 DNA片斷，能終止 mRNA的轉(zhuǎn)錄 標(biāo)記基因 的作用是為了鑒別受體細(xì)胞 中是否含有目的基因，從而將有目的 基因的細(xì)胞篩選出來 (三 )將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 轉(zhuǎn)化 —— 方法 將目的基因?qū)? 植物細(xì)胞 將目的基因?qū)? 動(dòng)物細(xì)胞 將目的基因?qū)? 微生物細(xì)胞 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 基因槍法 花粉管通道法 —— 顯微注射法 —— 感受態(tài)細(xì)胞 目的基因進(jìn)入 _________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持 _____和 _____的過程 受體細(xì)胞 穩(wěn)定 表達(dá) (三 )將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法： 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 （ 1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 基因槍法 花粉管通道法 農(nóng)桿菌介紹 : Ti質(zhì)粒 上有 TDNA, 稱為 可轉(zhuǎn)移的 DNA, 它可轉(zhuǎn)移到受體細(xì) 胞 ,并整合到受體細(xì) 胞染色體 DNA上 . 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 (受精卵 ) 顯微注射法 世界上第一例 “ 超級(jí)小鼠 ” 的成功 設(shè)備 :顯微注射儀 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 (三 )將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 原核生物的特點(diǎn)： 繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 等 過程： ① 用 Ca2+ 處理細(xì)胞 ,以增大 細(xì)菌細(xì)胞壁 的通透性 ,使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中 DNA分子的生理狀態(tài) ,這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞 . ② 是將 重組表達(dá)載體 DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合 ,在 一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收 DNA分子 ,完成轉(zhuǎn)化過程 . ③ 目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制 ，由于細(xì)菌繁殖的速度非?？?，在很短的時(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。 _____________切斷目 的基因，使其產(chǎn)生 _____ ____________。 目的基因的 mRNA 雜交雙鏈 (單鏈 RNA/單鏈 DNA) 單鏈 DNA 反轉(zhuǎn)錄酶 DNA聚合酶 雙鏈 DNA (目的基因 ) （ 3）人工合成 根據(jù)已知的氨基酸序列合成 DNA法 ： 根據(jù)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)出相應(yīng)的信使 RNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推測(cè)出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法，以 單核苷酸 為原料合成目的基因。 c、延伸（ 70℃ 75℃ ）： 在 Taq酶的作用下，從引物的 5′ 端 → 3′ 端延伸，合成與模板互補(bǔ)的 ________。 原核細(xì)胞 真核細(xì)胞 不同點(diǎn) 編碼區(qū)是 _____的 編碼區(qū)是間隔的、 _____的 相同點(diǎn) 都由能夠編碼蛋白質(zhì)的 ______和具有調(diào)控作用的 ______區(qū)組成的 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較 思考 編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長(zhǎng)嗎？ 連續(xù) 不連續(xù) 編碼區(qū) 非編碼 二、基因工程基本操作的四個(gè)步驟 目的基因的 獲取 基因表達(dá)載體的 構(gòu)建 將目的基因 導(dǎo)入 受體細(xì)胞 目的基因的 檢測(cè)與鑒定 （一）目的基因的獲取 目的基因主要是指 ______________________ 人們所需要的特定基因 獲取目的基因的常用方法 （ 1）從基因文庫中獲取 （ 2）利用 PCR技術(shù)擴(kuò)增 （ 3）人工合成 未知序列 已知序列 （ 1）從基因文庫中獲取目的基因： 基因文庫 : 將含有某種生物不同基因的許多 DNA片段 ,導(dǎo)入 受體菌的群體 中儲(chǔ)存 ,各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因 ,稱為基因文庫 (gene library) 基因組文庫 : 基因文庫中包含了一種 生物所有的基因 ,這種基因文庫叫做基因組文庫 . 部分基因文庫 : 基因文庫中包含了一種生物的 一部分基因 ,這種基因文庫叫做部分基因文庫 . 基因組文庫和部分基因文庫 (cDNA文庫 )比較 ① 概念： PCR全稱為 _______________，是在生物 ____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù) ③ 條件： _______________________、 _______________、 ___________ 、 __________ 等 前提條件： 。 非編碼序列： 包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子