1、第四節 基因工程的發展前景v提高農作物光能利用率的方法有：提高農作物光能利用率的方法有： 1 1、控制光照；、控制光照； 2 2、控制溫度；、控制溫度； 3 3、提供適量的二氧化碳；、提供適量的二氧化碳； 4 4、提供適量的水分、提供適量的水分二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶，加氧酶， co2的固定階段的固定階段反應是在反應是在二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶催化下催化下完成完成,提高提高羧化酶活性羧化酶活性,降低加氧酶活性降低加氧酶活性.在基因工程方面的最新嘗試在基因工程方面的最新嘗試光合作用光合作用1)、氮是構成、氮是構成蛋白質蛋白質的主要成分，的主要成分，2)、等都含有氮

2、等都含有氮 所以氮為所以氮為基本生命元素基本生命元素，必須不斷補充必須不斷補充主要是主要是無機態氮無機態氮，即，即銨態氮銨態氮和和硝態氮硝態氮，也可，也可以吸收利用以吸收利用有機態氮有機態氮，如，如尿素尿素等。等。 如荷蘭的如荷蘭的genpharm公司用公司用轉基因牛生產乳鐵蛋轉基因牛生產乳鐵蛋白，預計每年從牛奶白，預計每年從牛奶生產出來營養奶粉的生產出來營養奶粉的銷售額是銷售額是50億美元。億美元。蛋白質工程崛起的緣由蛋白質工程崛起的緣由v1 1、基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋、基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質。白質。v2 2、天然蛋白質不一定完全符合人類的需要。、天然

3、蛋白質不一定完全符合人類的需要。v生產符合人們需要的并非自然界已存在的蛋白質。生產符合人們需要的并非自然界已存在的蛋白質。v對天然的蛋白質進行改造，你認為應對天然的蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現？通過對基因的操作來實現？蛋白質工程流程圖：蛋白質工程流程圖：預期預期功能功能dna合成合成分子分子設計設計蛋白質蛋白質三維結構三維結構氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈基因基因dnadnamrnamrna生物生物功能功能轉錄轉錄翻譯翻譯折疊折疊蛋白質工程蛋白質工程:通過基因修飾或基因合成，通過基因修飾或基因合成，對現對現有蛋

4、白質進行改造有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，或制造一種新的蛋白質，中心法則v在基因工程中，科學家常用細菌、酵母菌等微在基因工程中，科學家常用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因是生物作為受體細胞，原因是v a.結構簡單，操作方便結構簡單，操作方便 b.遺傳物質含量少遺傳物質含量少 vc. 繁殖速度快繁殖速度快 d.性狀穩定，變異少性狀穩定，變異少v1976年，美國的年，美國的h.boyer教授首次將人的生長抑教授首次將人的生長抑制素釋放因子的基因轉移到大腸桿菌，并獲得表制素釋放因子的基因轉移到大腸桿菌，并獲得表達，此文中的達，此文中的“表達表達”是指該基因在大腸桿菌是指該基因在大腸桿

5、菌 va能進行能進行dna復制復制 b能傳遞給細菌后代能傳遞給細菌后代vc能合成生長抑制素釋放因子能合成生長抑制素釋放因子 d能合成人能合成人的生長素的生長素cc例：分析表例：分析表t4溶菌酶的修飾溶菌酶的修飾結果，說明修飾的目的。結果，說明修飾的目的。酶酶半胱氨酸的位置和數目半胱氨酸的位置和數目 二硫鍵二硫鍵數目數目 相對活相對活性性熱穩定熱穩定性性 野生型野生型t4t4溶菌酶溶菌酶突變酶突變酶a a突變酶突變酶b b突變酶突變酶c c突變酶突變酶d d突變酶突變酶e e突變酶突變酶f f cys54,cys97cys54,cys97cyscys，cys97cys97cys9cys9，cys

6、164cys164cys21cys21，cys142cys142cys3cys3，cys9cys9，cys97cys97，cys164cys164cys9cys9，cys21cys21，cys164cys164， cys142cys142cyscys，cys9cys9，cys21cys21，cys97cys97，cys142cys142，cys164cys164 無無1 11 11 12 22 23 3 1001001961961061060 095950 00 0 41.941.946.746.748.348.352.952.957.657.658.958.965.5 65.5 t4溶菌酶及

7、其溶菌酶及其6個突變體的性質個突變體的性質 t4溶菌酶的修飾屬于氨基酸置換修飾。如表所示，人們通過定點誘變產生突變型的t4溶菌酶，再進行酶活性的測定，實驗結果表明，有二硫鍵存在時，酶的熱穩定性升高，二硫鍵越多酶就越穩定。 目的：提高酶的穩定性。目的：提高酶的穩定性。利用已知基因利用已知基因制備探針制備探針(單鏈單鏈dna或或rna)將待測基因經熱處理將待測基因經熱處理成成單鏈單鏈dnadna, ,并擴增并擴增得到大量得到大量dnadna單鏈單鏈探針與突變基因結合形探針與突變基因結合形成特定顏色的成特定顏色的雜交斑雜交斑兩者在一種特兩者在一種特制的尼龍膜上制的尼龍膜上進行進行混合混合2 2、基因

8、診斷、基因診斷dna附著在膜上附著在膜上硝化纖維素硝化纖維素加探針加探針報告基因（含熒光素分子）報告基因（含熒光素分子）變性變性dna雜交雜交（如檢測（如檢測sars病毒等）病毒等）abcd基因診斷的原理：基因診斷的原理： dnadna分子雜交分子雜交 也稱為也稱為dnadna診斷診斷或或基因探針技術基因探針技術，即在，即在dnadna水平分析檢測某一基因，從而對特定水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。的疾病進行診斷。 探針制備：探針制備：放射性同位素放射性同位素( (如如3232p)p)、熒光、熒光分子分子等標記的等標記的dnadna分子；分子； 原原 理：利用理：利用dnadn

9、a分子雜交原理分子雜交原理v在藥品生產中，有些藥品如干擾素，白細胞介素，在藥品生產中，有些藥品如干擾素，白細胞介素，凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細胞或凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細胞或血液中提取的，由于受原料來源限制，價價十分昂血液中提取的，由于受原料來源限制，價價十分昂貴，而且產量低，臨床供應明顯不足。自貴，而且產量低，臨床供應明顯不足。自70年代遺年代遺傳工程發展起來以后，人們逐步地在人體內發現了傳工程發展起來以后，人們逐步地在人體內發現了相應的目的基因，使之與質粒形成重組相應的目的基因，使之與質粒形成重組dna，并以，并以重組重組dna引入大腸桿菌，最后利用這些工程菌

10、，可引入大腸桿菌，最后利用這些工程菌，可以高效率地生產出上述各種高質量低成本的藥品，以高效率地生產出上述各種高質量低成本的藥品，請分析回答：請分析回答：v（ 1 ） 在 基 因 工 程 中 ， 質 粒 是 一 種 最 常 用） 在 基 因 工 程 中 ， 質 粒 是 一 種 最 常 用的的 ，它廣泛地存在于細菌細胞中，是，它廣泛地存在于細菌細胞中，是一種很小的環狀一種很小的環狀 分子。分子。v（2）在用目的基因與質粒形成重組）在用目的基因與質粒形成重組dna過程中，過程中，一般要用到的工具酶是一般要用到的工具酶是 和和 。運載體，運載體， dna限制性核酸內切酶切限制性核酸內切酶切 dna連接

11、酶連接酶v在藥品生產中，有些藥品如干擾素，白細胞介素，在藥品生產中，有些藥品如干擾素，白細胞介素，凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細胞或凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細胞或血液中提取的，由于受原料來源限制，價價十分昂血液中提取的，由于受原料來源限制，價價十分昂貴，而且產量低，臨床供應明顯不足。自貴，而且產量低，臨床供應明顯不足。自70年代遺年代遺傳工程發展起來以后，人們逐步地在人體內發現了傳工程發展起來以后，人們逐步地在人體內發現了相應的目的基因，使之與質粒形成重組相應的目的基因，使之與質粒形成重組dna，并以，并以重組重組dna引入大腸桿菌，最后利用這些工程菌，可引入大腸桿菌，

12、最后利用這些工程菌，可以高效率地生產出上述各種高質量低成本的藥品，以高效率地生產出上述各種高質量低成本的藥品，請分析回答：請分析回答：v（3）將含有）將含有“某激素基因某激素基因”的質粒導入細菌細胞的質粒導入細菌細胞后，能在細菌細胞內直接合成后，能在細菌細胞內直接合成“某激素某激素”，則該激，則該激素在細菌體內的合成包括素在細菌體內的合成包括 和和 兩個兩個階段。階段。v（4）在將質粒導入細菌時，一般要用）在將質粒導入細菌時，一般要用 處理細處理細菌，以增大菌，以增大 。 轉錄轉錄 翻譯翻譯 cacl2細菌細胞細胞壁的通透性。細菌細胞細胞壁的通透性。乙肝疫苗v1980年，法國科學家首先用基因工程方法，在細菌和小鼠細胞中誘導產生乙肝病毒的蛋白質，并且證明該蛋白質具有免疫原性。v1982年，乙肝疫苗首次在美國面世，但由于是從人攜帶者的血液中分離出的病毒經滅活后作為疫苗，因而受到血液的來源和技術的限制。制成的疫苗數量少、價格昂貴、難于推廣。并且由于血源制品，安全上沒有保障。為避免受愛滋病毒的污染，有些國家已經禁止使用乙肝血源性疫苗。v目前主要采用基因工程的方法獲得疫苗。目前所用的疫苗主要指：美國和日本等國采用的將重組dna導入酵母，有酵母菌產生乙肝抗原而制成疫苗，另