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1、第四节 基因工程的发展前景,提高农作物光能利用率的方法有：1、控制光照；2、控制温度；3、提供适量的二氧化碳；4、提供适量的水分,二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶， CO2的固定阶段反应是在二磷酸核酮糖羧化酶催化下完成,提高羧化酶活性,降低加氧酶活性.,在基因工程方面的最新尝试 光合作用,生物固氮,氮在植物体中的作用,1)、氮是构成蛋白质的主要成分， 2)、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素等都含有氮所以氮为基本生命元素，必须不断补充,植物体氮吸收的形式：,主要是无机态氮，即铵态氮和硝态氮，也可以吸收利用有机态氮，如尿素等。,生物固氮,什么叫做生物固氮？,固氮微生物将N2还原为含N化合物的过程。,根瘤菌豆科植
2、物,将固氮细菌体内的固氮基因转移到非豆科粮食作物的细胞内，让非豆科粮食作物的细胞内合成出固氮酶并且固氮,固氮基因工程：,生物反应器,利用转基因的植物和动物来生产蛋白质药物或疫苗,热点1植物生产疫苗 2001-6中国农科院经过十年研究，培育出的抗乙肝西红柿顺利通过前三个阶段的测试 抗乙肝西红柿与普通西红柿口感一样，对人体没有任何毒副作用。食用抗乙肝西红柿，虽不能治愈乙肝，但一年只吃几个，就完全能代替注射乙肝疫苗。 这种西红柿上市后将论个出售，每个售价大概在2元左右。,如荷兰的GenPharm公司用转基因牛生产乳铁蛋白，预计每年从牛奶生产出来营养奶粉的销售额是50亿美元。,热点2转基因动物乳腺生产
3、蛋白质药物,蛋白质工程崛起的缘由,1、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 2、天然蛋白质不一定完全符合人类的需要。 生产符合人们需要的并非自然界已存在的蛋白质。,对天然的蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？,蛋白质工程流程图：,蛋白质 三维结构,氨基酸序列 多肽链,基因 DNA,mRNA,蛋白质工程:通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，,中心法则,在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是A.结构简单，操作方便 B.遗传物质含量少 C. 繁殖速度快 D.性状稳定，变异少1976年，美国
4、的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌 A能进行DNA复制 B能传递给细菌后代 C能合成生长抑制素释放因子 D能合成人的生长素,C,C,例：分析表T4溶菌酶的修饰结果，说明修饰的目的。,T4溶菌酶及其6个突变体的性质,T4溶菌酶的修饰属于氨基酸置换修饰。如表所示，人们通过定点诱变产生突变型的T4溶菌酶，再进行酶活性的测定，实验结果表明，有二硫键存在时，酶的热稳定性升高，二硫键越多酶就越稳定。,目的：提高酶的稳定性。,利用已知基因制备探针(单链DNA或RNA),将待测基因经热处理成单链DNA,并扩增得到大量DNA单链
5、,探针与突变基因结合形成特定颜色的杂交斑,两者在一种特制的尼龙膜上进行混合,2、基因诊断,DNA,附着在膜上,硝化纤维素,加探针,报告基因（含荧光素分子）,变性,DNA杂交 （如检测SARS病毒等）,a,b,c,d,基因诊断的原理： DNA分子杂交,基因诊断：,也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原 理：利用DNA分子杂交原理,在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂贵，而且产量低，临床
6、供应明显不足。自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答： （1）在基因工程中，质粒是一种最常用的 ，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状 分子。 （2）在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是 和 。,运载体，DNA,限制性核酸内切酶切 DNA连接酶,在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂贵，而且产量低，临床供应明显
7、不足。自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答： （3）将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括 和 两个阶段。 （4）在将质粒导入细菌时，一般要用 处理细菌，以增大 。,转录 翻译,CaCl2 细菌细胞细胞壁的通透性。,乙肝疫苗,1980年，法国科学家首先用基因工程方法，在细菌和小鼠细胞中诱导产生乙肝病毒的蛋白质，并且证明该蛋白质具有免疫原性。 1982年，乙肝疫苗首次
8、在美国面世，但由于是从人携带者的血液中分离出的病毒经灭活后作为疫苗，因而受到血液的来源和技术的限制。制成的疫苗数量少、价格昂贵、难于推广。并且由于血源制品，安全上没有保障。为避免受爱滋病毒的污染，有些国家已经禁止使用乙肝血源性疫苗。 目前主要采用基因工程的方法获得疫苗。目前所用的疫苗主要指：美国和日本等国采用的将重组DNA导入酵母，有酵母菌产生乙肝抗原而制成疫苗，另一种是以色列等国采用的，将重组DNA导入仓鼠细胞中，有仓鼠细胞产生疫苗。,1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,在经济效益方面，应用转基因动物乳腺生物反应器技术来制造基因药物也是一种可以获取巨额经济利润的新型产业。英国罗斯林研究所研制成功的转基因羊，其乳汁中含有a,1抗胰蛋白酶，可治疗肺气肿病。这种病在北美比较常见，病人以前只能依赖于注射人的a,1抗胰蛋白酶做替代疗法， 价格昂贵，而现在用转基因羊来生产，每升这种羊奶可售6000美元。,
