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1、 基因工程育种与杂交育种、诱变育种基因工程育种与杂交育种、诱变育种比较，有哪些优点？比较，有哪些优点？ 基因工程育种与杂交育种、诱变育种基因工程育种与杂交育种、诱变育种比较，有哪些优点？比较，有哪些优点？杂交育种：杂交育种：周期长，只限于同种生物之间。周期长，只限于同种生物之间。诱变育种：诱变育种：有很大的盲目性。有很大的盲目性。 基因工程育种与杂交育种、诱变育种基因工程育种与杂交育种、诱变育种比较，有哪些优点？比较，有哪些优点？杂交育种：杂交育种：周期长，只限于同种生物之间。周期长，只限于同种生物之间。诱变育种：诱变育种：有很大的盲目性。有很大的盲目性。基因工程：基因工程：周期短，目的性强，
2、能定向改周期短，目的性强，能定向改变生物遗传特性，克服远缘杂交的障碍。变生物遗传特性，克服远缘杂交的障碍。1 1、基因工程主要应用在哪些方面？、基因工程主要应用在哪些方面？2 2、抗虫转基因用到了哪些基因？能抗虫的原理、抗虫转基因用到了哪些基因？能抗虫的原理是什么？是什么？3 3、抗病转基因抵抗什么？用到了哪些基因？、抗病转基因抵抗什么？用到了哪些基因？4 4、抗逆转基因能提高什么？用了哪些基因？、抗逆转基因能提高什么？用了哪些基因？5 5、动物基因工程主要应用于哪些方面？、动物基因工程主要应用于哪些方面？6 6、什么是生物反应器？受体细胞是什么？、什么是生物反应器？受体细胞是什么？7 7、什
3、么是、什么是“工程菌工程菌”？基因工程药物有哪些种？基因工程药物有哪些种类？类？8 8、什么是基因治疗？分几种类型？分别如何操、什么是基因治疗？分几种类型？分别如何操作？作？1990年年7月，美国国家卫生研究所月，美国国家卫生研究所首次批准首次批准SCID基因治疗方案。基因治疗方案。9月，一月，一个年仅个年仅4岁的小女孩岁的小女孩艾姗蒂艾姗蒂接受基因治接受基因治疗并取得成功。疗并取得成功。腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶(ADA)基因基因严重联合免疫缺陷症严重联合免疫缺陷症(SCID)缺陷缺陷基因治疗基因治疗正常正常ADA基因基因ADA基因整合基因整合到病毒核酸上到病毒核酸上感染使感染使ADA基因进入基因
4、进入T淋淋巴细胞巴细胞培养培养T淋巴细胞淋巴细胞,ADA基因整合到细胞的染基因整合到细胞的染色体上色体上转基因转基因T淋巴细胞回淋巴细胞回输到体内骨髓组织里输到体内骨髓组织里病人病人分离得到分离得到T淋巴细胞淋巴细胞活动活动1.描述基因工程的操作步骤。描述基因工程的操作步骤。活动活动1.描述基因工程的操作步骤。描述基因工程的操作步骤。目的基因的获取、基因表达载体的目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。基因的检测与鉴定。活动活动1.描述基因工程的操作步骤。描述基因工程的操作步骤。目的基因的获取、基因表达载体的目的基因的
5、获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。基因的检测与鉴定。2.讨论基因工程产生的蛋白质的特点。讨论基因工程产生的蛋白质的特点。活动活动1.描述基因工程的操作步骤。描述基因工程的操作步骤。目的基因的获取、基因表达载体的目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。基因的检测与鉴定。2.讨论基因工程产生的蛋白质的特点。讨论基因工程产生的蛋白质的特点。基因工程在原则上只能生产自然界基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。已存在的蛋白质。一、蛋白质工程崛起的缘由
6、一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由天然蛋白质是生物在长期进化过天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。符合人类生产和生活的需要。二、蛋白质工程的概念二、蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白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，以质进行改造或制造一
7、种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。满足人类对生产和生活的需求。二、蛋白质工程的概念二、蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白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，以质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。满足人类对生产和生活的需求。前提：前提：原理：原理：目的：目的：二、蛋白质工程的概念二、蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作
8、为基础，构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白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，以质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。满足人类对生产和生活的需求。前提：前提：原理：原理：目的：目的：了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能二、蛋白质工程的概念二、蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白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，以质进行改造
9、或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。满足人类对生产和生活的需求。前提：前提：原理：原理：目的：目的：了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能改造基因改造基因(基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成)二、蛋白质工程的概念二、蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白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，以质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。满足人类对生产和生活的需求。前提：前提：原理：原
10、理：目的：目的：了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能改造基因改造基因(基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成)定向改造或制造蛋白质定向改造或制造蛋白质二、蛋白质工程的概念二、蛋白质工程的概念三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理预预期期功功能能三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能分子分子设计设计三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理氨氨基基酸酸序序列列多多肽肽链链蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能分子分子设计设计
11、三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理氨氨基基酸酸序序列列多多肽肽链链蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能DNA合成合成分子分子设计设计三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理基基因因DNA氨氨基基酸酸序序列列多多肽肽链链蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能DNA合成合成分子分子设计设计三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理基基因因DNA氨氨基基酸酸序序列列多多肽肽链链蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能转转录录DNA合成合成分子分子设计设计三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理mRNA基基因因DNA氨氨基基酸酸序序列列多多肽肽链链
12、蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能转转录录翻翻译译DNA合成合成分子分子设计设计三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理mRNA基基因因DNA氨氨基基酸酸序序列列多多肽肽链链蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能转转录录翻翻译译折折叠叠DNA合成合成分子分子设计设计三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理mRNA基基因因DNA氨氨基基酸酸序序列列多多肽肽链链蛋蛋白白质质三三维维结结构构预预期期功功能能生生物物功功能能转转录录翻翻译译折折叠叠DNA合成合成分子分子设计设计三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理mRNA某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的
13、一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-丙氨酸：丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG色氨酸：色氨酸：UGG赖氨酸：赖氨酸：AAA、AAG甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUU、UUC讨论：讨论：1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。请把相应的碱基序列写出来。讨论：讨论：1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧怎样得出决定这一
14、段肽链的脱氧核苷酸序列？核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。请把相应的碱基序列写出来。首先应该根据首先应该根据三联密码子三联密码子推出推出mRNA序列为：序列为：GCU（或（或C或或A或或G）UGGAAA（或（或G）AUGUUU（或（或C）再根据再根据碱基互补配对规律碱基互补配对规律推出脱氧推出脱氧核苷酸序列：核苷酸序列：CGA（或（或G或或T或或C）ACCTTT（或（或C）TACAAA（或（或G）。）。2.确定目的基因的碱基序列后，怎确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（样才能合成或改造目的基因（DNA）？）？2.确定目的基因的碱基序列后，怎确定目的基因的碱基序列后，怎样才
15、能合成或改造目的基因（样才能合成或改造目的基因（DNA）？）？根据人类的需要改造它，通过人根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。工合成的方法或从基因库中获取。蛋白质工程的实质蛋白质工程的实质蛋白质工程的实质蛋白质工程的实质对编码蛋白质的基因进行改造对编码蛋白质的基因进行改造四、蛋白质工程的进展和前景四、蛋白质工程的进展和前景胰岛素改造胰岛素改造天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰
16、岛素这是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。效胰岛素已通过临床实验。1.蛋白质工程中直接需要进行操蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）作的对象是（）A.氨基酸结构氨基酸结构B.蛋白质空间结构蛋白质空间结构C.肽链结构肽链结构D.基因结构基因结构练习：练习：1.蛋白质工程中直接需要进行操蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）作的对象是（）A.氨基酸结构氨基酸结构B.蛋白质空间结构蛋白质空间结构
17、C.肽链结构肽链结构D.基因结构基因结构练习：练习：D2.下列关于蛋白质工程的说法错误的下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）是（）A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要的结构，使之更加符合人类的需要B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结质分子直接进行操作，定向改变分子的结构构C.蛋白质工程能产生出自然界中不曾蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子存在过的新型蛋白质分子D.蛋白质工程与基因工程密不可分，蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程又被称为第二
18、代基因工程2.下列关于蛋白质工程的说法错误的下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）是（）A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要的结构，使之更加符合人类的需要B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结质分子直接进行操作，定向改变分子的结构构C.蛋白质工程能产生出自然界中不曾蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子存在过的新型蛋白质分子D.蛋白质工程与基因工程密不可分，蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程又被称为第二代基因工程B3.以下关于蛋白质工程的说法正以
19、下关于蛋白质工程的说法正确的是（）确的是（）A.蛋白质工程以基因工程为基础蛋白质工程以基因工程为基础B.蛋白质工程就是酶工程的延伸蛋白质工程就是酶工程的延伸C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造白质进行改造D.蛋白质工程只能生产天然的蛋蛋白质工程只能生产天然的蛋白质白质3.以下关于蛋白质工程的说法正以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）确的是（）A.蛋白质工程以基因工程为基础蛋白质工程以基因工程为基础B.蛋白质工程就是酶工程的延伸蛋白质工程就是酶工程的延伸C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造白质进行改造D.蛋白质工程只能生产天然的蛋蛋
20、白质工程只能生产天然的蛋白质白质A4.蛋白质工程的基本流程正确的是蛋白质工程的基本流程正确的是（）（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNA合成合成预期蛋白质功能预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A.B.C.D.4.蛋白质工程的基本流程正确的是蛋白质工程的基本流程正确的是（）（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNA合成合成预期蛋白质功能预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A.B.C.D.C5.蛋白质工程是在基因工程基础蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其上，延伸出来的第二代基因
21、工程，其结果产生的蛋白质是（）结果产生的蛋白质是（）A.氨基酸种类增多氨基酸种类增多B.氨基酸种类减少氨基酸种类减少C.仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质D.可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质5.蛋白质工程是在基因工程基础蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其上，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）结果产生的蛋白质是（）A.氨基酸种类增多氨基酸种类增多B.氨基酸种类减少氨基酸种类减少C.仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质D.可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质D1.你知道人类蛋白质组计划吗？它你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么
22、关系？我国科学家与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？承担了什么任务？旁栏思考题旁栏思考题人类蛋白质组计划是继人类基因组计人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然领域一项重大划之后，生命科学乃至自然领域一项重大的科学命题。的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。组织宣告成立。2003年，该组织正式提出年，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质人类肝脏蛋白质组计划组计划”；另一项是以美国科学家牵头的；另一项是以美国科学家牵头的“人类
23、血浆蛋白质组计划人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。人类蛋白质组计划的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划人类肝脏蛋白质组计划”是国际是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科研协作计划，家第一次领衔重大国际科研协作计划，总部设在北京。它的科学目标是揭示并总部设在北京。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。的科学基础
24、。随后，相继启动了由德国、瑞士、随后，相继启动了由德国、瑞士、英国、加拿大和日本等国牵头的各类蛋英国、加拿大和日本等国牵头的各类蛋白质组计划。人类蛋白质组计划的深入白质组计划。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。论支持。2.对天然蛋白质进行改造，你认为对天然蛋白质进行改造，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？通过对基因的操作来实现？答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下对天然蛋白质改造，主要原因如下（1）任何
25、一种天然蛋白质都是由基）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造。即使改造成功，如果对蛋白质直接改造。即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质直）对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。接进行改造要容易操作，难度要小得多。能不能根据人类需要的蛋白质的能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中
26、，让细菌生产人类所需要的蛋细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？白质食品呢？异想天开异想天开理论讲可以，但目前还没有真正成功理论讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。么危害也是人们所担心的。
