高三生物基因工程的成果和发展前景PPT教学课件
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这种西红柿上市后将论个出售，每个售价大概在 2元左右。
热点2转基因动物乳腺生产蛋白质药物
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。
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。
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转包录括
翻和译
两个
阶段。
CaCl2
• （菌4，）以在增将大质粒导细入菌细细菌胞时细，胞一。般壁要的用通透性处。理细
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。
• 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，
DNA合成
基因 DNA
转录
mRNA 翻译
氨基酸序列 多肽链
分子 设计
折叠
蛋白质 三维结构
预期 功能
生物 功能
• 1982年，乙肝疫苗首次在美国面世，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。
热稳定 性
41.9 46.7 48.3 52.9 57.6 58.9 65.5
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。
2、基因诊断
利用已知基因 制备探针(单链 DNA或RNA)
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：
•
（ 的
1运）载在体基，因
工程中，质粒是一种最常用 ，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DN因A与质粒形成重组DNA过程中，
一般要用到的工具酶是限制性核和酸内切酶切 。
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
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
第四节 基因工程的发展前景
在基因工程方面的最新尝试 光合作用
• 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.
生物固氮
突变酶C
Cys21，Cys142
突变酶D
Cys3，Cys9，Cys97，Cys164
突变酶E
Cys9，Cys21，Cys164， Cys142
突变酶F
Cys３，Cys9，Cys21，Cys97，
Cys142，Cys164
二硫键 数目
无 1 1 1 2 2 3
相对活 性
100 196 106
0 95 0 0
• 固氮基因工程： 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
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。
中心法则
• ．在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微
• 生A物.结作构为简受单体，细操胞作，方原便因是B.遗传物质含量少C
• C. 繁殖速度快
D.性状稳定，变异少
• 1976年，美国的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
两者在一种特 制的尼龙膜上 进行混合
将待测基因经热处理 成单链DNA,并扩增 得到大量DNA单链
探针与突变基因结合形 成特定颜色的杂交斑
a
DNA
变性
b
DNA杂交
（如检测SARS病毒等）
附着在膜上
c
硝化纤维素
加探针
报告基因（含荧光素分子）
基因诊断的原理：
d
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。
• 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→豆科植物
• 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
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
酶
半胱氨酸的位置和数目
野生型T4溶菌酶 Cys54,Cys97
突wk.baidu.com酶A
Cys３，Cys97
突变酶B
Cys9，Cys164
热点2转基因动物乳腺生产蛋白质药物
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。
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。
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转包录括
翻和译
两个
阶段。
CaCl2
• （菌4，）以在增将大质粒导细入菌细细菌胞时细，胞一。般壁要的用通透性处。理细
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。
• 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，
DNA合成
基因 DNA
转录
mRNA 翻译
氨基酸序列 多肽链
分子 设计
折叠
蛋白质 三维结构
预期 功能
生物 功能
• 1982年，乙肝疫苗首次在美国面世，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。
热稳定 性
41.9 46.7 48.3 52.9 57.6 58.9 65.5
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。
2、基因诊断
利用已知基因 制备探针(单链 DNA或RNA)
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：
•
（ 的
1运）载在体基，因
工程中，质粒是一种最常用 ，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DN因A与质粒形成重组DNA过程中，
一般要用到的工具酶是限制性核和酸内切酶切 。
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
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
第四节 基因工程的发展前景
在基因工程方面的最新尝试 光合作用
• 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.
生物固氮
突变酶C
Cys21，Cys142
突变酶D
Cys3，Cys9，Cys97，Cys164
突变酶E
Cys9，Cys21，Cys164， Cys142
突变酶F
Cys３，Cys9，Cys21，Cys97，
Cys142，Cys164
二硫键 数目
无 1 1 1 2 2 3
相对活 性
100 196 106
0 95 0 0
• 固氮基因工程： 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
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。
中心法则
• ．在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微
• 生A物.结作构为简受单体，细操胞作，方原便因是B.遗传物质含量少C
• C. 繁殖速度快
D.性状稳定，变异少
• 1976年，美国的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
两者在一种特 制的尼龙膜上 进行混合
将待测基因经热处理 成单链DNA,并扩增 得到大量DNA单链
探针与突变基因结合形 成特定颜色的杂交斑
a
DNA
变性
b
DNA杂交
（如检测SARS病毒等）
附着在膜上
c
硝化纤维素
加探针
报告基因（含荧光素分子）
基因诊断的原理：
d
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。
• 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→豆科植物
• 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
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
酶
半胱氨酸的位置和数目
野生型T4溶菌酶 Cys54,Cys97
突wk.baidu.com酶A
Cys３，Cys97
突变酶B
Cys9，Cys164