专题一基因工程课件

专题一基因工程一基因工程早期基早期基早期基早期基础础理理理理论论1859年达尔文提出生物进化论基基基基础础理理理理论论和技和技和技和技术发术发展催生了基因工程展催生了基因工程展催生了基因工程展催生了基因工程1900年孟德尔基因分离定律和自由组合定律的再度提出1910年摩尔根证明基因在染色体上，并提出基因的连锁互换定律1944年艾弗里证明DNA是遗传物质DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体后期基后期基后期基后期基础础理理理理论论1953年沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型1958年梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制1958年克里克等提出中心法则转录翻翻译逆逆转录1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的 遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明技技技技术发术发明明明明1967年基因转移载体的发现1970年工具酶的发现1965年氨基酸测序和1977年DNA测序技术的发明1972年DNA体外重组的实现1973年重组DNA表达实验的成功1980年第一例转基因动物和1983年第一例转基因 植物问世1988年PCR技术的发明 按照人们的愿望，在DNA分子水平上进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。一、基因工程的概念一、基因工程的概念一、基因工程的概念一、基因工程的概念DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的新生物类型和产品剪切 拼接 导入 表达基因重组一、基因工程的概念一、基因工程的概念一、基因工程的概念一、基因工程的概念 1.1.什么叫基因？什么叫基因？思考思考讨论3.3.遗传信息是如何表达的？信息是如何表达的？2.2.基因、基因、DNADNA、染色体、染色体之之间是怎是怎样的关系？的关系？非非编码区区非非编码区区编码区区与与RNARNA聚合聚合酶结合位点合位点不能不能转录为信使信使RNARNA不能不能转录为信使信使RNARNA能能转录为信使信使RNARNA原核原核原核原核细细胞基因胞基因胞基因胞基因结结构示意构示意构示意构示意图图非非编码区区编码区区非非编码区区与与RNARNA聚合聚合酶结合位点合位点外外显子子内含子内含子真核真核真核真核细细胞基因胞基因胞基因胞基因结结构示意构示意构示意构示意图图棉花棉花棉花棉花细细胞胞胞胞(不能抗虫不能抗虫)抗虫基因抗虫基因抗虫基因抗虫基因转转基因抗虫棉基因抗虫棉基因抗虫棉基因抗虫棉(能抗虫能抗虫)苏苏云金芽云金芽云金芽云金芽孢孢杆菌杆菌杆菌杆菌培育培育培育培育转转基因抗虫棉的基因抗虫棉的基因抗虫棉的基因抗虫棉的简简要要要要过过程程程程主要来源于原核生物属名头字母+种名头2字母现已从300微生物中分离出约4000种限制酶1.1.分子手分子手分子手分子手术术刀刀刀刀 限制限制限制限制酶酶识别双双链DNADNA分子中分子中特定核苷酸序列特定核苷酸序列切割特定序列中的切割特定序列中的特定位点特定位点专一性一性限制限制限制限制酶酶作用的化学作用的化学作用的化学作用的化学键键E.coli DNA连接酶T4 DNA连接酶只作用于 末端主要作用于 末端，还可作用于 末端DNA片段磷酸二酯键黏性平黏性通过形成新的磷酸二酯键，形成重组DNA2.2.分子分子分子分子缝缝合合合合针针DNADNA连连接接接接酶酶DNA1CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT DNA2GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重重组DNADNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG 由于切割后的载体和目的基因具有相同的末端，故重组DNA存在3中可能连接。即 、。重组DNA一定是载体-目的基因连接吗？载体-目的基因载体-载体目的基因-目的基因DNADNA连连接接接接酶连酶连接重接重接重接重组组DNADNA分子分子分子分子能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；目的基因怎样才能在受体细胞分裂时不被丢失从而稳定地存在于子细胞内，同时获得更多所需要的产品呢？将外源基因送入受体细胞 具有特殊的标记基因，便于进行筛选；质粒、噬菌体和动植物病毒存在于细菌及酵母菌等微生物中，核DNA以外能自我复制的小型环状DNA分子对受体细胞无害具有多个限制酶切点，以便与外源基因插入其中；载体能对受体细胞有害吗？载体怎样才能具有能连接不同目的基因的潜能呢？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？3.3.分子运分子运分子运分子运输车输车载载体体体体载载体体体体三大工具三大工具分子手分子手术刀刀限制性内切限制性内切酶分子分子缝合合针DNADNA连接接酶分子运分子运输车运运载体体小小小小节节：基因工程的原理：基因工程的原理：基因工程的原理：基因工程的原理如如图，就下列与核酸相关，就下列与核酸相关酶的作用机理填空：的作用机理填空：限制限制酶 解旋解旋酶 DNADNA连接接酶 DNADNA聚合聚合酶 RNARNA聚合聚合酶baA.切断a处的酶为_B.连接a处的酶为_C.切断b处的酶为_D.连接b处的酶为_无练习练习：目的基因的目的基因的获取取基因表达基因表达载体的构建体的构建目的基因目的基因导入受体入受体细胞胞目的基因的目的基因的检测与与鉴定定有了目的基因，我有了目的基因，我们才能才能赋予一种生物予一种生物以另一种生物的以另一种生物的遗传特性。特性。使目的基因在受体使目的基因在受体细胞中胞中稳定存在，并定存在，并可可进行行遗传、表达和、表达和发挥作用作用 载体体进入受体入受体细胞胞稳定表达，才能定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的一种生物的基因在另一种生物中的转化。化。才能确定目的基因是否真正在受体才能确定目的基因是否真正在受体细胞胞中中稳定定遗传和正确表达。和正确表达。基因工程基本操作的四个步基因工程基本操作的四个步基因工程基本操作的四个步基因工程基本操作的四个步骤骤1 12 23 34 4（一）目的基因主要是（一）目的基因主要是_。编码蛋白蛋白质的的结构基因构基因（二）（二）获取目的基因的常用方法有哪些取目的基因的常用方法有哪些?1 1、从基因文、从基因文库中中获取取2 2、利用、利用PCRPCR技技术扩增增3 3、人工合成、人工合成一、目的基因的一、目的基因的一、目的基因的一、目的基因的获获取取取取1.1.基因文基因文库：概念：概念见P9P92.2.基因文基因文库的分的分类:按外源按外源DNADNA片段的来源分片段的来源分类种种类基因基因组DNA文文库：含有一种生物的全部基因：含有一种生物的全部基因部分基因文部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，：只包含了一种生物的部分基因，如：如：cDNA文文库3.3.基因文基因文库的目的的目的为了在不知目的基因序列的情况下，便于了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。得所需的目的基因。4.4.获取目的基因的根据：取目的基因的根据：见课本本P9（一）从基因文（一）从基因文（一）从基因文（一）从基因文库库中直接中直接中直接中直接获获取取取取提取某种生物的全部提取某种生物的全部DNADNA限制限制酶切切一定大小的一定大小的DNADNA片段片段与与载体体连接接导入受体菌中入受体菌中储存存基因基因组文文库5.5.基因文基因文库的构建方法的构建方法（1 1）直接分离法）直接分离法(鸟枪法法)基因基因基因基因组组DNADNADNADNA基因重基因重基因重基因重组组转转化化化化细细菌菌菌菌体外包装体外包装体外包装体外包装某种生物的某种生物的单链mRNAmRNA单链互互补DNADNA双双链cDNAcDNA片段片段导入受体菌中入受体菌中储存存与与载体体连接接cDNAcDNA文文库逆逆转录酶DNADNA聚合聚合酶（2 2）反）反转录法：法：cDNAcDNA的合成的合成mRNAmRNA基因重基因重组组反反转录酶转录酶cDNAcDNA 1.1.概念：概念：PCRPCR全称全称为_，是一，是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技的核酸合成技术。聚合聚合酶链式反式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段2.2.原理：原理：DNADNA复制复制（二）利用（二）利用（二）利用（二）利用PCRPCR技技技技术扩术扩增目的基因增目的基因增目的基因增目的基因四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸(dNTP)(dNTP)一一对引物：引物：热稳定定DNADNA聚合聚合酶(Taq(Taq酶）模板模板DNA(DNA(含有目的基因含有目的基因 )3.3.条件：条件：条件：条件：一一对寡核苷酸序列：与目的基因的起始段互寡核苷酸序列：与目的基因的起始段互补一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。一序列合成引物。4.4.前提：前提：前提：前提：5.5.过过程程程程a a、变性（性（90-9590-95）：双）：双链DNADNA模板模板 在在热作用下，作用下，_断裂，形成断裂，形成_b b、退火（、退火（复性复性55-6555-65）：系）：系统温度降低，引温度降低，引 物与物与DNADNA模板模板结合，形成局部合，形成局部_。c c、延伸（、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，的作用下，合成与模板互合成与模板互补的的_。氢键单链DNADNA双双链DNADNA链PCRPCR技技技技术扩术扩增与增与增与增与DNADNA复制的比复制的比复制的比复制的比较较碱基互碱基互补配配对四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸模板、能量、模板、能量、酶DNA在高温下在高温下变性解旋性解旋解旋解旋酶催化催化体外复制体外复制细胞核内胞核内热稳定的定的DNA聚合聚合酶细胞内的胞内的DNA聚合聚合酶大量的大量的DNA片段片段形成整个形成整个DNA分子分子目的基因的目的基因的目的基因的目的基因的mRNAmRNAmRNAmRNA单链单链DNADNADNADNA(cDNA(cDNA）双双双双链链DNADNADNADNA(即目的基因即目的基因即目的基因即目的基因)反反反反转录转录合成合成合成合成1.1.反反反反转录转录法：法：法：法：以目的基因以目的基因转录成的信使成的信使RNARNA为模板，反模板，反转录成成互互补的的单链DNADNA，然后在，然后在酶的作用下合成双的作用下合成双链DNADNA，从而从而获得所需的基因。得所需的基因。蛋白蛋白质质的氨基的氨基酸序列酸序列mRNAmRNA的核苷酸的核苷酸序列序列结结构基因的核苷酸构基因的核苷酸序列序列目的基因目的基因推推测测推推测测化学合成化学合成2.2.根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNADNA法法法法 ：（三）人工合成的目的基因（三）人工合成的目的基因（三）人工合成的目的基因（三）人工合成的目的基因1.目的：目的：所需物所需物质：使目的基因在受体使目的基因在受体细胞中胞中稳定存在，并且可以定存在，并且可以遗传给下一代，同下一代，同时使目的基因能使目的基因能够表达和表达和发挥作用。作用。二、基因表达二、基因表达二、基因表达二、基因表达载载体的构建体的构建体的构建体的构建2.基因表达基因表达载体的体的组成：成：复制原点复制原点+目的基因目的基因+启启动子子+终止子止子+标记基因基因（一）（一）转化：化：（二）方法（二）方法将目的基因将目的基因导入入植物植物细胞胞将目的基因将目的基因导入入动物物细胞胞将目的基因将目的基因导入入微生物微生物细胞胞农杆菌杆菌转化法化法基因基因枪法法花粉管通道法花粉管通道法显微注射法微注射法感受感受态细胞胞目的基因目的基因进入入_内，并且在内，并且在 受体受体细胞内胞内维持持_和和_的的过程程受体受体细胞胞稳定定表达表达三、将目的基因三、将目的基因三、将目的基因三、将目的基因导导入受体入受体入受体入受体细细胞胞胞胞1 1、将目的基因、将目的基因导入植物入植物细胞的方法：胞的方法：（1）农杆菌杆菌转化法化法 农杆菌特点：杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数大多数单子叶植物没有感染能力。子叶植物没有感染能力。原理：原理：Ti质粒上的粒上的T-DNA可以可以转移到受体移到受体细胞，并整合到受体胞，并整合到受体细胞染色体的胞染色体的DNA上。上。过程：程：优点点（2）基因基因枪法法（3）花粉管通道法花粉管通道法2 2、将目的基因、将目的基因导入入动物物细胞胞方法：方法：显微注射法微注射法程序：程序：3 3、将目的基因、将目的基因导入微生物入微生物细胞胞原核生物特点：繁殖快、原核生物特点：繁殖快、单细胞、胞、遗传物物质少少方法：方法：用用Ca2+处理理细胞胞 感受感受态细胞胞表达表达载体与感受体与感受态细胞混合胞混合感受感受态细胞吸收胞吸收DNA分子分子四、目的基因的四、目的基因的四、目的基因的四、目的基因的检测检测与与与与鉴鉴定定定定（一）（一）检测1 1、检测转基因生物染色体的基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因首先取出首先取出转基因生物的基因基因生物的基因组DNA用含目的基因的用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作片段用放射性同位素等作标记，以此做探，以此做探针使探使探针和和转基因生物的基因基因生物的基因组杂交交,若若显示出示出杂交交带，表明染色体已插入染色体，表明染色体已插入染色体DNA中中（1）方法方法:DNA分子分子杂交交（2）过程程:2 2、检测目的基因是否目的基因是否转录出了出了mRNAmRNA3 3、检测目的基因是否翻目的基因是否翻译成蛋白成蛋白质（1 1）方法）方法:分子分子杂交交方法方法:抗原抗体抗原抗体杂交交（2）过程程:用上述探用上述探针和和转基因生物的基因生物的mRNA杂交，若出交，若出现杂交交带,表明目的基因表明目的基因转录出了出了mRNA（二）（二）鉴定定抗虫抗虫鉴定、抗病定、抗病鉴定、活性定、活性鉴定等定等1.1.获取目的基因取目的基因u从基因文从基因文库u利用利用PCRPCRu化学方法人工合成化学方法人工合成2.2.构建基因表达构建基因表达载体体u目的基因、启目的基因、启动子、子、终止子、止子、标记基因基因3.3.将目的基因将目的基因导入受体入受体细胞胞u农杆菌杆菌转化法、化法、显微注射法微注射法4.4.目的基因的目的基因的检测与与鉴定定u检测：是否插入、：是否插入、转录、翻、翻译u鉴定：定：小小小小节节:基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。不添加抗生素添加一定浓度的四环素添加一定浓度的氨苄青霉素添加一定浓度的两种抗生素A AB BC CD D练习练习：既含有抗四既含有抗四环素基因素基因 也含有抗氨也含有抗氨苄青霉素基因青霉素基因只含有抗四只含有抗四环素基因素基因只含有抗氨只含有抗氨苄青霉素基因青霉素基因既不含有抗四既不含有抗四环素基因素基因 也不含有抗氨也不含有抗氨苄青霉素基因青霉素基因不添加抗生素不添加抗生素添加一定添加一定浓度的四度的四环素素添加一定添加一定浓度的氨度的氨苄青霉素青霉素添加一定添加一定浓度的两种抗度的两种抗生素生素A AB BC CD D一、植物基因工程一、植物基因工程一、植物基因工程一、植物基因工程硕硕果累累果累累果累累果累累转基因工程技基因工程技术主要用于提高主要用于提高农作物的抗逆能力作物的抗逆能力,以及改良以及改良农作物的品作物的品质和利用植物生和利用植物生产药物等方面。物等方面。二、二、二、二、动动物基因工程前景广物基因工程前景广物基因工程前景广物基因工程前景广阔阔1.用于提高用于提高动物生物生长速度速度2.用于改善畜用于改善畜产品的品品的品质3.用用转基因的基因的动物生物生产药物物乳腺生物反乳腺生物反应器器获取目的基因（例如血清蛋白基因）取目的基因（例如血清蛋白基因）构建基因表达构建基因表达载体体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）子）显微注射微注射导入哺乳入哺乳动物受精卵中物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体将胚胎送入母体动物物发育成育成转基因基因动物（只有在物（只有在产下的雌性下的雌性动物个体中，物个体中，转入的基因才能表达）入的基因才能表达）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。为为什么乳腺能成什么乳腺能成为为基因基因药药物最理想的表达物最理想的表达场场所呢？所呢？4.用用转基因的基因的动物作器官移植的供体物作器官移植的供体1、供体、供体动物：物：2、存在的、存在的难题：3、解决方法：、解决方法：将供体基因将供体基因组导入某种基因入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，因子，以抑制抗原决定基因的表达，或或设法除去抗原决定基因，再法除去抗原决定基因，再结合克隆技合克隆技术，培育出没有免疫排斥，培育出没有免疫排斥反反应的的转基因克隆猪器官。基因克隆猪器官。猪猪免疫排斥免疫排斥 三三三三.基因工程基因工程基因工程基因工程药药品异品异品异品异军军突起突起突起突起 利用基因工程方法制造利用基因工程方法制造“工程菌工程菌”，可高效率地生，可高效率地生产出各种高出各种高质量、低成本的量、低成本的药品。品。我国已生我国已生产的的产品品白白细胞介素胞介素-2、干干扰素、素、乙肝疫苗等乙肝疫苗等近近20种，年种，年产值达达30亿工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。胞株系。作用：胰作用：胰岛素是治素是治疗糖尿病的特效糖尿病的特效药。传统生生产方法：方法：主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取45g45g胰胰岛素。素。产量低，价格昂量低，价格昂贵。基因工程方法：基因工程方法：19791979年，科学家将年，科学家将动物体内的胰物体内的胰岛素基因与大素基因与大肠杆菌杆菌DNADNA分子重分子重组，并在，并在大大肠杆菌内杆菌内实现了表达。了表达。19821982年，美国一家基因公司用基因工程方法生年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰的胰岛素投入市素投入市场，售价降低了，售价降低了30%50%30%50%。基因工程基因工程基因工程基因工程药药品品品品 胰胰胰胰岛岛素素素素基因工程基因工程基因工程基因工程药药品品品品 干干干干扰扰素素素素 化学本化学本质：是病毒侵入：是病毒侵入动物或人体物或人体细胞后胞后产生的一种糖蛋白。生的一种糖蛋白。作用：干作用：干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干。此外干扰素素对治治疗某些某些癌症和白血病也有一定癌症和白血病也有一定疗效。效。传统生生产方法：从人血液中的白方法：从人血液中的白细胞内提取。胞内提取。基因工程方法：基因工程方法：1980198219801982年，科学家在大年，科学家在大肠杆菌及酵母菌杆菌及酵母菌细胞内胞内获得了干得了干扰素。素。中国生中国生产（19931993年）：重年）：重组人干人干扰素素a-1b:a-1b:治治疗乙型肝炎乙型肝炎基因工程基因工程基因工程基因工程药药品品品品 生生生生长长激素激素激素激素 治治疗侏儒症的唯一方法：是向人体注射生侏儒症的唯一方法：是向人体注射生长激素。激素。传统生生产方法：需解剖尸体，从大方法：需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。激素。基因工程方法，将人的生基因工程方法，将人的生长激素基因激素基因导入大入大肠杆菌中，使其生杆菌中，使其生产生生长激素。激素。人人们从从 450 L450 L大大肠杆菌培养液中提取的生杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6 6万具尸体的全部万具尸体的全部产量。量。四、基因治四、基因治四、基因治四、基因治疗疗曙光初照曙光初照曙光初照曙光初照1 1、基因、基因诊断：断：也称也称为DNADNA诊断或基因探断或基因探针技技术，即在，即在DNADNA水平分析水平分析检测某一基因，从而某一基因，从而对特定的疾病特定的疾病进行行诊断。断。基因探基因探针：基因探基因探针就是一段与目的基因或被就是一段与目的基因或被测DNADNA互互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分。部分。2 2、基因治、基因治疗1）原理：）原理：把正常基因把正常基因导入病人体内，使入病人体内，使该基因的表达基因的表达产物物发挥功能，达到治功能，达到治疗疾疾病的目的。病的目的。2）实例：例：复合型免疫缺陷症复合型免疫缺陷症3）基因治）基因治疗的方法的方法体外基因治体外基因治疗：体内基因治体内基因治疗：知知识回回顾基因工程的基因工程的实质是什么？是什么？将一种生物的基因将一种生物的基因转移到另一种生物体内，移到另一种生物体内，后者可以后者可以产生它本来不能生它本来不能产生的蛋白生的蛋白质，进而表而表现出新的性状。出新的性状。思考：思考：基因工程基因工程产生的蛋白生的蛋白质是否完全是否完全符合人符合人类生生产和生活的需要？和生活的需要？1 1基因工程的局限性：基因工程的局限性：a、基因工程在原、基因工程在原则上只能生上只能生产自然自然 界已存在的蛋白界已存在的蛋白质b、天然蛋白、天然蛋白质不一定完全符合人不一定完全符合人类 生生产和生活的需要和生活的需要2 2蛋白蛋白质工程的目的：工程的目的：生生产符合人符合人们生活需要的并非自然界已存在生活需要的并非自然界已存在的蛋白的蛋白质一、蛋白一、蛋白一、蛋白一、蛋白质质工程崛起的工程崛起的工程崛起的工程崛起的缘缘由由由由例如：例如：改造改造干干扰素（半胱氨酸）素（半胱氨酸）体外很体外很难保存保存干干扰素（素（丝氨酸）氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中玉米中赖氨酸含量比氨酸含量比较低低天冬氨酸激天冬氨酸激酶（352位的位的苏氨酸）氨酸）二二氢吡吡啶二二羧酸合成酸合成酶（104位的天冬位的天冬酰胺）胺）改造改造改造改造天冬氨酸激天冬氨酸激酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）二二氢吡吡啶二二羧酸合成酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中玉米中赖氨酸含量可提高数倍氨酸含量可提高数倍1 1蛋白蛋白质工程的概念：工程的概念：如：与生物抗性相关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品相关的基因、与毒物降解相关的基因、与工业用酶相关的基因、具调控作用的因子等。2 2前提：了解蛋白前提：了解蛋白质的的结构和功能构和功能原理：改造基因（基因修原理：改造基因（基因修饰或基因合成）或基因合成）目的：定向改造或制造蛋白目的：定向改造或制造蛋白质二、蛋白二、蛋白二、蛋白二、蛋白质质工程的基本原理工程的基本原理工程的基本原理工程的基本原理蛋白蛋白质工程流程工程流程图：预期功能期功能DNA合成合成分子分子设计生物功能生物功能转录翻翻译折叠折叠1.从从预期的蛋白期的蛋白质功能出功能出发2.设计预期的蛋白期的蛋白质结构构3.推推测应有的氨基酸序列有的氨基酸序列4.找到相找到相应的脱氧核苷酸序列的脱氧核苷酸序列蛋白蛋白质工程的主要步工程的主要步骤通常包括：通常包括：（1）从生物体中分离）从生物体中分离纯化目的蛋白；化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和）借助核磁共振和X射射线晶体衍射等手段，尽可能晶体衍射等手段，尽可能 地了解蛋白地了解蛋白质的二的二维重重组和三和三维晶体晶体结构构;（4）设计各种各种处理条件，了解蛋白理条件，了解蛋白质的的结构构变化，包括折叠与去折叠等化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如定点突蛋白的基因改造方案，如定点突变；（6）分离、）分离、纯化新蛋白，功能化新蛋白，功能检测后投入后投入实际使用。使用。某多某多肽链的一段氨基酸序列是：的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-丙氨酸：丙氨酸：GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG GCG 色氨酸：色氨酸：UGG UGG 赖氨酸：氨酸：AAAAAA、AAG AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUC UUC 讨论：1、怎、怎样得出决定得出决定这一段一段肽链的脱氧核苷酸序列？的脱氧核苷酸序列？请把相把相应的碱基序列写出来。的碱基序列写出来。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，怎样才能合成或改才能合成或改 造目的基因（造目的基因（DNA）？）？讨论 蛋白蛋白质工程目前的工程目前的现状：成功的例子不多，状：成功的例子不多，主要是因主要是因为蛋白蛋白质发挥其功能需要依其功能需要依赖于正确于正确的空的空间结构，而科学家目前构，而科学家目前对大多数蛋白大多数蛋白质的的空空间结构了解很少。构了解很少。三、蛋白三、蛋白三、蛋白三、蛋白质质工程的工程的工程的工程的进进展与前景展与前景展与前景展与前景比比较基因工程和蛋白基因工程和蛋白质工程：工程：联系作者：系作者：谢谢