2023届高三生物一轮复习课件基因工程3——基因工程的应用、蛋白质工程

基因工程的应用 第14单元 基因工程 农牧业 医药卫生 食品工业 转基因抗虫植物 转基因抗病植物 转基因抗除草剂植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善产品的品质 细胞因子 抗体 疫苗 激素 食品工业用酶 食品工业用氨基酸 食品工业用维生素 改良动植物品种，提高作物和畜产品的产量 传统食品工业生产中需要用到的酶等是从动物体内获取的，产量少，成本低，不能日益增长的市场需求。 在传统的蛋白质类药物生产中，是直接从生物的组织、细胞或血液中提取而来的，因为受到原料来源的限制，产量低，价格贵，远不能满足患者的需求。 ①转基因农作物 b.转基因作物的优点 第1：减少化学杀虫剂的施用量，减少环境污染 第2：增加作物产量 第3：增加经济效益 a.全世界转基因作物种植面积呈增加趋势 ②转基因动物 每年都有令人瞩目的转基因研究成果，有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段。 一、基因工程在农牧业方面的应用 ①转基因抗虫植物 转基因抗虫水稻(绿色植株)与对照(被害虫侵害的黄色植株) 转基因抗虫棉花 转基因抗虫玉米 转基因抗虫大豆 转基因抗虫水稻 转基因抗虫马铃薯 导入外源抗虫基因 ②转基因抗病植物 转基因抗病毒甜椒 转基因抗病毒番木瓜 转基因抗病毒烟草 转基因抗病毒甜椒 导入某些病毒、真菌等的抗病基因 ③转基因抗虫植物 施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 转基因抗除草剂玉米 转基因抗除草剂大豆 转基因抗除草剂油菜 转基因抗除草剂甜菜 导入降解或抵抗某种除草剂的基因 ④改良植物的品质 富含赖氨酸的转基因玉米 导入富含赖氨酸的蛋白质的基因 导入与植物花青素代谢相关的基因 颜色变异的 转基因矮牵牛 ⑤提高动物的生长速率 外源生长激素基因 受精卵 早期胚胎 代孕母体 转基因动物 显微注射 培养 胚胎移植 分娩 导入外源生长激素的基因 转生长激素基因的鲤鱼(下) 非转基因鲤鱼（上） ⑥改善畜产品的品质 导入乳糖酶的基因 乳糖酶基因 牛受精卵 早期胚胎 代孕母体 转基因奶牛 显微注射 培养 胚胎移植 分娩 二、基因工程在医药卫生领域的应用 ①微生物制药 药物蛋白基因 载体 重组载体 微生物细胞 转基因微生物 药物蛋白 导入 提取 ②利用哺乳动物批量生产药物——乳腺（房）生物反应器 药用蛋白基因 乳腺中特异表达的基因的启动子 重组载体 哺乳动物受精卵 早期胚胎 代孕母体 转基因动物 培养 胚胎移植 分娩 显微注射 乳汁中含有药物蛋白 乳房生物反应器需处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。 ③建立移植器官的工厂 猪与人： A.内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似 B.与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少 利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导人某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 三、基因工程在食品工业方面的应用 凝乳酶基因 载体 重组载体 微生物细胞 转基因微生物 凝乳酶 导入 提取 大肠杆菌 黑曲霉 酵母菌 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。 使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质 四、基因工程在其他方面的应用 利用经过基因改造的微生物来生产生物能源 环境保护方面 利用基因工程培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。 能源方面 蛋白质工程的原理和应用 蛋白质工程的定义：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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 它是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程。 用细菌“画”的画 一、蛋白质工程崛起的缘由 1.缘由 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质) 天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质 二、蛋白质工程基本的原理 1.蛋白质工程的目标 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 2.蛋白质工程的思路 预期的蛋白质功能 合成新的基因 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相应的核苷酸序列 所需蛋白质 改造基因易于操作且改造后可遗传。 三、蛋白质工程的应用 1.医药工业方面 ①产生速效胰岛素 ②产生易保存的干扰素 ③生产人鼠嵌合抗体 通过基因定点突变 一个氨基酸的改变或两个氨基酸位置互换 通过基因定点突变 一个氨基酸的改变 通过基因片段的拼接 两条多肽片段拼接 三、蛋白质工程的应用 2.工业方面的应用 枯草杆菌蛋白酶突变体 枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸