重点知识归纳及讲解
（一）植物基因工程硕果累累
1、抗虫转基因植物
从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性。
用于杀虫的基因主要有：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
已问世的转基因抗虫植物有：水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花和白花三叶草等。
2、抗病转基因植物
抗病基因使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因，抗真菌基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
实例：抗烟草花叶病毒的转基因烟草，抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等作物。
3、其他抗逆转基因植物
(1)利用一些可以调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力。在烟草等植物中已获得比较明显的成果。
(2)将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草和番茄，使烟草和番茄的耐寒能力均有提高。
(3)将抗除草剂基因导入大豆、玉米等作物，使之能抗除草剂。
4、利用转基因改良植物的品质
（二）动物基因工程前景广阔
1、用于提高动物生长速度
原理：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快。
2、用于改善畜产品的品质
实例：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量降低。
3、用转基因动物生产药物
乳腺(乳房)生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。
4、基因工程药品异军突起
利用转基因的工程菌生产的药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等，药物的品种已有60多种。
5、用转基因动物作器官移植的供体
思考：乳腺生物反应器有哪些优点？
产量高、质量好、成本低、易提取。
（三）基因治疗曙光初照
1、概念
基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遣传病的最有效的手段。
基因治疗集基因分离、基因重组、目的基因导入和有效表达等多项技术于一体，是一项综合性很强、难度很高的生物技术。它不仅要保证治疗本身的确切疗效，而且更要确保治疗对象的人身安全。
2、基因治疗的机理
(1)基因置换：用正常的目的基因替换导致疾病的基因，使致病基因得到永久的更正。
(2)基因修正：将致病基因的突变碱基序列加以纠正，保留基因的其他正常部分。
(3)基因修饰：将目的基因导入病变细胞或其他细胞，其表达产物可以补偿致病基因的功能，致病基因本身并未得到改变。
(4)基因抑制：导入能干扰、抑制有害基因表达的外源基因。
(5)基因封闭(核酸干扰技术)：利用反义技术封闭某些特定基因的表达，以达到抑制有害基因表达的目的。
（四）蛋白质工程崛起的缘由
蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。
思考：
1、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组织宣告成立。之后，该组织正式提出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“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际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，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京。目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。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、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
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论支持。
2、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，还是通过对基因的操作来实现？
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：
(1)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，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接改造要容易操作，难度要小得多。
（五）蛋白质工程的基本原理
1、概念
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，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，以满足人类的生产和生活的需求。
蛋白质工程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领域。
2、蛋白质工程的基本途径
从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
3、蛋白质工程与酶工程的区别与联系 酶工程的重点在于对已存在的酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。
课外拓展
1、在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白(coat protein, CP)基因转入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为，CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于特定的病毒(被使用CP基因的病毒)或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。
2、当前生命科学中的几个前沿研究领域
基因组学：基因组学是阐明各种生物基因组DNA中碱基对的顺序排列顺序，破译相关的遣传信息的学科。目前除人类基因组的测序工作已完成外，水稻基因组、拟南芥基因组、鸡基因组等也已完成，这些工作的相继完成为揭示生命奥秘提供了基本的资料。
功能基因组学：基因组测序工作的完成只是为人类从基因水平认识生命本质，提供了基本的资料。功能基因组学就是要揭示每个基因在生命活动中的具体功能，为勾画整个生命蓝图，充分利用基因资料打下基础。发现新的功能基因和新的基因功能的确定，从而获得知识产权，已成为当前生命领域世界各国竞相争夺的“制高点”。
结构基因组学：结构基因组学是继人类基因组计划之后又一个大的科学热点，是在生物的整体水平测定出全部蛋白质分子的三维结构，以及蛋白质之间、蛋白质与核酸之间、蛋白质与多糖之间、蛋白质与核酸以及多糖之间的精细三维结构，获得这些蛋白质在整个生命活动中的三维结构全息图，即单个蛋白质的三维结构，以及蛋白质与其他生命大分子结合后的复合体的三维结构状态与生命活动的关系，从而在生命整体水平上理解生命的原理。结构基因组学的研究进展将对人类疾病机理的阐明、疾病的防治有重要意义。
蛋白质组学：蛋白质组学是独立于基因组学发展的一门新兴的前沿学科。它是研究一个完整的生物体(或细胞等)所表达的所有蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰、蛋白质之间的相互作用等，从蛋白质水平上全面认识生物体的生理活动和病理过程。
生物信息学：生物信息学是综合运用生物学、信息学、数学以及计算机科学等诸多学科的理论和方法，处理和分析大规模复杂的生物信息的交叉学科。从浩瀚的生物信息数据中找出某些规律和共同点，从而揭示生命的奥秘和利用对人类有用的生物信息。
