蛋白质工程的崛起课件.ppt

1、1.4 1.4 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起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和六天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，因此延缓胰岛素从注射部位进入血液，从聚体，因此延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降低血糖的作用，这是胰岛素而延缓了其降低血糖的作用，这是胰岛素B23-B23-B28B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使得胰岛改变这些残基，则可降低其聚合作用，使得胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。阅读教材第阅读教材第262

2、6页页“蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起”部分内容！部分内容！1 1、基因工程的实质是什么？、基因工程的实质是什么？2 2、基因工程的不足是什么？、基因工程的不足是什么？3 3、天然蛋白质的不足是什么？、天然蛋白质的不足是什么？4 4、蛋白质工程的目的是什么？、蛋白质工程的目的是什么？一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由1 1、基因工程的应用、基因工程的应用（1 1）基因工程的实质：）基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的蛋白质，进而表现出新使后者产生本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。的性状。在原则上

3、只能生产自然界已存在的蛋白质。在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。（2 2）基因工程的不足：）基因工程的不足：天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，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特定物种生存的需要，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。却不一定完全符合人类生产和生活的需要。2 2、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足3 3、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质。生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质。满足人类生产满足人类生产和生活的需要和生活的需要例如：例如：改造改造干扰素（半胱氨酸）干扰素

4、（半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352352位的苏氨酸）位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（104104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍改造改造改造改造1 1、蛋白质工程的目标是什么？、蛋白质工程的目标是什么？2 2、蛋白质工程的原理？思考、蛋白质工程的原理？思考2626页第二个问题

5、。页第二个问题。3 3、蛋白质工程的基本途径是什么？、蛋白质工程的基本途径是什么？4 4、总结出什么是蛋白质工程？、总结出什么是蛋白质工程？阅读教材第阅读教材第2626页第三段页第三段“蛋白质工程的基本原蛋白质工程的基本原理理”二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定需求，根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。对蛋白质的结构进行分子设计。1 1、目标：、目标：2 2、原理：、原理：改造基因（基因修饰或基因合成）改造基因（基因修饰或基因合成）思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进

6、行操作，还是通过对基因的操作对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？来实现？应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原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：因如下：（1 1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了）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，而且改造过的基因可以遗基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的基因可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改传下去。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。造过的蛋白质分子还是无法遗传。（2 2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，

7、）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。难度要小得多。转录转录DNADNARNARNA翻译翻译肽链肽链折叠等折叠等具有空间结具有空间结构的蛋白质构的蛋白质表达生物特有表达生物特有的功能或性状的功能或性状天然蛋白质的合成过程天然蛋白质的合成过程、途径、途径:预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列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）找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）蛋白质蛋白质三维结构三维结构氨基酸序氨基酸序列多肽链列多肽链基因基因DNADNA预期预期功能功能DNADNA合成合成分子分子设计设计mRNA生物

8、生物功能功能转录转录翻译翻译折叠折叠图图1-291-29蛋白质工程流程图蛋白质工程流程图蛋白质工程的概念：蛋白质工程的概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基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。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，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。延伸出来的第二代基因工程。三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质

9、工程的进展和前景1 1、进展、进展:胰岛素速效型药品胰岛素速效型药品 2 2、前景、前景:制作电子元件制作电子元件3 3、现状、现状蛋白质工程目前成功的例子不多蛋白质工程目前成功的例子不多,原因是对蛋原因是对蛋白质的高级结构了解不够。要设计出更加符合白质的高级结构了解不够。要设计出更加符合人类需求的蛋白质还需经过艰辛的探索。人类需求的蛋白质还需经过艰辛的探索。应用于微电子方面应用于微电子方面具有具有 、耗电少和、耗电少和 的特点的特点体积小体积小效率高效率高 讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：讨论：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

10、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：赖氨酸：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：讨论：1 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？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。GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C）mRNAmRNA序列序列 脱氧核苷脱氧核苷酸序列酸序列GCT(GCT

11、(或或C C或或A A或或G)TGGAAA(G)TGGAAA(或或G)ATGTTT(G)ATGTTT(或或C)C)CGA(CGA(或或G G或或T T或或C)ACCTTTC)ACCTTT（或（或C)TACAAA(C)TACAAA(或或G)G)2 2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成、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（或改造目的基因（DNADNA）？）？确定目的基因的碱基序列后，就可以根据确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因文库中获取。基因文库中获取。1 1、关于生物体内存在的天然蛋白质

12、，下列说法不正、关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（确的是（）A A、是生物在长期进化过程中形成的、是生物在长期进化过程中形成的 B B、它们的结构和功能符合特定物种生存的需要、它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 C C、构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有、构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有2020种种 D D、一定完全符合人类生产和生活的需要、一定完全符合人类生产和生活的需要D D2 2、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）、氨基酸结构、氨基酸结构 B B、蛋白质空间结构、蛋白质空间结构 C C、肽链结构、肽链结构 D D、基因结

13、构、基因结构 3 3、下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）、下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）A A、蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之、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更加符合人类的需要B B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构行操作，定向改变分子的结构C C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型、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蛋白质分子D D、蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二、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代基因工程

14、4 4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（)A 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 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 C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 5 5、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DNADNA合成预期蛋白质功能合成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 A、B

15、 B、C C、D D、6 6、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第、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，其结果是产生的蛋白质（）二代基因工程，其结果是产生的蛋白质（）A A、氨基酸种类增多、氨基酸种类增多 B B、氨基酸种类减少、氨基酸种类减少C C、仍为天然存在蛋白质、仍为天然存在蛋白质 D D、可合成天然不存在蛋白质、可合成天然不存在蛋白质7 7、关于蛋白质工程的说法不正确的是（、关于蛋白质工程的说法不正确的是（）A A、科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品、科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品B B、生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微、生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面电子方面C C、蛋白质工程技术已经非常成熟，目前被大力推广应用、蛋白质工程技术已经非常成熟，目前被大力推广应用D D、蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子、蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多不多C C一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理1.4 1.4 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起