蛋白質(zhì)工程的崛起講課件

1、蛋白質(zhì)工程的崛起講蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起講胰島素改造胰島素改造蛋白質(zhì)工程的崛起講1.1.基因工程的實(shí)質(zhì)是什么？基因工程的實(shí)質(zhì)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.天然蛋白質(zhì)的不足是什么？天然蛋白質(zhì)的不足是什么？4.4.蛋白質(zhì)工程的目的是什么？蛋白質(zhì)工程的目的是什么？任務(wù)：閱讀教材第任務(wù)：閱讀教材第2626頁(yè)第二段頁(yè)第二段時(shí)間：時(shí)間：3 3分鐘分鐘問題：?jiǎn)栴}：蛋白質(zhì)工程的崛起講一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1 1、基因工程的應(yīng)用、基因工程的應(yīng)用（1 1）基因工程的實(shí)質(zhì)：）基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物將一種生物的基因轉(zhuǎn)移

2、到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的蛋白體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。在原則上在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)質(zhì)。（2 2）基因工程的不足基因工程的不足：蛋白質(zhì)工程的崛起講天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。2 2、天然蛋白質(zhì)的不足、天然蛋白質(zhì)的不足3 3、蛋白質(zhì)工程的目的、蛋白質(zhì)工程的目的生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的

3、需生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的蛋白質(zhì)。要的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程的崛起講滿足人類生滿足人類生產(chǎn)和生活的產(chǎn)和生活的需要需要例如：例如：改造改造干擾素（半胱氨酸）干擾素（半胱氨酸）體外很難保存體外很難保存干擾素（絲氨酸）干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352352位的蘇氨酸）位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（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（異亮氨酸）（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍玉米中賴氨酸

4、含量可提高數(shù)倍改造改造改造改造蛋白質(zhì)工程的崛起講1.1.蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是什么？蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是什么？2.2.蛋白質(zhì)工程的原理？思考蛋白質(zhì)工程的原理？思考2626頁(yè)第二個(gè)問號(hào)頁(yè)第二個(gè)問號(hào)3. 3. 蛋白質(zhì)工程的基本途徑是什么？蛋白質(zhì)工程的基本途徑是什么？4.4.總結(jié)出什么是蛋白質(zhì)工程？總結(jié)出什么是蛋白質(zhì)工程？任務(wù)：閱讀教材第任務(wù)：閱讀教材第2626頁(yè)第三段頁(yè)第三段時(shí)間：時(shí)間：3 3分鐘分鐘問題：?jiǎn)栴}：蛋白質(zhì)工程的崛起講二、蛋白質(zhì)工程的基本原理二、蛋白質(zhì)工程的基本原理 根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 1

5、1、目標(biāo)、目標(biāo)：2 2、原理：、原理：蛋白質(zhì)工程的崛起講思考：對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為思考：對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？ 應(yīng)該從對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋應(yīng)該從對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)改造白質(zhì)改造，主要原因如下：，主要原因如下：（1 1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造

6、成功，被改對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。（2 2）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。要容易操作，難度要小得多。 蛋白質(zhì)工程的崛起講二、蛋白質(zhì)工程的基本原理二、蛋白質(zhì)工程的基本原理 根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 1 1、目標(biāo)：、目標(biāo)：2 2、原理、原理：改造基因（基因修飾或基因合成）改造基因（基因修飾或基因合成）蛋白質(zhì)工程的崛起講逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNADNARNARNA翻譯翻

7、譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制天然蛋白質(zhì)的合成天然蛋白質(zhì)的合成遵循中心法則遵循中心法則轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNADNA復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNADNA復(fù)制復(fù)制蛋白質(zhì)工程的崛起講轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNADNARNARNA翻譯翻譯肽鏈肽鏈折疊折疊等等具有空間結(jié)具有空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)構(gòu)的蛋白質(zhì)表達(dá)生物特有表達(dá)生物特有的功能或性狀的功能或性狀天然蛋白質(zhì)的合成過程天然蛋白質(zhì)的合成過程遵循中心法則，并需經(jīng)過高級(jí)空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變遵循中心法則，并需經(jīng)過高級(jí)空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)工程的崛起講. . 途徑途徑: :預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷

8、酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）（基因）蛋白質(zhì)工程的崛起講蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序氨基酸序列多肽鏈列多肽鏈基因基因DNADNA預(yù)期預(yù)期功能功能DNADNA合成合成分子分子設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)mRNA生物生物功能功能轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯折疊折疊蛋白質(zhì)工程的崛起講蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程的概念v蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。新的蛋白質(zhì)，以滿足人

9、類的生產(chǎn)和生活的需求。 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上， 延伸出來的延伸出來的第二代基因工程第二代基因工程。蛋白質(zhì)工程的崛起講1.1.進(jìn)展進(jìn)展胰島素速效型藥品胰島素速效型藥品 2.2.前景前景制作電子元件制作電子元件3.3.現(xiàn)狀現(xiàn)狀蛋白質(zhì)工程目前成功的例子不多蛋白質(zhì)工程目前成功的例子不多, ,原因是對(duì)蛋白質(zhì)的原因是對(duì)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)了解不夠。要設(shè)計(jì)出更加符合人類需求的蛋高級(jí)結(jié)構(gòu)了解不夠。要設(shè)計(jì)出更加符合人類需求的蛋白質(zhì)還需經(jīng)過艱辛的探索。白質(zhì)還需經(jīng)過艱辛的探索。應(yīng)用于微電子方面應(yīng)用于微電子方面具有具有 、耗電少和、耗電少和 的特點(diǎn)的特點(diǎn)體積小體積小效率高效率高蛋

10、白質(zhì)工程的崛起講 討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：- -丙氨酸丙氨酸- -色氨酸色氨酸- -賴氨酸賴氨酸- -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 賴氨酸：賴氨酸：AAAAAA、AAG AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUCUUC 討論：討論：1 1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列氧核苷酸序列？ 請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫出來。出來。蛋白質(zhì)工程的崛起講GC

11、UGCU（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 脫氧核苷酸脫氧核苷酸序列序列GCT (GCT (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.確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（成或改造目的基因（DNADNA）？）？

12、 確定目的基因的堿基序列后，就可以根確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因文庫(kù)中獲取?；蛭膸?kù)中獲取。蛋白質(zhì)工程的崛起講1 1、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由2 2、蛋白質(zhì)工程的原理、蛋白質(zhì)工程的原理：中心法則的逆推中心法則的逆推預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列3 3、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景蛋白質(zhì)工程的崛起講 1 1 關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋

13、白質(zhì)，下列說關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說 法不正確的是（法不正確的是（ ） A A是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的B B它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要C C構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有2020種種D D一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要D D2 2蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是 氨基酸結(jié)構(gòu)氨基酸結(jié)構(gòu) B B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C C肽鏈結(jié)構(gòu)肽鏈結(jié)構(gòu) D D基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)工程的崛起講v3

14、3下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯(cuò)誤的是（下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯(cuò)誤的是（）vA A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的需要構(gòu)，使之更加符合人類的需要vB B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)vC C蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子過的新型蛋白質(zhì)分子vD D蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程稱為第二代基因工程蛋白質(zhì)工程的崛起講v4 4、以下

15、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（ ) )vA A、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ)vB B、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸vC C、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造vD D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì) v5 5、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）v蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)DNADNA合成預(yù)期蛋白合成預(yù)期蛋白質(zhì)功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列質(zhì)功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列v A A B B v C C D D蛋白質(zhì)工程的崛起講v6 6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白出來的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（）質(zhì)是（）vA A氨基酸種類增多氨基酸種類增多 vB B氨基酸種類減少氨基酸種類減少vC C仍為天然存在蛋白質(zhì)仍為天然存在蛋白質(zhì) vD D可合成天然不存在蛋白質(zhì)可合成天然不存在蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程的崛起講7 7、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用，下列說、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用，下列說法不正確的是