蛋白質(zhì)工程的崛起(講課)

1、為什么要進(jìn)行蛋白質(zhì)工程為什么要進(jìn)行蛋白質(zhì)工程?一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由這些蛋白質(zhì)只是適應(yīng)生物自身這些蛋白質(zhì)只是適應(yīng)生物自身的需要，但不一定完全符合人的需要，但不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活需要類生產(chǎn)和生活需要，所以需要，所以需要加以改造。加以改造。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、基因工程的應(yīng)用、基因工程的應(yīng)用（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。在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋

2、白在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。質(zhì)。（2）基因工程的不足：）基因工程的不足： 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)和功能符合特定中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。類生產(chǎn)和生活的需要。2、天然蛋白質(zhì)的不足、天然蛋白質(zhì)的不足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)和生活的生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的蛋白質(zhì)。需要的蛋白質(zhì)。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)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功

3、能的關(guān)系功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成基因修飾或基因合成，對(duì)對(duì)現(xiàn)有現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新新的蛋白質(zhì)，的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造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

4、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)倍玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍改造改造改造改造二、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)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 1、目標(biāo)：、目標(biāo)：2、實(shí)質(zhì)：、實(shí)質(zhì)：改造基因改造基因（基因修飾或基因合成）（基因修飾或基因合成）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

5、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. 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)的脫氧核苷酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）（基因）4、基礎(chǔ)：、基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能比較基因工程和蛋白質(zhì)工程比較基因工程和蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程相同點(diǎn)相同點(diǎn)都要改造基因，都屬于分子水平都要改造基因，都屬于分子水平產(chǎn)生新的產(chǎn)生新的基因型，無新基因基因型，無新基因基因（型）基因（型）產(chǎn)生的

6、蛋白質(zhì)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)原有的原有的新的新的聯(lián)系聯(lián)系蛋白質(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)，是基因工程的應(yīng)用和延伸是基因工程的應(yīng)用和延伸三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景蛋白質(zhì)工程匯集了當(dāng)代分子生物學(xué)等學(xué)科的一些前蛋白質(zhì)工程匯集了當(dāng)代分子生物學(xué)等學(xué)科的一些前沿領(lǐng)域的最新成就，它把核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)沿領(lǐng)域的最新成就，它把核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與生物功能結(jié)合起來研究。蛋白質(zhì)工程將蛋空間結(jié)構(gòu)與生物功能結(jié)合起來研究。蛋白質(zhì)工程將蛋白質(zhì)與酶的研究推進(jìn)到嶄新的時(shí)代，為蛋白質(zhì)和酶在白質(zhì)與酶的研究推進(jìn)到嶄新的時(shí)代，為蛋白質(zhì)和酶在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的應(yīng)用開拓了誘人的

7、前景。蛋工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的應(yīng)用開拓了誘人的前景。蛋白質(zhì)工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需白質(zhì)工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質(zhì)的新時(shí)期。要的蛋白質(zhì)的新時(shí)期。1、改造酶結(jié)構(gòu)，、改造酶結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性和催化活性提高酶的熱穩(wěn)定性和催化活性2、生物制藥、生物制藥鼠鼠人嵌合抗體人嵌合抗體練習(xí)練習(xí)1、基因工程的應(yīng)用、基因工程的應(yīng)用（1）基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的）基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的 ，進(jìn)而表現(xiàn)出新的進(jìn)而表現(xiàn)出新的 。（2）基因工程的不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存）基因

8、工程的不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的在的 。2、天然蛋白質(zhì)的不足、天然蛋白質(zhì)的不足 天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期 過程中形成的，過程中形成的，它們的它們的 符合特定物種符合特定物種 的需要，卻的需要，卻不不一定完全符合一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。人類生產(chǎn)和生活的需要。3、蛋白質(zhì)工程的目的、蛋白質(zhì)工程的目的 生產(chǎn)生產(chǎn)符合人類符合人類生產(chǎn)和生活的生產(chǎn)和生活的需要需要的的 ?；蚧虻鞍踪|(zhì)蛋白質(zhì)性狀性狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)進(jìn)化進(jìn)化結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能生存生存蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)1、目標(biāo)：目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)根據(jù)人們對(duì) 功能的特定需求，功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的對(duì)蛋白質(zhì)的 進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2、原理：原理：改造基因