蛋白質(zhì)工程的崛起ppt(講課)()

1、活動(dòng)活動(dòng)1:閱讀閱讀P26. 回答回答: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

2、的性狀。在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋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)是生物在長期進(jìn)化過程天然蛋白質(zhì)是生物在長期進(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)。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

3、）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)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對對蛋白質(zhì)

4、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、原理：、原理：思考：思考：對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)？白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)？ 應(yīng)該應(yīng)該從對基因的操作來實(shí)現(xiàn)從對基因的操作來實(shí)現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：造，主要原因如下：（1 1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白

5、質(zhì)直接改造，。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。遺傳的。（2 2）對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要）對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容容易操作，難度要小得多易操作，難度要小得多。 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)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對對蛋白質(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、原理：、原理：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）逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNADNARNARNA翻譯翻譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)

6、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)過高級空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變遵循中心法則，并需經(jīng)過高級空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變. 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)推測應(yīng)有的氨基酸序列推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）（基因）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DN

7、ADNA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，對對現(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)是對編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)

8、行改造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,原因是對蛋白質(zhì)的高原因是對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)了解不夠。要設(shè)計(jì)

9、出更加符合人類需求的蛋白級結(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。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討論：討論：1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？序列？ 請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。 討論：討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：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：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：色氨酸：UGG 賴氨酸：賴氨

10、酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUU、UUC 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 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

11、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）？）？ 確定目的基因的堿基序列后，就可以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，通過根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的人工合成的方法方法或可以通過基因的或可以通過基因的定點(diǎn)誘變定點(diǎn)誘變技術(shù)來改技術(shù)來改變后從基因文庫中獲取。變后從基因文庫中獲取。2.2.基因工程基因工程是遵循中心法則，是遵循中心法則， 從從DNADNAmRNAmRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生折疊產(chǎn)生功能功能，基本上是，基本上是生產(chǎn)生產(chǎn)出出自然界已有的蛋自然界已有的蛋白質(zhì)白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的

12、： 確定蛋白質(zhì)的功能確定蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)應(yīng)有的蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)應(yīng)有的氨基酸序列應(yīng)有的氨基酸序列應(yīng)有的堿基排列應(yīng)有的堿基排列，可以可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。思考與探究思考與探究 3.3.酶工程酶工程就是指將酶所具有的生物催化就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、作用，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一門科學(xué)技術(shù)。門科學(xué)技術(shù)。 概括地說，酶工程是由概括地說，酶工程是由酶制劑的生酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用產(chǎn)和應(yīng)用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)

13、用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)工業(yè)中。中。 通常所說的通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)基因的堿基序然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。因此，列等步驟。因此，酶工程的重點(diǎn)在于對已存酶酶工程的重點(diǎn)在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點(diǎn)則在于的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點(diǎn)則在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋。當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)

14、展，其成果也會(huì)應(yīng)用到酶工程中，白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會(huì)應(yīng)用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。 1 關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說法關(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（不正確的是（ ）A是生物在長期進(jìn)化過程中形成的是生物在長期進(jìn)化過程中形成的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20種種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)和生活的需要練習(xí)檢測練習(xí)檢測D2蛋白質(zhì)工程中蛋白質(zhì)工程中直接直接需要進(jìn)行操作的對象是需

15、要進(jìn)行操作的對象是 氨基酸結(jié)構(gòu)氨基酸結(jié)構(gòu) B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C肽鏈結(jié)構(gòu)肽鏈結(jié)構(gòu) D基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu) v3下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯(cuò)誤錯(cuò)誤的是（）的是（）vA蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之蛋白質(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更加符合人類的需要vB蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)vC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)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子vD蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被

16、稱為第二蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程代基因工程v4 4、以下關(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蛋白質(zhì)進(jìn)行改、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造造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)DNA合成合成預(yù)期蛋預(yù)期蛋白質(zhì)功能白質(zhì)功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列序列vA B v C Dv6 6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出、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)生的蛋白質(zhì)來的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（）是（）vA氨基酸種類增多氨基酸種類增多 vB氨基酸種類減少氨基酸種類減少vC仍為天然存在蛋白質(zhì)仍為天然存在蛋白質(zhì) vD可合成天然不存在蛋白質(zhì)可合成