2017蛋白質(zhì)工程的崛起課件

基因工程的實(shí)質(zhì)：

將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)的

，進(jìn)而表現(xiàn)出

?；虻鞍踪|(zhì)新的性狀回顧：

基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。

這些蛋白質(zhì)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類生產(chǎn)和生活的需要。

基因工程的局限性：1.4蛋白質(zhì)工程的崛起閱讀P26第二自然段思考：科學(xué)家在干擾素的保存和玉米的賴氨酸的產(chǎn)量上面臨什么樣的問(wèn)題？如何解決這些問(wèn)題？一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍改造改造問(wèn)題1：解決：蛋白質(zhì)功能不能滿足需求改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)答：毫無(wú)疑問(wèn)應(yīng)該從對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：（1）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(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過(guò)的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過(guò)的蛋白質(zhì)分子還是無(wú)法遺傳的。（基因改造—可遺傳；蛋白質(zhì)改造—不可遺傳）（2）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。-----半胱氨酸-----體外很難保存？如何改造------絲氨酸-------體外可以保存半年問(wèn)題3、你能推測(cè)出干擾素基因改造前和改造后的該部分序列嗎？（半胱氨酸：UGU；絲氨酸：UCU）干擾素干擾素（改）思考與討論某多肽鏈的一段氨基酸序列是：……-丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG色氨酸：UGG賴氨酸：AAA、AAG甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：UUU、UUC討論：1、請(qǐng)寫出決定這一段肽鏈的mRNA片段和基因片段的核苷酸序列。2、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（DNA）？思考與討論（1）mRNA序列為：

GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）脫氧核苷酸序列：

CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）（2）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(guò)人工合成的方法或從基因庫(kù)中獲取。1、蛋白質(zhì)工程的途徑預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列(合成基因)基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計(jì)-----中心法則的逆推二、蛋白質(zhì)工程的基本原理(P27)3、實(shí)質(zhì)：2、目標(biāo)（P26）：根據(jù)人們對(duì)

的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的

進(jìn)行分子設(shè)計(jì)?；蚋脑斓鞍踪|(zhì)功能結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類對(duì)生產(chǎn)和生活的需求。4、蛋白質(zhì)工程的概念P27了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能改造基因（基因修飾或基因合成）前提：途徑：目的：定向改造或制造蛋白質(zhì)5、基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別基因工程蛋白質(zhì)工程實(shí)質(zhì)結(jié)果聯(lián)系通過(guò)改造基因，以定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)將目的基因從供體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞中表達(dá)只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出的第二代基因工程能生產(chǎn)自然界不存在的蛋白質(zhì)重組創(chuàng)新

能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？

理論上講可以，但目前還沒(méi)有真正成功的例子。一些報(bào)道利用細(xì)菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)往往都是自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設(shè)計(jì)出來(lái)而自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對(duì)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)嶄新而又具有生命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個(gè)嶄新的蛋白質(zhì)會(huì)帶來(lái)什么危害也是人們所擔(dān)心的。異想天開(kāi)三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1、進(jìn)展P28：（1）對(duì)胰島素的改造，使其成為速效型藥品。

天然胰島素制劑在儲(chǔ)存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩了其降血糖作用，也增加了抗原性，這是胰島素B23-B28氨基酸殘基結(jié)構(gòu)所致。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)改變這些殘基，則可降低其聚合作用，使胰島素快速起作用。該速效胰島素已通過(guò)臨床實(shí)驗(yàn)。（2）水蛭素改造

水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特異抑制劑，它有多種變異體，由65或66個(gè)氨基酸殘基組成。水蛭素在臨床上可作為抗栓藥物用于治療血栓疾病。為提高水蛭素活性，在綜合各變異體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出改造水蛭素主要變異體HV2的設(shè)計(jì)方案，將47位的Asn（天冬酰胺）變成Lys（賴氨酸），使其與分子內(nèi)第4或第5位Thr（蘇氨酸）間形成氫鍵來(lái)幫助水蛭素N端肽段的正確取向，從而提高凝血效率，試管試驗(yàn)活性提高4倍，在動(dòng)物模型上檢驗(yàn)抗血栓形成的效果，提高20倍。2、前景誘人：探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面。

3、難度很大：

主要是目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還很不夠。

用蛋白質(zhì)工程制造的