蘇教版專(zhuān)題一第3節(jié)蛋白質(zhì)工程概述-課件

蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者?；蚩刂频鞍踪|(zhì)的合成第三節(jié)蛋白質(zhì)工程第三節(jié)蛋白質(zhì)工程1、基因工程的應(yīng)用（1）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)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的

，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)自然界已存在的

。2、天然蛋白質(zhì)的不足天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，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類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要。3、蛋白質(zhì)工程的目的生產(chǎn)符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要的

。思考：蛋白質(zhì)工程崛起的緣由？？基因蛋白質(zhì)性狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)1、基因工程的應(yīng)用思考：蛋白質(zhì)工程崛起的緣由？？基因蛋白質(zhì)性一、蛋白質(zhì)工程的概念和原理1、蛋白質(zhì)工程的概念

通過(guò)物理化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)誘變和重組技術(shù)DNA技術(shù)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)的技術(shù)。一、蛋白質(zhì)工程的概念和原理1、蛋白質(zhì)工程的概念通過(guò)基因工程一般只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，不一定滿(mǎn)足人類(lèi)的需要。如：改造干擾素和提高玉米賴(lài)氨酸含量基因工程一般只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，不一定滿(mǎn)足人類(lèi)的對(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，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？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。（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。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，還蛋白質(zhì)工程一般是先創(chuàng)造出適合人類(lèi)需求的新基因，然后表達(dá)具有特定結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。關(guān)鍵技術(shù)：基因工程蛋白質(zhì)工程稱(chēng)為第二代基因工程蛋白質(zhì)工程一般是先創(chuàng)造出適合人類(lèi)需求的新基因，然后表達(dá)具有特前提：了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定：X射線晶體衍射法：三級(jí)結(jié)構(gòu)核磁共振：了解其構(gòu)想（一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定（氨基酸序列））前提：了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系2、蛋白質(zhì)工程的基本原理基本原理：基因改造（基因修飾和基因合成）流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)出預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)用的氨基酸序列→設(shè)計(jì)DNA的脫氧核苷酸序列（基因改造）（基因工程）2、蛋白質(zhì)工程的基本原理基本原理：基因改造（基因修飾和基因合蛋白質(zhì)工程的流程圖基因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)中心法則蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程的流程圖基因氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)預(yù)期功能生物功能某多肽鏈的一段氨基酸的序列是···—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—···（部分氨基酸的密碼子是：甲硫氨酸—AUG，色氨酸—UGG，苯丙氨酸—UUU/UUC)怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。TACACCAAAACC或TACACCAAGACCATGTGGTTTTGGATGTGGTTCTGG某多肽鏈的一段氨基酸的序列是···—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙蛋白質(zhì)的改造（對(duì)蛋白質(zhì)改造部位的多少）大改：設(shè)計(jì)并制造自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)，使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能中改：在蛋白質(zhì)分子中替代某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域小改：通過(guò)基因工程中的定點(diǎn)誘變技術(shù)，有目的改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能蛋白質(zhì)的改造（對(duì)蛋白質(zhì)改造部位的多少）大改：設(shè)計(jì)并制造自然界PCR技術(shù)是基因定點(diǎn)誘變的常用方法利用人工合成帶有突變點(diǎn)的誘變引物，通過(guò)PCR擴(kuò)增而獲得定點(diǎn)突變的基因，再通過(guò)基因工程的方法，將突變基因?qū)胧荏w細(xì)胞，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯合成所需的蛋白質(zhì)。基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心之一PCR技術(shù)是基因定點(diǎn)誘變的常用方法利用人工合成帶有突變異亮氨酸半胱氨酸異亮氨酸半胱氨酸胰島素改造

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，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)將胰島素B鏈由B28脯氨酸-B29賴(lài)氨酸改為B28賴(lài)氨酸-B29脯氨酸，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)。

胰島素改造非定點(diǎn)誘變：對(duì)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不完全了解時(shí)，采用非定點(diǎn)誘變改造蛋白質(zhì)，不具有目的性和針對(duì)性，可產(chǎn)生意想不到的結(jié)果非定點(diǎn)誘變：對(duì)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不完全了解時(shí)，采用非定點(diǎn)誘變改二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1、改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性提高酶的穩(wěn)定性方法：①改變氨基酸（如酵母菌的丙糖磷酸異構(gòu)酶）天門(mén)冬酰胺—轉(zhuǎn)變?yōu)椤K氨酸天門(mén)冬酰胺—轉(zhuǎn)變?yōu)椤惲涟彼?/p>

穩(wěn)定性提高50%②引入二硫鍵二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1、改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定2、制藥領(lǐng)域

例1：鼠——人嵌合抗體的形成鼠源雜交瘤抗體，對(duì)癌細(xì)胞有一定的殺傷能力，但對(duì)人體的不良反應(yīng)較多。因而在基因水平上對(duì)抗體進(jìn)行重組，產(chǎn)生人恒定區(qū)和可變區(qū)嵌合體,對(duì)人體的不良反應(yīng)減少。

例2纖維蛋白溶解酶原激活因子（t-PA）保證血液流動(dòng)暢通，但易與抑制劑形成復(fù)合物。天門(mén)冬酰胺—轉(zhuǎn)變?yōu)椤劝彼嵩谘貉h(huán)中停留的時(shí)間就會(huì)大大的延長(zhǎng)。2、制藥領(lǐng)域例2纖維蛋白溶解酶原激活因子（t-PA）三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1、前景誘人：如用此技術(shù)制成的

，具有

、耗電少和

的特點(diǎn)。2、難度很大：主要是目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的

的了解還很不夠。電子元件體積小效率高高級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1、前景誘人：如用此技術(shù)制成的項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作起點(diǎn)操作對(duì)象過(guò)程目標(biāo)結(jié)果聯(lián)系目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基因基因獲取目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)氨基酸序列→推測(cè)核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來(lái)的第二代基因工程。因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過(guò)基因的修飾或基因的合成。生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作起點(diǎn)操作對(duì)象過(guò)程目標(biāo)結(jié)果聯(lián)系目的基1．關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說(shuō)法不正確的是（）A．是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)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C．構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有20種D．一定完全符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要練習(xí)檢測(cè)D1．關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說(shuō)法不正確的是（練習(xí)檢測(cè)2．蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是（）Ａ．氨基酸結(jié)構(gòu)B．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C．肽鏈結(jié)構(gòu)D．基因結(jié)構(gòu)

Ｄ練習(xí)檢測(cè)2．蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是Ｄ練習(xí)檢測(cè)3．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．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(lèi)的需要B．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)C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過(guò)的新型蛋白質(zhì)分子D．蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱(chēng)為第二代基因工程Ｂ練習(xí)檢測(cè)3．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）Ｂ練習(xí)檢測(cè)4、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法正確的是（）A、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ)B、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸C、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì)

Ａ練習(xí)檢測(cè)4、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法正確的是Ａ練習(xí)檢測(cè)5、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)②DNA合成③預(yù)期蛋白質(zhì)功能④根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A．①②③④B．④②①③

C．③①④②D．③④①②Ｃ練習(xí)檢測(cè)5、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）Ｃ練習(xí)檢測(cè)6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（）A．氨基酸種類(lèi)增多

B．氨基酸種類(lèi)減少C．仍為天然存在蛋白質(zhì)

D．可合成天然不存在蛋白質(zhì)Ｄ練習(xí)檢測(cè)6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基7、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用，下列說(shuō)法不正確的是（）A．科學(xué)家通過(guò)對(duì)胰島素的改造，已使其成為速效藥品B．生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C．蛋白質(zhì)工程技術(shù)已經(jīng)非常成熟，