蛋白質(zhì)工程的崛起最新

1、整理ppt1整理ppt2 1、 蛋白質(zhì)工程中直接需要進行操作的對蛋白質(zhì)工程中直接需要進行操作的對象是（）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) 練習：練習：整理ppt3 2、 下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是（下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是（） A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，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使之更加符合人類的需要 B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)直接進行操作，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

2、界中不曾存在過蛋白質(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為第二代基因工程整理ppt4 3 3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（） A 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) B 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 C C、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進行、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進行改造改造 D 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) 整理ppt5 4 4蛋白質(zhì)工程

3、的基本流程正確的是（）蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（） 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計DNA合成預(yù)期蛋合成預(yù)期蛋白質(zhì)功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序白質(zhì)功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列列 A B C D整理ppt61、基因工程的應(yīng)用、基因工程的應(yīng)用（1）基因工程的實質(zhì)：將一種生物的）基因工程的實質(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 ，進而表現(xiàn)出新的進而表現(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

4、白質(zhì)是生物在長期天然蛋白質(zhì)是生物在長期 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，卻不的需要，卻不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。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)和生活的需要的生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的 。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因基因蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)性狀性狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)進化進化結(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)整理ppt7蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律蛋白質(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)，通過基及其與生

5、物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類對造或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類對生產(chǎn)和生活的需求。生產(chǎn)和生活的需求。前提前提：原理原理：目的：目的：了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能改造基因（基因修飾或基因合成）改造基因（基因修飾或基因合成）定向改造或制造蛋白質(zhì)定向改造或制造蛋白質(zhì)整理ppt8 蛋白質(zhì)的功能是蛋白質(zhì)的功能是DNA決定的，那么要制決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA，所以蛋，所以蛋白質(zhì)工程的白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推原理應(yīng)該是中心法則的逆

6、推。整理ppt9三、蛋白質(zhì)工程的基本原理三、蛋白質(zhì)工程的基本原理基因基因DNA氨基酸序氨基酸序列多肽鏈列多肽鏈蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能預(yù)期功能生物功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯折疊折疊DNA合成合成分子設(shè)計分子設(shè)計中心法則中心法則蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程整理ppt10討論：討論：1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？ 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。 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、GC

7、C、GCA、GCG 色氨酸：色氨酸：UGG 賴氨酸：賴氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUU、UUC 整理ppt112、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（DNA）？）？可以通過人工合成的方法獲取或基因的定可以通過人工合成的方法獲取或基因的定點誘變技術(shù)來改變。點誘變技術(shù)來改變?；蚨c誘變技術(shù)的常用方法是基因定點誘變技術(shù)的常用方法是PCR法。法。突變點：突變點： 人工合成的引物上人工合成的引物上手段：手段：PCRPCR技術(shù)（定點突變試劑盒）技術(shù)（定點突變試劑盒）目的：目的：獲得定點突

8、變的基因獲得定點突變的基因整理ppt12基因會發(fā)生突變，突變可以自發(fā)，也可以誘發(fā)，這是每個稍基因會發(fā)生突變，突變可以自發(fā)，也可以誘發(fā)，這是每個稍有生物學知識的人都知道的常識。但在加拿大生物化學家有生物學知識的人都知道的常識。但在加拿大生物化學家MM史密斯（史密斯（1932193220002000）發(fā)明定點突變法之前，突變株的）發(fā)明定點突變法之前，突變株的產(chǎn)生必須經(jīng)由自然界或用化學等方法誘使基因體突變。這類產(chǎn)生必須經(jīng)由自然界或用化學等方法誘使基因體突變。這類方法屬于隨機突變，突變株必須在生物性狀上有所改變，才方法屬于隨機突變，突變株必須在生物性狀上有所改變，才能確定有突變發(fā)生，但除非用分子生物方

9、法或遺傳方法找到能確定有突變發(fā)生，但除非用分子生物方法或遺傳方法找到此突變處，否則無法確定突變位置。也就是說，這種突變是此突變處，否則無法確定突變位置。也就是說，這種突變是盲目的。而史密斯發(fā)明的定點突變法卻是有目的的，該法可盲目的。而史密斯發(fā)明的定點突變法卻是有目的的，該法可經(jīng)由設(shè)計好的寡核苷酸，在任何一個基因片段上進行隨意或經(jīng)由設(shè)計好的寡核苷酸，在任何一個基因片段上進行隨意或設(shè)計好的突變，也就是說，這種突變是預(yù)先設(shè)定好的，所以設(shè)計好的突變，也就是說，這種突變是預(yù)先設(shè)定好的，所以也有人將該法稱為也有人將該法稱為“反遺傳法反遺傳法”。有意思的是這一給生命科學研究及應(yīng)用領(lǐng)域帶來革命性有意思的是這一

10、給生命科學研究及應(yīng)用領(lǐng)域帶來革命性突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡時閑聊出來的。突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡時閑聊出來的?，F(xiàn)在，幾乎每個生物實驗室都會用定點突變法來研究基因或現(xiàn)在，幾乎每個生物實驗室都會用定點突變法來研究基因或蛋白質(zhì)的功能。蛋白質(zhì)的功能。整理ppt13整理ppt14 蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)對編碼蛋白質(zhì)的基因進行改造對編碼蛋白質(zhì)的基因進行改造整理ppt15（二）蛋白質(zhì)改造工程舉例（二）蛋白質(zhì)改造工程舉例1水蛭素改造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，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，由它有多種變異體，由65或或66個氨基酸殘基組成

11、。水個氨基酸殘基組成。水蛭素在臨床上可作為抗栓藥物用于治療血栓疾病。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)特點的基為提高水蛭素活性，在綜合各變異體結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上提出改造水蛭素主要變異體礎(chǔ)上提出改造水蛭素主要變異體HV2的設(shè)計方案，的設(shè)計方案，將將47位的位的Asn（天冬酰胺）變成（天冬酰胺）變成Lys（賴氨酸），（賴氨酸），使其與分子內(nèi)第使其與分子內(nèi)第4或第或第5位位Thr（蘇氨酸）間形成氫（蘇氨酸）間形成氫鍵來幫助水蛭素鍵來幫助水蛭素N端肽段的正確取向，從而提高抗端肽段的正確取向，從而提高抗凝血效率，試管試驗活性提高了凝血效率，試管試驗活性提高了4

12、倍，在動物模型倍，在動物模型上檢驗抗血栓形成的效果，提高上檢驗抗血栓形成的效果，提高20倍。倍。整理ppt162 2生長激素改造生長激素改造生長激素通過對它特異受體的作用促進細胞和機體的生生長激素通過對它特異受體的作用促進細胞和機體的生長發(fā)育，然而它不僅可以結(jié)合生長激素受體，還可以結(jié)合長發(fā)育，然而它不僅可以結(jié)合生長激素受體，還可以結(jié)合許多種不同類型細胞的催乳激素受體，引發(fā)其他生理過程。許多種不同類型細胞的催乳激素受體，引發(fā)其他生理過程。在治療過程中為減少副作用，需使人的重組生長激素只與在治療過程中為減少副作用，需使人的重組生長激素只與生長激素受體結(jié)合，盡可能減少與其他激素受體的結(jié)合。生長激素受

13、體結(jié)合，盡可能減少與其他激素受體的結(jié)合。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，二者受體結(jié)合區(qū)有一部分重疊，但并不完全經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，二者受體結(jié)合區(qū)有一部分重疊，但并不完全相同，有可能通過改造加以區(qū)別。由于人的生長激素和催相同，有可能通過改造加以區(qū)別。由于人的生長激素和催乳激素受體結(jié)合需要鋅離子參與作用，而它與生長激素受乳激素受體結(jié)合需要鋅離子參與作用，而它與生長激素受體結(jié)合則無需鋅離子參與，于是考慮取代充當鋅離子配基體結(jié)合則無需鋅離子參與，于是考慮取代充當鋅離子配基的氨基酸側(cè)鏈，如第的氨基酸側(cè)鏈，如第1818和第和第2121位位HisHis（組氨酸）和第（組氨酸）和第1717位位GluGlu（谷氨酸）。實驗結(jié)果與預(yù)先設(shè)想一

14、致，但要開發(fā)作（谷氨酸）。實驗結(jié)果與預(yù)先設(shè)想一致，但要開發(fā)作為臨床用藥還有大量的工作要做。為臨床用藥還有大量的工作要做。整理ppt173胰島素改造胰島素改造天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進入血液，從而延緩了其延緩胰島素從注射部位進入血液，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)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

15、素已通過臨床實驗?？焖倨鹱饔?。該速效胰島素已通過臨床實驗。整理ppt18二、蛋白質(zhì)工程的基本原理二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、目標：根據(jù)人們對、目標：根據(jù)人們對 功能的特定需求，功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的對蛋白質(zhì)的 進行分子設(shè)計。進行分子設(shè)計。2、原理：改造基因（基因、原理：改造基因（基因 或基因或基因 ） 。3、流程：、流程： 預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計設(shè)計 推測推測應(yīng)有的應(yīng)有的 序列序列找到對應(yīng)的找到對應(yīng)的 序列。序列。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)修飾修飾合成合成預(yù)期的蛋白質(zhì)預(yù)期的蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸整理ppt19三、蛋白質(zhì)工程的進展和前景三、蛋白質(zhì)工程的進展和前景1、前景誘

16、人：如用此技術(shù)制成的、前景誘人：如用此技術(shù)制成的 ，具有具有 、耗電少和、耗電少和 的特點。的特點。2、難度很大：主要是目前科學家對大多數(shù)蛋、難度很大：主要是目前科學家對大多數(shù)蛋白質(zhì)的白質(zhì)的 的了解還很不夠。的了解還很不夠。電子元件電子元件體積小體積小效率高效率高高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)整理ppt202、對天然蛋白質(zhì)進行改造，你認為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分、對天然蛋白質(zhì)進行改造，你認為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？答：毫無疑問應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對答：毫無疑問應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下天然蛋白質(zhì)改造，主要原因

17、如下（1 1）、任）、任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，而且改造過了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。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。子還是無法遺傳的。（2 2）、對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接進）、對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接進行改造要容易操作，難度要小得多。行改造要容易操作，難度要小得多。整理ppt21能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應(yīng)的基能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)

18、計相應(yīng)的基因，導入合適的細菌中，讓細菌生產(chǎn)人類所需要的蛋因，導入合適的細菌中，讓細菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？白質(zhì)食品呢？理論講可以，但目前還沒有真正成功的例子。理論講可以，但目前還沒有真正成功的例子。一些報道利用細菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)往一些報道利用細菌生產(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)計出來而自然不存在的蛋白質(zhì)。主是人工設(shè)計出來而自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復雜，人類要原因是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復雜，人類對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少，很難設(shè)計出一個嶄新而又具功能知之甚少，很難設(shè)計出一個嶄新而又具有生命功能作用的