高中生物選修三：專題1《基因工程》：14《蛋白質工程的崛起》課件

1、1.4 蛋白質工程的崛起一、蛋白質工程崛起的緣由1、基因工程產(chǎn)物 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質。這些天然蛋白質是生物在長期進化過程中形成的,它們的結構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。實例1：干擾素的保存天然的干擾素在體外保存相當困難。如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，那么在70的條件下，可以保存半年。2、蛋白質工程實例：實例2：生產(chǎn)單體速效胰島素如果把胰島素B鏈由B28脯氨酸-B29賴氨酸改為B28賴氨酸-B29脯氨酸就可以避免胰島素分子形成聚合體以保證其效能的及時發(fā)揮。原因：胰島素注射到人體后會堆積在皮下，要經(jīng)過較長時間才能進入血液，

2、而且進入到血液中的胰島素又會不斷地被分解。實例3:工業(yè)用酶許多工業(yè)用酶是在改變天然酶的特性后，才使之適應生產(chǎn)和使用需要的。在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應用于工業(yè)生產(chǎn)，絕大多數(shù)酶都不能應用于工業(yè)生產(chǎn)，這是因為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應體系中常常會有酸、堿或有機溶劑存在，反應溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。蛋白質工程的概念 是指通過物理化學與生物化學等技術了解蛋白質的結構與功能，并借助計算機輔助設計、基因定點誘變和重組DNA技術改造基因，從而對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（第二代基因工程）蛋白質工程的基本途徑預期的蛋白質功能設計預期

3、的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）對蛋白質的改造：改造蛋白質大改：設計并制造出自然界不存在的蛋白質中改：替換一個肽段或一個特定的結構域小改：改造活性部位的一個或幾個氨基酸殘基在基因水平改造蛋白質：（1）定點誘變技術（已知蛋白質的空間結構） 優(yōu)點：目的性和針對性較強（2）非定點誘變技術（不確定誘變位點） 突變位點多，誘變結果難預測蛋白質工程基因工程實質結果聯(lián)系蛋白質工程與基因工程的關系通過改造基因，以定向改造天然蛋白質，甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質將目的基因從供體轉移到受體細胞，并在受體細胞中表達合成自然界不存在的蛋白質只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質蛋白質工程是在基

4、因工程基礎上，延伸出的第二代基因工程異亮氨酸蘇氨酸蛋白質工程的應用天門冬酰胺天門冬酰胺酵母菌丙糖磷酸異構酶熱穩(wěn)定性提高50工業(yè)生產(chǎn)上鼠抗體人抗體恒定區(qū)恒定區(qū)可變區(qū)可變區(qū)嵌合抗體對人體的不良反應減少制藥領域上練習1、下列關于蛋白質工程的敘述中，錯誤的是（ ） A、蛋白質工程的實現(xiàn)需要多學科技術的參與 B、蛋白質工程創(chuàng)造出新的基因 C、蛋白質工程又稱為第二代基因工程 D、定點誘變技術用于蛋白質的“中改”2、基因工程與蛋白質工程的區(qū)別是（ ） A、基因工程需對基因進行分子水平操作，蛋白質工程不對基 因進行操作 B、基因工程合成的是天然存在的蛋白質，蛋白質工程合成的 可以不是天然存在的蛋白質 C、基因工程是分子水平操作、蛋白質工程是細胞水平 D、基因工程完全不同于蛋白質工程DB3、蛋白質工程流程是（ ）A、基因表達形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級結構的蛋白質行使生物功能B、對蛋白質進行分子設計改造蛋白質分子行使功能C、預期蛋白質功能設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相應的脫氧核苷酸序列D、預期蛋白質功能設計預期的