3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第4節(jié)蛋白質(zhì)工程基因工程目錄/CONTENTS0102蛋白質(zhì)工程崛起的緣由蛋白質(zhì)工程的原理03蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用31、基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)。2、天然蛋白質(zhì)不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。蛋白質(zhì)工程崛起緣由3、需要對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造產(chǎn)生更符合人類需要的蛋白質(zhì)。4—TAC—CGG—TGC—CCG—GGT—5轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)—TAC—CGG—TGC—CCG—GGT—DNAmRNA—AUG—GCC—ACG—GGC—CCA—蛋白質(zhì)—甲硫氨酸—丙氨酸—蘇氨酸—甘氨酸—脯氨酸—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)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求基礎(chǔ)：操作方法及對(duì)象：結(jié)果：與基因工程的關(guān)系：理論和技術(shù)：改造或合成基因改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程分子生物學(xué)、晶體學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)1、概念：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。一、蛋白質(zhì)工程概述7思考：為什么蛋白質(zhì)工程改造基因而不是直接改造蛋白質(zhì)？①蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，直接改造難度大；②蛋白質(zhì)是由基因編碼的，改造了基因可以間接改造蛋白質(zhì)；③基因可以遺傳，蛋白質(zhì)無法遺傳；8—甲硫—丙—蘇—甘—脯—對(duì)應(yīng)密碼子表找出相應(yīng)mRNA:—AUG—GCC—ACG—GGC—CCA—反推DNA:—TAC—CGG—TGC—CCG—GGT——ATG—GCC—ACG—GGC—CCA—由預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)氨基酸序列：確定目的基因的堿基序列后，可以人工合成目的基因或從基因文庫中獲取目的基因。對(duì)基因的改造經(jīng)常會(huì)用到基因定點(diǎn)突變技術(shù)來進(jìn)行堿基的替換、增添等。思考·討論

：蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸…………色氨酸賴氨酸苯丙氨酸討論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？1002從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→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→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)預(yù)期功能生物功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)（三維結(jié)構(gòu)）推測(cè)改造或合成轉(zhuǎn)錄翻譯折疊行使目的基因mRNA多肽鏈思考：與中心法則的關(guān)系？2、思路：蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別

起點(diǎn)過程實(shí)質(zhì)結(jié)果應(yīng)用及現(xiàn)狀聯(lián)系預(yù)期蛋白質(zhì)功能目的基因預(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)脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定通過改造相應(yīng)的基因達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造的目的基因重組可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)①主要集中在對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，②對(duì)創(chuàng)造新的蛋白質(zhì)還有許多技術(shù)難題未突破，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人們對(duì)此知之甚少①已被廣泛應(yīng)用，如轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物、藥品生產(chǎn)等已商業(yè)化①蛋白質(zhì)工程獲得目的基因后，需要通過基因工程獲得預(yù)期蛋白質(zhì)②蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程1201產(chǎn)量提高賴氨酸含量低合成時(shí)需：天冬氨酸激酶；二氫吡啶二羧酸合成酶。濃度影響酶活性異亮氨酸蘇氨酸(352位）異亮氨酸天冬酰胺(104位)3.實(shí)例天然蛋白質(zhì)易形成二聚體或六聚體預(yù)期結(jié)構(gòu)改造B28位脯氨酸替換為天冬氨酸或?qū)⑺cB29位的賴氨酸交換位置新胰島素基因轉(zhuǎn)錄mRNA折疊預(yù)期功能行使功能降低胰島素的聚合作用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改變B鏈第20～29位氨基酸組成推測(cè)序列翻譯多肽鏈有效抑制胰島素的聚合1、研發(fā)速效胰島素類似物二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用醫(yī)藥工業(yè)方面天然干擾素不易保存預(yù)期結(jié)構(gòu)改造一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸新干擾素基因轉(zhuǎn)錄mRNA折疊預(yù)期功能行使功能延長保存時(shí)間設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)氨基酸替換推測(cè)序列翻譯多肽鏈在-70℃下可以保存半年2、延長干擾素體外保存時(shí)間醫(yī)藥工業(yè)方面3、降低人對(duì)小鼠單抗隆抗體的免疫反應(yīng)通過改造基因，將小鼠抗體上結(jié)合抗原的區(qū)域（即可變區(qū)）“嫁接”到人的抗體（即恒定區(qū)）上，經(jīng)過這樣改造的抗體誘發(fā)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度就會(huì)減低很多。醫(yī)藥工業(yè)方面蛋白質(zhì)工程被廣泛用于改進(jìn)酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶。如枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用，常被用于洗滌劑工業(yè)、絲綢工業(yè)等。迄今為止，利用蛋白質(zhì)工程獲得的該酶的突變體已有上百種，從中可能篩選出一些符合工業(yè)化生產(chǎn)需求的突變體，從而提高這種酶的使用價(jià)值。