1.4　蛋白質(zhì)工程的崛起.ppt

1、蛋白質(zhì)工程的崛起,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，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，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臨床實驗。這種制劑的形成正是利用了蛋白質(zhì)工程技術(shù)。,1.基因工程的實質(zhì)是什么？ 2.基因工程的不足是什么？ 3.天然蛋白質(zhì)的不足是什么？ 4.蛋白質(zhì)工程的目的是什么？,任務(wù)：閱讀教材第26頁第二段 時間：3分鐘 問題：,一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由,1、基因工程的應(yīng)用 （1）基因工程的實質(zhì)：,將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生

2、本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進而表現(xiàn)出新的性狀。,在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。,（2）基因工程的不足：,天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中形成的，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生產(chǎn)和生活的需要。,2、天然蛋白質(zhì)的不足,3、蛋白質(zhì)工程的目的,生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的蛋白質(zhì)。,滿足人類生產(chǎn)和生活的需要,例如：,改造,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,1.蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是什么？ 2.蛋白質(zhì)工程

3、的原理？思考26頁第二個問號 3. 蛋白質(zhì)工程的基本途徑是什么？ 4.總結(jié)出什么是蛋白質(zhì)工程？,任務(wù)：閱讀教材第26頁第三段 時間：3分鐘 問題：,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。,1、目標(biāo)：,2、原理：,思考：對天然蛋白質(zhì)進行改造，你認(rèn)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)？,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： （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。 （2）對

4、基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。,1、目標(biāo)：,2、原理：,改造基因（基因修飾或基因合成）,逆轉(zhuǎn)錄,轉(zhuǎn)錄,DNA,RNA,翻譯,蛋白質(zhì),復(fù)制,復(fù)制,天然蛋白質(zhì)的合成遵循中心法則,轉(zhuǎn)錄,DNA,復(fù)制,轉(zhuǎn)錄,DNA,復(fù)制,轉(zhuǎn)錄,DNA,RNA,翻譯,肽鏈,折疊等,具有空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì),表達生物特有的功能或性狀,天然蛋白質(zhì)的合成過程,遵循中心法則，并需經(jīng)過高級空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,. 途徑:,預(yù)期的蛋白質(zhì)功能,設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),推測應(yīng)有的氨基酸序列,找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）,蛋白質(zhì)

5、三維結(jié)構(gòu),氨基酸序 列多肽鏈,基因 DNA,預(yù)期功能,分子設(shè)計,mRNA,生物功能,轉(zhuǎn)錄,翻譯,折疊,圖1-29蛋白質(zhì)工程流程圖,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)律及其生物功能的關(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)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。,五、蛋白質(zhì)工程的進展和前景,1.進展,胰島素速效型藥品,2.前景,制作電子元件,3.現(xiàn)狀,蛋白質(zhì)工程目前成功的例子不多,原因是對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)了解不夠。要設(shè)計出更加符合人類需求的蛋白質(zhì)還需經(jīng)過艱辛的探索。,應(yīng)用于微電子方面,具有 、耗電少和 的特點,體積小,效率高,討論：某多肽鏈的一段

6、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、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。,GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）,mRNA序列,脫氧核苷酸序列,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）？,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，通過人工合成的方法或從基因文庫中獲取。,1、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由,2、蛋白質(zhì)工程的原理：,中心法則的逆推,預(yù)期的蛋

7、白質(zhì)功能出發(fā),推測應(yīng)有的氨基酸序列,設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列,3、蛋白質(zhì)工程的進展和前景,1 關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說 法不正確的是（ ） A是生物在長期進化過程中形成的 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一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要,D,2蛋白質(zhì)工程中直接需要進行操作的對象是 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),3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)，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)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)

8、 C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 D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,4、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（ ) 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蛋白質(zhì)進行改造 D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì),5、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DNA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列 A B C D,6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（） A氨基酸種類增多 B氨基酸種類減少 C仍為天然存在蛋白質(zhì) D可合成天然不存在蛋白質(zhì),7、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進展和應(yīng)用，下列說法不