1.4　蛋白質(zhì)工程的崛起.ppt

1、1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起,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，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(guò)臨床實(shí)驗(yàn)。這種制劑的形成正是利用了蛋白質(zhì)工程技術(shù)。,活動(dòng)1:閱讀P26第二段。 回答 :為什么要進(jìn)行蛋白質(zhì)工程?,一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由,1.基因工程的實(shí)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(yè)第二段 時(shí)間：3分鐘 問(wèn)題：,一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣

2、由,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 。 3、天然蛋白質(zhì)的不足 天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期 過(guò)程中形成的，它們的 符合特定物種 的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。 4、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 。,基因,蛋白質(zhì),性狀,蛋白質(zhì),進(jìn)化,結(jié)構(gòu)和功能,生存,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

3、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)工程的原理？思考26頁(yè)第二個(gè)問(wèn)號(hào) 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(yè)第三段 時(shí)間：3分鐘 問(wèn)題：,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,1、目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì) 的特定需求，對(duì) 進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 2、原理：,蛋白質(zhì)功能,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為直接對(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)？,思考：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)？,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

4、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。,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,1、目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì) 的特定需求，對(duì) 進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 2、原理：改造基因（基因 或基因 ）,蛋白質(zhì)功能,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為直接對(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)？,修飾,合成,3、基本途徑：,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 找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序

5、列（基因）,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,蛋白質(zhì) 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(jì),mRNA,生物功能,轉(zhuǎn)錄,翻譯,折疊,圖1-29蛋白質(zhì)工程流程圖,三、蛋白質(zhì)工程的概念（p27中下部分）,基礎(chǔ):,蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：,途徑:,目標(biāo):,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)規(guī)律和生物功能的關(guān)系,基因修飾或基因合成,改造或制造新的蛋白質(zhì)，滿足人類的生產(chǎn)或生活的需要,是對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造,活動(dòng)3：對(duì)照密碼表，寫(xiě)出決定“丙氨酸色氨酸賴氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸”的脫氧核苷酸序列。,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

6、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(guò)人工合成的方法或從基因文庫(kù)中獲取。,目的基因,預(yù)期的蛋白質(zhì)功能,基因表達(dá)載體,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，獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品,定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(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)

7、有的蛋白質(zhì),三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景,1、進(jìn)展：改造胰島素成為速效藥品。,2、前景：探索蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面。,3、目前面臨的困難：主要是目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的 高級(jí)結(jié)構(gòu) 的了解還很不夠。,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)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā),推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列,設(shè)計(jì)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(jìn)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(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一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需

8、要,D,2蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)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(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，又被稱為第二代基因工程,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),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(jì)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(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(jìn)展和應(yīng)用，下列說(shuō)法不正確的是（