蛋白质工程的崛起ppt(讲课)

1、1 蛋白质工程的崛起 2 胰岛素改造胰岛素改造 3 1.基因工程的实质是什么？基因工程的实质是什么？ 2.基因工程的不足是什么？基因工程的不足是什么？ 3.天然蛋白质的不足是什么？天然蛋白质的不足是什么？ 4.蛋白质工程的目的是什么？蛋白质工程的目的是什么？ 任务：阅读教材第任务：阅读教材第2626页第二段页第二段 时间：时间：3 3分钟分钟 问题：问题： 4 一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由 1 1、基因工程的应用、基因工程的应用 （1 1）基因工程的实质：）基因工程的实质： 将一种生物的基因转移到另一种生物将一种生物的基因转移到另一种生物 体内，使后者产生本不能产生的蛋白体

2、内，使后者产生本不能产生的蛋白 质，进而表现出新的性状。质，进而表现出新的性状。 在原则上只能生产自然界已存在原则上只能生产自然界已存 在的蛋白质。在的蛋白质。 （2 2）基因工程的不足：）基因工程的不足： 5 天然蛋白质是生物在长期进化过程天然蛋白质是生物在长期进化过程 中形成的，它们的结构和功能符合中形成的，它们的结构和功能符合 特定物种生存的需要，却不一定完特定物种生存的需要，却不一定完 全符合人类生产和生活的需要。全符合人类生产和生活的需要。 2 2、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足 3 3、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需生产符合人类生产和生活的需 要

3、的蛋白质。要的蛋白质。 6 满足人类生满足人类生 产和生活的产和生活的 需要需要 例如：例如： 改造改造 干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存体外很难保存 干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸） 体外可以保存半年体外可以保存半年 玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低 天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶 （352352位的苏氨酸）位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶 （104104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺） 天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）（异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）（异亮氨酸） 玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可

4、提高数倍 改造改造 改造改造 7 1.蛋白质工程的目标是什么？蛋白质工程的目标是什么？ 2.蛋白质工程的原理？思考蛋白质工程的原理？思考26页第二个问号页第二个问号 3. 蛋白质工程的基本途径是什么？蛋白质工程的基本途径是什么？ 4.总结出什么是蛋白质工程？总结出什么是蛋白质工程？ 任务：阅读教材第任务：阅读教材第2626页第三段页第三段 时间：时间：3 3分钟分钟 问题：问题： 8 二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定需求，根据人们对蛋白质功能的特定需求， 对蛋白质的结构进行分子设计。对蛋白质的结构进行分子设计。 1 1、目标、目标： 2 2、原理：、

5、原理： 9 思考：对天然蛋白质进行改造，你认为思考：对天然蛋白质进行改造，你认为 应该直接对蛋白质分子进行操作，还是应该直接对蛋白质分子进行操作，还是 通过对基因的操作来实现？通过对基因的操作来实现？ 应该从对基因的操作来实现对天然蛋应该从对基因的操作来实现对天然蛋 白质改造，主要原因如下：白质改造，主要原因如下： （1 1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码）任何一种天然蛋白质都是由基因编码 的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，的，改造了基因即对蛋白质进行了改造， 而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果 对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改对蛋白质直接改造，即

6、使改造成功，被改 造过的蛋白质分子还是无法遗传的。造过的蛋白质分子还是无法遗传的。 （2 2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造）对基因进行改造比对蛋白质直接改造 要容易操作，难度要小得多。要容易操作，难度要小得多。 10 二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋 白质的结构进行分子设计。白质的结构进行分子设计。 1 1、目标：、目标： 2 2、原理、原理： 改造基因（基因修饰或基因合成）改造基因（基因修饰或基因合成） 11 逆转录逆转录 转录转录 DNADNA RNARNA 翻译翻译 蛋白质蛋白质 复制复制复制复

7、制 天然蛋白质的合成天然蛋白质的合成遵循中心法则遵循中心法则 转录转录 DNADNA 复制复制 转录转录 DNADNA 复制复制 12 转录转录 DNADNARNARNA 翻译翻译 肽链肽链 折叠折叠 等等 具有空间结具有空间结 构的蛋白质构的蛋白质 表达生物特有表达生物特有 的功能或性状的功能或性状 天然蛋白质的合成过程天然蛋白质的合成过程 遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变 13 . . 途径途径: : 预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序

8、列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）（基因） 14 蛋白质蛋白质 三维结构三维结构 氨基酸序氨基酸序 列多肽链列多肽链 基因基因 DNADNA 预期预期 功能功能 DNADNA合成合成 分子分子 设计设计 mRNA 生物生物 功能功能 转录转录翻译翻译折叠折叠 15 蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念 v蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其 生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基 因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种 新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。新的蛋白

9、质，以满足人类的生产和生活的需求。 蛋白质工程是在基因工程的基础上，蛋白质工程是在基因工程的基础上， 延伸出来的延伸出来的第二代基因工程第二代基因工程。 16 1.1.进展进展胰岛素速效型药品胰岛素速效型药品 2.2.前景前景 制作电子元件制作电子元件 3.3.现状现状 蛋白质工程目前成功的例子不多蛋白质工程目前成功的例子不多, ,原因是对蛋白质的原因是对蛋白质的 高级结构了解不够。要设计出更加符合人类需求的蛋高级结构了解不够。要设计出更加符合人类需求的蛋 白质还需经过艰辛的探索。白质还需经过艰辛的探索。 应用于微电子方面应用于微电子方面 具有具有 、耗电少和、耗电少和 的特点的特点 体积小体

10、积小 效率高效率高 17 讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是： -丙氨酸丙氨酸- -色氨酸色氨酸- -赖氨酸赖氨酸- -甲硫氨酸甲硫氨酸- -苯丙氨酸苯丙氨酸- - 丙氨酸：丙氨酸：GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG GCG 色氨酸：色氨酸：UGG UGG 赖氨酸：赖氨酸：AAAAAA、AAG AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUCUUC 讨论：讨论：1 1、怎样得出决定这一段肽链的脱、怎样得出决定这一段肽链的脱 氧核苷酸序列？氧核苷酸序列？ 请把相应的碱基序列写请把相应的碱基序列写 出来。出来。 18

11、 GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C） mRNAmRNA序列序列 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 序列序列GCT (GCT (或或C C或或A A或或G) TGGAAA (G) TGGAAA (或或G)ATGTTT (G)ATGTTT (或或C)C) CGA (CGA (或或G G或或T T或或C) ACCTTTC) ACCTTT（或（或C)TACAAA (C)TACAAA (或或G)G) 2.2.确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合 成或改造目的基因（成或改造目的基因（DNA

12、DNA）？）？ 确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人 类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因 文库中获取。文库中获取。 19 1 1、蛋白质工程崛起的缘由、蛋白质工程崛起的缘由 2 2、蛋白质工程的原理、蛋白质工程的原理： 中心法则的逆推中心法则的逆推 预期的蛋白质功能出发预期的蛋白质功能出发 推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列 设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构 找到相应的脱氧核苷酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列 3 3、蛋白质工程的进展和前景、蛋白质工程的进展和前景 20 1 1 关于生物体内存

13、在的天然蛋白质，下列说关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说 法不正确的是（法不正确的是（ ） A A是生物在长期进化过程中形成的是生物在长期进化过程中形成的 B B它们的结构和功能符合特定物种生存的需要它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 C C构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有2020种种 D D一定完全符合人类生产和生活的需要一定完全符合人类生产和生活的需要 D 2 2蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 氨基酸结构氨基酸结构 B B蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C C肽链结构肽链结构 D D基因结构基因结构 21 v

14、3 3下列关于蛋白质工程的说法错误的是（下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ ） vA A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结 构，使之更加符合人类的需要构，使之更加符合人类的需要 vB B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分 子直接进行操作，定向改变分子的结构子直接进行操作，定向改变分子的结构 vC C蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在 过的新型蛋白质分子过的新型蛋白质分子 vD D蛋白质工程与基因工程密不可分，又被蛋白质工程与基因工程密不可分，又被 称为第二代基因工程称为第二代基因工程 22 v

15、4 4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（ ) ) vA A、蛋白质工程以基因工程为基础、蛋白质工程以基因工程为基础 vB B、蛋白质工程就是酶工程的延伸、蛋白质工程就是酶工程的延伸 vC C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 vD D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 v5 5、蛋白质工程的基本流程正确的是（）、蛋白质工程的基本流程正确的是（） v蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNADNA合成合成预期蛋白预期蛋白 质功能质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 v A A B B v C C D D 23 v6 6、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸 出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白 质是（）质是（） vA A氨基酸种类增多氨基酸种类增多 vB B氨基酸种类减少氨基酸种类减少 vC C仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质 vD D可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质 24 7 7、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说