蛋白质工程的崛起ppt(讲课)

1、活动活动1:阅读阅读P26. 回答回答:为什么要进行蛋白质工程为什么要进行蛋白质工程?一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由这些蛋白质只是适应生物自身这些蛋白质只是适应生物自身的需要，但不一定完全符合人的需要，但不一定完全符合人类生产和生活需要类生产和生活需要，所以需要，所以需要加以改造。加以改造。一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由1、基因工程的应用、基因工程的应用（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

2、的性状。在原则上只能生产自然界已存在的蛋白在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。质。（2）基因工程的不足：）基因工程的不足： 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特定中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。类生产和生活的需要。2、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足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生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质。需要的蛋白质。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

3、）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提高数倍改造改造改造改造二、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，对对蛋白质

4、的结构进行分子设计蛋白质的结构进行分子设计。 1、目标：、目标：2、原理：、原理：思考：思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋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，还是通过对基因的操作来实现？白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？ 应该应该从对基因的操作来实现从对基因的操作来实现对天然蛋白质改对天然蛋白质改造，主要原因如下：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的，）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，而且改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过改造过的蛋白质可以遗传下去的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白

5、质直接改造，。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。遗传的。（2 2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容容易操作，难度要小得多易操作，难度要小得多。 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，对对蛋白质的结构进行分子设计蛋白质的结构进行分子设计。 1、目标：、目标：2、原理：、原理：改造基因改造基因（基因修饰或基因合成）（基因修饰或基因合成）逆转录逆转录转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复

6、制复制复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. 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列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）（基因）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DN

7、ADNA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4、基础：、基础：蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能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工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系功能的关系作为基础，通过作为基础，通过基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成，对对现有现有蛋白质进行改造，或制造一种蛋白质进行改造，或制造一种新新的蛋白质，的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。以满足人类的生产和生活的需求。蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进

8、行改造比较基因工程和蛋白质工程比较基因工程和蛋白质工程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,原因是对蛋白质的高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白级结构了解不够。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。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积小效率高效率高讨论：讨论：1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？序列？ 请把相应的

9、碱基序列写出来。请把相应的碱基序列写出来。 讨论：讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：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：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：色氨酸：UGG 赖氨酸：赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUU、UUC 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) TGG

10、AAA (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（DNADNA）？）？ 确定目的基因的碱基序列后，就可以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，通过根据人类的需要改造它，通过人工合成的人工合成的方法方法或可以通过基因的或可以通过基因的定点诱变定点诱变技术来改技术来改变后从基因文库中获取。变后

11、从基因文库中获取。2.2.基因工程基因工程是遵循中心法则，是遵循中心法则， 从从DNAmRNADNAmRNA蛋白质蛋白质折叠产生折叠产生功能功能，基本上是，基本上是生产生产出出自然界已有的蛋自然界已有的蛋白质白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：蛋白质工程是按照以下思路进行的： 确定蛋白质的功能确定蛋白质的功能蛋白质应有的蛋白质应有的高级结构高级结构蛋白质应具备的折叠状态蛋白质应具备的折叠状态应有的氨基酸序列应有的氨基酸序列应有的碱基排列应有的碱基排列，可以可以创造自然界不存在的蛋白质创造自然界不存在的蛋白质。思考与探究思考与探究 3.3.酶工程酶工程就是指将酶所具有的生物催化就是指将酶所具有

12、的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。门科学技术。 概括地说，酶工程是由概括地说，酶工程是由酶制剂的生酶制剂的生产和应用产和应用两方面组成的。酶工程的应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于主要集中于食品工业、轻工业以及医药食品工业、轻工业以及医药工业工业中。中。 通常所说的通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序然后由酶的分子结

13、构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。使酶工程成为蛋白质工程的一部分。 1 关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（不正确的是（ ）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它们的结构和功能符

14、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20种种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练习检测练习检测D2蛋白质工程中蛋白质工程中直接直接需要进行操作的对象是需要进行操作的对象是 氨基酸结构氨基酸结构 B蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C肽链结构肽链结构 D基因结构基因结构 v3下列关于蛋白质工程的说法下列关于蛋白质工程的说法错误错误的是（）的是（）vA蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之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更加符合人类的需要vB蛋白质

15、工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进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行操作，定向改变分子的结构vC蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型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蛋白质分子vD蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二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代基因工程v4 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

16、改、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造造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DNA合成合成预期蛋预期蛋白质功能白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列序列vA B v C Dv6 6、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出、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，其结果产生的蛋白质来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）是（）vA氨基酸种类增多氨基酸种类增多 vB氨基酸种类减少氨基酸种类减少vC仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质 vD可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质7、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（不正确的是（ ）A科学家通过对胰岛素的