高中生物第1部分专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起课件新人教选修3

二、蛋白质工程的基本原理
1、目标：根据人们对 蛋白质 功能的特定需求， 结构 对蛋白质的 进行分子设计。
2、原理：改造基因（基因 修饰 或基因 合成 ） 。 3、流程： 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质 →推测应有 的 氨基酸 序列→找到对应的 脱氧核苷酸 序 列。
蛋白质工程的主要步骤通常包括：
练习检测
8、T4溶菌酶的稳定性大大提高的根本原因是 （ A） A．控制T4溶菌酶合成的基因的一个位点发生 突变 B．控制T4溶菌酶合成的mRNA上的密码子发 生变化 C．T4溶菌酶中一个氨基酸发生了替换 D．T4溶菌酶中的第3位氨基酸由异亮氨酸变 为半胱氨酸
练习检测
9、下列不属于蛋白质工程成果的是（ D ） A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性 B．生产出鼠—人嵌合抗体 C．将t—PA分子中的天门冬酰胺替换为谷氨 酰胺 D．蛋白质酶洗衣粉容易洗掉或除奶渍、血渍
（1）从生物体中分离纯化目的蛋白； （2）测定其氨基酸序列； （ 3）借助核磁共振和 X射线晶体衍射等手段，尽可能 地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;
（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化， 包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；
（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变； （6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。
蛋白质工程的概念
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 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。
蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造
三、蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程
DNA合成 基因 分子设计 预期功能 生物功能 蛋白质 氨基酸序 列多肽链 三维结构 mRNA DNA 折叠 转录 翻译

基因工程的实质： 基因工程的实质
基因 将一种生物的 转移到 另一种生物体内， 另一种生物体内，后者产生它本不 蛋白质 能产的 ，进而表现 出 。 新的性状
基因工程的局限性： 基因工程的局限性：
基因工程在原则上只能生产 自然界已存在的蛋白质。 自然界已存在的蛋白质。 这些蛋白质的结构和功能 结构和功能符合 这些蛋白质的结构和功能符合 特定物种生存的需要 生存的需要， 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。 人类生产和生活的需要 全符合人类生产和生活的需要。
异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质 的结构，设计相应的基因， 的结构，设计相应的基因，导入合 适的细菌中， 适的细菌中，让细菌生产人类所需 要的蛋白质食品呢？ 要的蛋白质食品呢？ 理论上是可行的， 理论上是可行的，但目前还没 有真正成功的例子。 有真正成功的例子。
三、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的进展：
o
• 玉米中赖氨酸的含量比较低。 玉米中赖氨酸的含量比较低。
赖氨酸的合成机理： 赖氨酸的合成机理：
天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶
负反馈调节
前体物质
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 位的苏氨酸） 位的苏氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺） 位的天冬酰胺） 位的天冬酰胺
赖氨酸
改造
天冬氨酸激酶 异亮氨酸） （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 异亮氨酸） （异亮氨酸）
蛋白质工程是在基因工程的基础上，延 伸出来的第二代基因工程。
1、从预期的蛋白质功能出发 2、设计预期的蛋白质结构 3、推测应有的氨基酸序列 4、找到相应的脱氧核苷酸序列 基因） （基因）
二、蛋白质工程的基本原理
1、基因工程的基本原理

mRNA：GCU（C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
DNA：CGA（G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）
（2）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（DNA）？
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中获取后 进行改造。旁栏思考题
1、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白 质工程有什么关系？我国科学家承担了什 么任务？ （了解）
人类蛋白质组计划是继人类基因组计 划之后，生命科学乃至自然科学领域一项 重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白 质组组织宣告成立。2003年该组织正式提 出启动了两项重大国际合作行动：一项是 由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白 质组计划”；另一项是以美国科学家牵头 执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此 拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
1、在种内可以用什么方法？ 杂交育种 2、在种间可以用什么方法？ 基因工程育种
基因工程的实质：
将一种生物的 基因 转移 到另一种生物体内，后者产生 它本不能产生的 蛋白质 ，进而 表现出 新的性状 。
①育种周期短； （重点记忆） ②目的性强，可定向改变生物性状； ③克服远缘杂交不亲和的障碍。
优点：
如果将其分子上的一个半胱氨酸变 成丝氨酸，在-70 C的条件下，可以保存 半年。
o
2、玉米中赖氨酸的含量比较低
赖氨酸的合成机理：
天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶
抑制 (负反馈调节)
前体物质
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺）
赖氨酸
改造
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）

蛋白质工程就是按照以下思路进行得:
确定蛋白质得功能→蛋白质应有得高级结构 →蛋白质应具备得折叠状态→应有得氨基酸 序列→应有得碱基排列,可以创造自然界不存 在得蛋白质
蛋白质得结构
蛋白质得一级结构
蛋白质得结构
蛋白质得二级结构
胰岛素得三级结构
蛋白质得结构
蛋白质得结构
血红蛋白分子就 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是由二个由 141个氨基酸残 基组成得α亚基 和二个由146个 氨基酸残基组成 得β亚基按特定 得接触和排列组 成得一个球状蛋 白质分子,每个亚 基中各有一个含 亚铁离子得血红 素辅基。
“人类肝脏蛋白质组计划”就是国际上第一 个人类组织／器官得蛋白质组计划,由我国贺福 初院士牵头,这就是中国科学家第一次领衔得重 大国际科研协作计划,总部设在北京,目前有16个 国家和地区得80多个实验室报名参加。她得科 学目标就是揭示并确认肝脏得蛋白质,为重大肝 病预防、诊断、治疗和新药研发得突破提供重 要得科学基础。
高二生物选修三蛋白质工程的崛起 课件
专题1 基因工程 课题4 蛋白质工程得崛起
思考
怎样让一种生物得性状在另一种生物中 表达？
杂交育种
在种内可以用常规得杂交育种得办法实现,但要 使有生殖隔离得种间生物实现基因交流,就显 得力不从心了,则应采用什么技术？
基因工程
生物产生得天然蛋白质就是在长期进化过 程中产生得,她得结构和性能不能完全满足 人类生产生活得需要。
人类蛋白质组计划得深入研究将就是对蛋白 质工程得有力推动和理论支持。
Ø 蛋白质工程就就是在对蛋白质得化学、晶体学、 动力学等结构与功能认识得基础上,对蛋白质 人工改造与合成得产品。
Ø “后基因组时代”将就是“蛋白质组学时代”, 即从对基因信息得研究转向对蛋白质信息得研 究,包括研究蛋白质结构、功能与应用及蛋白 质相互关系和作用。