1.4蛋白质工程的崛起课件_图文.ppt

(2)科技人员获得“M酶”基因后，常利用___P_C_R___技术在 体外将其大量扩增，此过程需要一种特殊的酶是__T_a_q_酶____。
(3)“M酶”基因只有插入玉__米__细__胞__的__染__色___体_D__N_A__中，才能 确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。科技人员将 “M酶”基因导入玉米细胞中需要借助__载__体__的运输。
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法 不正确的是（ D ） A．是生物在长期进化过程中形成的 B．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20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要
1.4 蛋白质工程的崛起 课件（共25张ppt）
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练习检测
6、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是（ Ｄ ）
A．氨基酸种类增多 B．氨基酸种类减少 C．仍为天然存在蛋白质 D．可合成天然不存在蛋白质
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四、蛋白质工程的进展和前景 进展 胰岛素速效型药品 前景 制作电子元件 现状 蛋白质的功能主要依赖于其正确而又极 其复杂的高级结构，目前科学家对大多 数蛋白质的高级结构了解还不够，要设 计出更加符合人类需求的蛋白质换需经 过艰辛的探索。
B．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

4.蛋白质工程的主要步骤通常包括： 蛋白质工程的主要步骤通常包括：
（1）从生物体中分离纯化目的蛋白； 从生物体中分离纯化目的蛋白； （2）测定其氨基酸序列； 测定其氨基酸序列； 借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段， （ 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; 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 设计各种处理条件 ， 白质的结构变化， 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； 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； 方案，如点突变； 分离、 纯化新蛋白， （ 6 ） 分离 、 纯化新蛋白 ， 功能检 测后投入实际使用。 测后投入实际使用。
例如:干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。 例如 干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将 干扰素是一种抗病毒 人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生 在大肠杆菌中进行表达， 人的干扰素的 在大肠杆菌中进行表达 的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天 的干扰素的抗病毒活性为 ， 然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的 干扰素量很多， 干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式 存在。为什么会这样？如何改变这种状况？ 存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究 发现， 干扰素蛋白质中有 个半胱氨酸（ 干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸 发现，β-干扰素蛋白质中有 个半胱氨酸（第17位、 位 31位和 位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨 位和 位），推测可能是有一个或几个半胱氨 酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的 酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第 位的 半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸， 半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结 果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提 果使大肠杆菌中生产的 干扰素的抗病性活性提 高到108 U/mg，并且比天然 干扰素的贮存稳定 高到 ，并且比天然β-干扰素的贮存稳定 性高很多。 性高很多。

蛋白质工程流程
• • • •
从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相应的脱氧核苷酸序列（基因）
总结：蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的 生物功能 结构规律 及其与_______ ________ 的关系作为基 基因修饰或 础，通过_______ ________，对现有蛋 基因合成 改造 新的蛋白质 白质进行____ ，或制造一种_______ ， 以满足生产和生活的需求。
• 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
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）
• 在已研究过的几千种酶中，只有极少 数可以应用于工业生产，绝大多数酶 都不能应用于工业生产，这些酶虽然 在自然状态下有活性，但在工业生产 中没有活性或活性很低。这是因为工 业生产中每一步的反应体系中常常会 有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度 较高，在这种条件下，大多数酶会很 快变性失活。
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。 这些蛋白质是生物在长期的进化中 形成的，他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 人类生产和生活的需要。
例如：
• 干扰素是由动物体内的效应T细胞产生 的一种糖蛋白，几乎能抵抗所有病毒 引起的感染。同时，在治疗癌症方面 也有十分可观的疗效。但是，干扰素 在体外保存相当困难。 如果将其分子上的一个半胱氨酸变 o 成丝氨酸，在-70 C的条件下，可以保 存半年。
前提： 了解蛋白质的结构和功能

“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计 划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科研 协作计划，总部设在北京。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质， 为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
随后，相继启动了由德国、瑞士、英国、加拿大和日本等国牵头的各类 蛋白质组计划。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力 推动和理论支持。
Ｂ
D．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
3、以下关于蛋白质工程的说法正确的是
（）
A、蛋白质工程以基因工程为基础
B、蛋白质工程就是酶工程的延伸
C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行
改造
Ａ
D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
4、蛋白质工程的基本流程正确的是（
）
①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白
生产符合人类生产和生活的需要的 蛋白质 。
一、蛋白质工程崛起的缘由
蛋白质工程：以蛋白质分子的结构规律及其
与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，以满足人类对生产和生活的需求。
前提： 了解蛋白质的结构和功能 原理： 改造基因（基因修饰或基因合成） 目的： 定向改造或制造蛋白质
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
3.1.4蛋白质工程的崛起

2、蛋白质工程的基本流程正确的是 （ C ） ①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A.①→②→③→④ B.④→②→①→③ C.③→①→④→② D.③→④→①→②
3、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（ A ） A．都是分子水平上的操作 B．基因工程就是改造基因的分子结构 C．蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构 D．基因工程能产生自然界根本不存在的基因，蛋白质工程 能产生自然界已存在的蛋白质
二、蛋白质工程的基本原理
1、蛋白质工程的途径 ----------中心法则的逆推
预期蛋白质功能
设计预期的蛋白质结构
推测应有的氨基酸序列 找到相应的脱氧核苷酸序列(合成基因)
DNA合成
分子设计
基因
氨基酸序列
蛋白质
DNA
mRNA 多肽链
转录 翻译
三维结构 折叠
预期功能 生物功能
2、目标： 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。
（2）水蛭素改造
水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种 变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可 作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在 综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异 体HV2的设计方案，将47位的Asn（天冬酰胺）变成Lys （赖氨酸），使其与分子内第4或第5位Thr（苏氨酸）间形 成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高凝血 效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检验抗血栓形 成的效果，提高20倍。
课堂小结
1、蛋白质工程崛起的缘由
2、蛋白质工程的原理：中心法则的逆推
预期的蛋白质功能出发