蛋白质工程的崛起ppt.ppt

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学习目标学习目标国际人类蛋白质组计划？

国际人类蛋白质组计划？

20012001年，国际人类蛋白质年，国际人类蛋白质组组织成立。

组组织成立。

启动两项国际合作行动：

启动两项国际合作行动：

1.1.人类肝脏蛋白质组计划人类肝脏蛋白质组计划；2.2.人类血浆蛋白质组计划人类血浆蛋白质组计划。

1.1.基因工程的应用基因工程的应用（11）基因工程的实质：

）基因工程的实质：

将将一种生物的基因转移到另一种生物一种生物的基因转移到另一种生物体内体内，使，使后者产生本不能产生的蛋白后者产生本不能产生的蛋白质，质，进而表现出新的性状。

进而表现出新的性状。

原则上只能生产自然界已存在的蛋白质原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。

（22）基因工程的不足）基因工程的不足：

一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由天然蛋白质是生物在天然蛋白质是生物在长期进化过程长期进化过程中形成的，它们的结构和功能中形成的，它们的结构和功能符合特定物符合特定物种生存的需要种生存的需要，却，却不一定完全符合人类不一定完全符合人类生生产和生活的需要。

产和生活的需要。

3.3.蛋白质工程的目蛋白质工程的目的的生产生产符合符合人类生产和生活人类生产和生活的需要的蛋白质。

的需要的蛋白质。

2.2.天然蛋白质的不足天然蛋白质的不足：

天然蛋白质天然蛋白质符合特定符合特定物种生存物种生存需要需要不一定符合不一定符合人类生产、人类生产、生活需要。

生活需要。

干扰素干扰素治疗病毒感治疗病毒感染、癌症染、癌症体外保体外保存困难存困难改变分子改变分子结构：

结构：

半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸保存半年保存半年基因工程只能生产自基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质然界已存在的蛋白质产量提高产量提高赖氨酸浓度赖氨酸浓度合成时需：

合成时需：

天冬氨酸激酶；天冬氨酸激酶；二氢吡啶二羧酸二氢吡啶二羧酸合成酶合成酶浓度浓度高时高时抑制抑制苏氨酸苏氨酸异亮氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬酰胺异亮氨酸异亮氨酸二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理1.1.蛋白质工程的目标蛋白质工程的目标：

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，对蛋白质的结构蛋白质的结构进行分子设计。

进行分子设计。

思考：

思考：

对天然蛋白质进行改造，对天然蛋白质进行改造，你认为你认为应直接对蛋白质分子进行操作应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呢？

还是通过对基因的操作来实现呢？

血红蛋白血红蛋白分子就是由二个分子就是由二个由由141141个氨基酸个氨基酸残基组成的残基组成的亚基和二个由亚基和二个由146146个氨基酸残个氨基酸残基组成的基组成的亚亚基按特定的接触基按特定的接触和排列组成的一和排列组成的一个球状蛋白质分个球状蛋白质分子，每个亚基中子，每个亚基中各有一个含亚铁各有一个含亚铁离子的血红素辅离子的血红素辅基。

基。

思考：

应该直接对蛋白质分子进行思考：

应该直接对蛋白质分子进行操作还是通过对基因操作来实现？

操作还是通过对基因操作来实现？

应该从对应该从对基因的操作基因的操作来实现对天然来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：

蛋白质改造，主要原因如下：

（11）基因决定蛋白质，）基因决定蛋白质，改造了基因改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过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。

的蛋白质可以遗传下去。

（22）对基因进行改造）对基因进行改造比对蛋白质直比对蛋白质直接改造接改造要容易操作，难度要小得多。

要容易操作，难度要小得多。

究究究究探探探探作作作作合合合合逆转录逆转录转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复制复制复制天然蛋白质的合成天然蛋白质的合成遵循遵循中心法则中心法则转录转录DNADNA复制复制转录转录DNADNA复制复制二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理2.2.原理：

原理：

改造基因（基因修饰或基因合改造基因（基因修饰或基因合成）成）蛋白质蛋白质空间结构空间结构氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链mRNA基因基因DNA转录转录翻译翻译盘曲盘曲折叠折叠生物功能生物功能分子分子设计设计预期功能预期功能合成合成天然蛋白质合成天然蛋白质合成蛋白质工程蛋白质工程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图图1-291-29蛋白质工程流程图蛋白质工程流程图蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理例：

蛋白质工程的基本流程正确的例：

蛋白质工程的基本流程正确的是（）是（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNADNA合合成预期蛋白质功能根据氨基酸成预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列序列推出脱氧核苷酸序列AABBCCDD指指以蛋白质分子的结构规律及其生以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础物功能的关系作为基础，通过，通过基因修饰基因修饰或基因合成，或基因合成，对现有蛋白质进行对现有蛋白质进行改造，改造，或制造或制造一种一种新的蛋白质，新的蛋白质，以满足人类的以满足人类的生生产和生活的需求。

生生产和生活的需求。

蛋白质工程是在基因工程的蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的基础上，延伸出来的第二代基因工程第二代基因工程！

可以！

可以创造自然界不存在创造自然界不存在的蛋白质！

的蛋白质！

蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念改造胰岛素改造胰岛素特效药品特效药品应用于电子方面应用于电子方面蛋白质工程蛋白质工程制造电子元件制造电子元件优点：

体积小、优点：

体积小、耗电少、效率高耗电少、效率高。

三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程蛋白质工程难度大难度大原因：

蛋白质发挥原因：

蛋白质发挥功能必须依赖于正功能必须依赖于正确的高级结构。

确的高级结构。

这种高级结构很复这种高级结构很复杂，目前对其了解杂，目前对其了解还很不够，需探索还很不够，需探索。

血红蛋白结构血红蛋白结构过程过程结果结果联系联系目标目标操作核心操作核心操作起点操作起点蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程项目项目目的基因目的基因预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能基因表达载体基因表达载体基因基因获取目的基因获取目的基因构建表达载体构建表达载体导入受体细胞导入受体细胞目的基因的检测与表达目的基因的检测与表达预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计蛋白质结构设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测氨基酸序列推测核苷酸序列推测核苷酸序列合成合成DNADNA表达蛋白质表达蛋白质定向改造生物的遗传特性定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类，获得人类所需的生物类型或生物产品型或生物产品定向改造或生产人定向改造或生产人类所需的蛋白质类所需的蛋白质生产自然界已有蛋白质生产自然界已有蛋白质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,延伸出来的第二代基因工程。

延伸出来的第二代基因工程。

自然界没有的蛋白质自然界没有的蛋白质思考：

蛋白质工程就是思考：

蛋白质工程就是酶工程吗？

酶工程吗？

PP2828页第页第33题题两者不是同一概念。

两者不是同一概念。

酶绝大多数是蛋白质；酶绝大多数是蛋白质；少数为少数为RNA。

一、蛋白质工程崛起的缘由：

一、蛋白质工程崛起的缘由：

基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。

白质。

二、蛋白质工程的基本原理：

二、蛋白质工程的基本原理：

预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构推测预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列。

列。

蛋白质工程：

以蛋白质分子的结构规律及其与生蛋白质工程：

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。

白质，以满足人类的生产和生活的需求。

三、蛋白质工程的进展和前景。

三、蛋白质工程的进展和前景。

总结下表是外源基因插入位置下表是外源基因插入位置（插入点有插入点有aa、bb、c）c），请根据表中提供的细菌生长情况，推测，请根据表中提供的细菌生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点，正确三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的是的是AA是是cc；是；是bb；是；是aaBB是是aa和和bb；是；是aa；是；是bbCC是是aa和和bb；是；是bb；是；是aaDD是是cc；是；是aa；是；是bbA结论：

目的基因插入原抗结论：

目的基因插入原抗性基因片段中，则导致原性基因片段中，则导致原抗性丧失！

抗性丧失！

讨论讨论讨论讨论某多肽链的一段氨基酸序某多肽链的一段氨基酸序列是：

列是：

丙氨酸色丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷苷酸序列？

写出相应的碱基序列。

酸序列？

写出相应的碱基序列。

、确定目的基因的碱基序列后，怎样、确定目的基因的碱基序列后，怎样合合成或改造目的基因？

成或改造目的基因？

、总结：

什么叫做蛋白质工程？

、总结：

什么叫做蛋白质工程？

回答回答

（1）mRNA序列为序列为：

GCU（或（或C或或A或或G）UGGAAA（或（或G）AUGUUU（或（或C）脱氧核苷酸序列：

脱氧核苷酸序列：

CGA（或（或G或或T或或C）ACCTTT（或（或C）TACAAA（或（或G）回答回答回答回答、确定目的基因的碱基序、确定目的基因的碱基序列后，就可以列后，就可以根据人类的需根据人类的需要改造它，通过人工合成的要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。

方法或从基因库中获取。

、蛋白质工程：

以蛋白质分子的结构规、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。

类的生产和生活的需求。

1.1.关于生物体内存在的天然蛋白质，关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（）下列说法不正确的是（）AA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BB它们的结构和功能符合特定物种生存它们的结构和功能符合特定物种生存的需要的需要CC构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有有2020种种DD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D2.2.以下关于蛋白质工程的说法正确以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）的是（）AA、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BB、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CC、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造白质进行改造DD、蛋白质工程只能生产天然的蛋、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质白质3.3.蛋白质工程的基本流程正确的蛋白质工程的基本流程正确的是（）是（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNADNA合合成预期蛋白质功能根据氨基酸成预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列序列推出脱氧核苷酸序列AABBCCDD4.4.蛋白质工程是在基因工程基础上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，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）结果产生的蛋白质是（）AA氨基酸种类增多氨基酸种类增多BB氨基酸种类减少氨基酸种类减少CC仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质DD可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质5.5.关于蛋白质工程的进展和应