蛋白质工程的崛起 .ppt

关于蛋白质工程的崛起第1页，共25页，星期日，2025年，2月5日一、蛋白质工程崛起的缘由基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本身不能产生的蛋白质，从而表现出新的性状。基因工程的实质：在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。基因工程第2页，共25页，星期日，2025年，2月5日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。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。天然蛋白质的不足第3页，共25页，星期日，2025年，2月5日基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。天然蛋白质符合特定物种生存需要。不一定符合人类生产、生活需要。干扰素治疗病毒感染、癌症。体外保存困难。改变分子结构：半胱氨酸丝氨酸保存半年第4页，共25页，星期日，2025年，2月5日产量提高赖氨酸含量低合成时需：天冬氨酸激酶；二氢吡啶二羧酸合成酶。浓度影响苏氨酸异亮氨酸天冬酰胺异亮氨酸第5页，共25页，星期日，2025年，2月5日转录DNARNA翻译肽链折叠等具有空间结构的蛋白质表达生物特有的功能或性状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第6页，共25页，星期日，2025年，2月5日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？对基因的操作来实现：（1）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，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质改造要容易操作，难度要小得多。第7页，共25页，星期日，2025年，2月5日2、蛋白质工程的原理：3、基本途径(中心法则的逆推)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对应的脱氧核苷酸序列（基因）由预期的蛋白质找到相对应的基因进行改造第8页，共25页，星期日，2025年，2月5日讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……（1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。有多少种？（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）？第9页，共25页，星期日，2025年，2月5日第10页，共25页，星期日，2025年，2月5日（2）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库中获取。mRNA序列为：(1)GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）第11页，共25页，星期日，2025年，2月5日通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。其中基因工程是关键技术。因此蛋白质工程又被称为第二代基因工程。蛋白质工程的概念第12页，共25页，星期日，2025年，2月5日基础: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。手段:基因修饰或基因合成：借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术二、蛋白质工程的基本原理第13页，共25页，星期日，2025年，2月5日目的:对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要。第14页，共25页，星期日，2025年，2月5日项目基因工程蛋白质工程操作起点操作核心过程目标结果联系目的基因预期的蛋白质功能基因表达载体基因获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或生物产品定向改造或生产人类所需的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质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。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。生产自然界没有的蛋白质第15页，共25页，星期日，2025年，2月5日异想天开能否根据人