蛋白质工程的崛起(精制)选读.ppt

1、目标：根据人们对 功能的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。 2、原理：改造基因（基因 或基因 ） 。 3、流程： 预期蛋白质功能→设计 →推测应有的 序列→找到对应的 序列。 4.蛋白质工程的概念（第二代基因工程） 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。 1、前景诱人：如用此技术制的 ，具有 、耗电少和 的特点。 2、难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋白质的 的了解还很不够。 * * * 1、基因工程的应用 （1）基因工程的实质：将一种生物的 转移到 另一种生物体内，使后者产生本不能产生的 ，进而表现出新的 。 （2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的 。 2、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的，它们的 符合特定物种 的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。 3、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需要的 。 一、蛋白质工程崛起的缘由 基因 蛋白质 性状 蛋白质 进化 结构和功能 生存 蛋白质 满足人类生产和生活的需要 例如： 改造 干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存 玉米中赖氨酸含量比较低 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） 改造 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） 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 干扰素（丝氨酸） 体外可以保存半年 -70℃ 一、蛋白质工程崛起的缘由 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？ 旁栏思考题 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。之后，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。 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。 蛋白质 结构 修饰 合成 预期的蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸 二、蛋白质工程的基本原理 温故知新 蛋白质的结构及其多样性 ①氨基酸种类不同，肽链结构不同 蛋白质多样性原因 ②氨基酸数目成百上千，肽链结构不同 ③氨基酸排列顺序千变万化，肽链结构不同 ④空间结构千差万别，蛋白质种类不同 基因 DNA 氨基酸序列多肽链 蛋白质 三维结构 预期功能 生物功能 mRNA 转录 翻译 折叠 DNA合成 分子设计 中心法则 蛋白质工程 二、蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造 理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。 讨论 １、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？写出相应的碱基序列。 ２、确定目的基因的碱基序列后，怎样合成或改造目的基因？ 　　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—…… 回答 1. mRNA序列为： 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） 回答 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。 过程 结果 联系 目标 操作核心 操作起点 蛋白质工程 基因工程 项目 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