精品课件S14蛋白质工程的崛起.ppt

第四节 蛋白质工程的崛起,学习目标,1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由 2、理解蛋白质工程的原理 3、关注蛋白质工程的进展和前景,于意、张钰晗、梁莹、赵通、 韩金邗、高飞、李晓慧、唐继伟、 姜文筱、宋晓璇、朱益震,我们的榜样，我们的骄傲,希望其他同学再接再厉，积极努力，超越自我!,Nothing is impossible for a willing heart. （心之所愿，无所不成）,回顾基因工程,目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定,1、基因工程的操作程序,回顾基因工程,从基因文库中获取目的基因,反转录法,化学合成法,2、目的基因的获取方法,将一种生物的基因转移到另一种生物体 内，后者可以生产它本不能生产的蛋白质， 进而表现出新的性状。,3、基因工程的实质,PCR技术扩增目的基因,人工合成,回顾基因工程,4、基因工程合成的蛋白质对于后者是一种新的蛋白质，对于自然界呢？,不是,那么怎样才能获得自然界不存在的蛋白质呢？ 让我们了解一下蛋白质工程,认真阅读课本，完成提纲： 一、蛋白质工程崛起的缘由,一、蛋白质工程崛起的缘由,展示1 干扰素 优点：有效治疗病毒感染和癌症 缺点：体外保存相当困难 改造: 若将干扰素分子中一个半胱 氨酸变成丝氨酸 结果：可以在-70度保存半年,一、蛋白质工程崛起的缘由,展示2 玉米中赖氨酸含量比较低的原因,天冬氨酸,天冬氨酸激酶,中间产物,二氢吡啶二羧酸合成酶,赖氨酸,抑制,抑制,改造：将天冬氨酸激酶的第352位苏氨酸变成异亮氨 酸 将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104位天冬酰胺 变成异亮氨酸,结果：使产量提高25倍,一、蛋白质工程崛起的缘由,天然蛋白质的不足：,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。,1 关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（ ） 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,练习,D,认真阅读课本，完成提纲： 二、蛋白质工程的原理 1、蛋白质工程的目标 及 “思考”,二、蛋白质工程的原理,1、蛋白质工程的目标,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,思考,（1）对天然蛋白质进行改造，我们是直接改造蛋白质吗？,不是,（2）应该如何操作？,（3）理由是什么？,通过改造基因来完成,b、如果对蛋白质直接改造，即使成功，被改造的蛋 白质还是无法遗传,a、对基因改造比蛋白质要容易些，难度小得多,二、蛋白质工程的原理,2、中心法则内容,思考,设计好蛋白质后，如何才能知道要改造好的基因应该具有的核苷酸序列？,根据氨基酸序列推测出mRNA的核苷酸序列，再由mRNA的核苷酸序列推测基因的核苷酸序列,练习,对照密码表，至少写出三种决定“丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸”的基因的脱氧核苷酸序列。 相关资料： 丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC,3、蛋白质工程的原理,二、蛋白质工程的原理,由预期的蛋白质找到相对应的基因的脱氧核苷酸序列,认真阅读课本，完成提纲： 三、蛋白质工程的流程,三、蛋白质工程的流程,1、天然蛋白质的合成途径：,2、蛋白质工程的流程：,三、蛋白质工程的流程,（3）两者最终涉及的基因结构有何特点？,无启动子、终止子、内含子,（4）两者最终涉及的基因是否可以是自然界中不存在 的？,可以,（5）两者最终涉及的基因最终表达的是否都是 自然 界中不存在的蛋白质？,只有蛋白质工程涉及到的是自然界中不存在的蛋白质,思考,（1）蛋白质工程的思路与中心法则 （相同/相反）,相反,（2）蛋白质工程的流程与基因工程的哪个知识点类似？,化学合成法,链接相关知识,四、合成或改造目的基因,推测出相应基因序列后的工作,1、如果改变的仅仅是蛋白质中个别 氨基酸，可以对现有基因采用定点诱变技术,四、合成或改造目的基因,2、如果对蛋白质中的氨基酸改动 较大，怎样才能得到相应的目的基因？,DNA合成仪合成,认真阅读课本，完成提纲： 五、蛋白质工程 1、2部分,五、蛋白质工程,1、概念：,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，或制造出一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。,思考,（1）单靠蛋白质工程能否生产自然界中不存在的蛋白质？,不能,（2）还需要谁参与？,基因工程,2、蛋白质工程是在 的基础上延伸出来的 基因工程。,基因工程,第二代,生物体外,生物体外,基因,基因,目的基因,预期蛋白质的功能,剪切拼接导入 表达,略,通过改造基因，以 定向改造天然蛋白 质，甚至创造自然 界不存在的蛋白质,将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达,创造出自然界不存在的蛋白质,生产自然界已存在的蛋白质,1蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ ） 氨基酸结构 B蛋白质空间结构 C肽链结构 D基因结构,2下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ ） A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要 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 C蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 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,练习,3、下列关于基因工程和蛋白质工程的说 法正确的是( ) A蛋白质工程和基因工程的目的都是 获得人类需要的蛋白质，所以二者 没有区别 B基因工程是蛋白质工程的基础 C通过蛋白质工程改造后的蛋白质有 的仍然是天然的蛋白质 D蛋白质工程是在蛋白质分子水平上 直接改造蛋白质的,五、蛋白质工程,能不能根据人类需要的蛋白质结构，设计相应基因，导入适合细菌中，让细菌生产人类需要的蛋白质食品？,理论上可以,思考,六、蛋白质工程的进展和前景,前景诱人：1、科学家通过对胰岛素的改造，已经成功使 其成为速效型药品。 2、制成电子元件，具有体积小、耗电少和效 率高的特点。 难度很大：成功的例子不多；主要是因为蛋白质发挥功 能必须依赖于正确的空间结构，而科学家目 前对大多数蛋白质的高级结构了解还很不够。,1.蛋白质工程的实质是( ) A改造蛋白质 B改造mRNA C改造基因 D改造氨基酸,C,2、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（ ） 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,3、蛋白质工程的基本流程正确的是 （ ） 蛋白质分子结构设计 DNA合成 预期蛋白质功能 根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A B C D,4.下列围绕蛋白质工程的叙述中正确的是 (多选) ( ) A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结 构，使之更加符合人类的需要 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 C蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在的 新型蛋白质分子 D蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功 能出发，设计出相应的基因，并借助基因 工程实现的,ACD,5.基因工程与蛋白质工程的区别是 ( ) A基因工程需对基因进行分子水平操 作，蛋白质工程不对基因进行操作 B基因工程合成的是天然存在的蛋白 质，蛋白质工程合成的可以是自然界不 存在的蛋白质 C基因工程是分子水平操作，蛋白质工 程是细胞水平(或性状水平)操作 D基因工程完全不同于蛋白质工程,B,6、T4溶菌酶的稳定性大大提高的根本原因是 （ ） 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 CT4溶菌酶中一个氨基酸发生了替换 DT4溶菌酶中的第3位氨基酸由异亮氨酸 变为半胱氨酸,A,7、下列不属于蛋白质工程成果的是 （ ） 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tPA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,D,8、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（ ） A科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品 B生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面 C蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用 D蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多,C,小结 蛋白质工程崛起的缘由 蛋白质工程原理 蛋白质工程的流程 合成或改造目的基因 蛋白质工程的进展和前景,天然蛋白质的不足,目标 中心法则 原理,前景诱人 难度很大,小改、大改,预期的蛋白质