蛋白质工程的崛起ppt课件.ppt

1 蛋白质工程的崛起 2 何谓蛋白质工程 1983年美国科学家Ulmer首先提出蛋白质工程 它是指按照特定的需要 对蛋白质进行分子设计和改造的工程 自此以后 蛋白质工程迅速发展 已成为生物工程的重要组成部分 3 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 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 2003年 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 4 阅读P26第二自然段思考 2 科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什么样的问题 如何解决这些问题 1 为什么要进行蛋白质工程 一 蛋白质工程崛起的缘由 5 一 蛋白质工程崛起的缘由 这些蛋白质只是适应生物自身的需要 但不一定完全符合人类生产和生活需要 1 为什么要进行蛋白质工程 6 2 科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什么样的问题 如何解决这些问题 7 天然干扰素和人工干扰素 提高在低温的保存时间 8 二氢吡啶二羧酸合成酶和天冬氨酸激酶 异亮氨酸 提高玉米中赖氨酸含量 9 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 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 10 一 蛋白质工程崛起的缘由 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 基因 蛋白质 性状 蛋白质 进化 结构和功能 生存 蛋白质 11 1 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 答 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 而且改造过的基因可以遗传下去 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直接改造要容易操作 难度要小得多 二 蛋白质工程的基本原理 12 二 蛋白质工程的基本原理 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 1 目标 2 原理 改造基因 基因修饰或基因合成 13 二 蛋白质工程的基本原理 2 请用图解写出中心法则的内容 14 转录 DNA RNA 翻译 肽链 折叠等 具有高级结构的蛋白质 表达生物的功能或性状 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 15 二 蛋白质工程的基本原理 活动2 对照P27蛋白质工程流程图 说出主要步骤 16 蛋白质三维结构 氨基酸序列多肽链 基因DNA 预期功能 分子设计 mRNA 生物功能 转录 翻译 折叠 图1 29蛋白质工程流程图 中心法则 蛋白质工程 17 3 蛋白质工程的途径 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 中心法则的逆推 18 二 蛋白质工程的基本原理 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 途径 预期蛋白质功能 设计 推测应有的序列 找到对应的序列 蛋白质 结构 修饰 合成 预期的蛋白质 氨基酸 脱氧核苷酸 小节 19 活动3 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 的脱氧核苷酸序列 20 丙氨酸 色氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 21 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 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 讨论回答下列问题 1 请写出决定这一段肽链的mRNA片段和基因片段的核苷酸序列 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 22 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 23 蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指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 对现有白质进行改造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 第二代基因工程 24 蛋白质工程的概念 基础 蛋白质工程的实质 途径 目标 蛋白质的结构和功能 基因修饰或基因合成 改造或制造新的蛋白质 满足人类的生产或生活的需要 是对编码蛋白质的基因进行改造 25 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 26 三 蛋白质工程的进展和前景 1 进展 改造胰岛素速效型药品 27 三 蛋白质工程的进展和前景 1 进展对胰岛素的改造 使其成为速效型药品 2 前景诱人 探索将蛋白质工程应用于微电子方面 用蛋白质工程制造的电子元件具有体积小 耗电少和效率高的特点 3 难度很大主要是目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够 28 小结 1 蛋白质工程崛起的缘由 2 蛋白质工程的原理 3 蛋白质工程的进展和前景 29 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 练习检测 D 30 2 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 3 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 31 4 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D 蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 32 5 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 33 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 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 34 7 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