高二生物选修3 蛋白质工程 课件.ppt

蛋白质是一切生命活动的体现者 基因控制蛋白质的合成 第三节蛋白质工程 一 蛋白质工程的概念和原理 1 蛋白质工程 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技术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 基因工程一般只能生产自然界中已存在的蛋白质 不一定满足人类的需要 如 干扰素是动物体内的蛋白质 可用于治疗病毒的感染和癌症 但在体内不易保存 如果将它的一个半胱氨酸转化为丝氨酸 则可在 70条件下保存半年 为什么要开展蛋白质工程 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 毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造 主要原因如下 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直接改造要容易操作 难度要小得多 蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的新基因 然后表达具有特定结构和功能的蛋白质 关键技术 基因工程蛋白质工程称为第二代基因工程 前提 了解蛋白质的结构和功能的关系空间结构的测定 x射线晶体衍射法 核磁共振 一级结构的测定 氨基酸序列 蛋白质的结构 蛋白质的一级结构 蛋白质的结构 蛋白质的二级结构 蛋白质的结构 胰岛素的三级结构 蛋白质的结构 血红蛋白质的四级结构 血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的 亚基和二个由146个氨基酸残基组成的 亚基按特定的接触和排列组成的一个球状蛋白质分子 每个亚基中各有一个含亚铁离子的血红素辅基 返回 蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定要求 对蛋白质的结构进行分子设计 由于基因决定蛋白质 要对蛋白质结构进行设计改造 必须从基因入手 途径 预期蛋白质功能 设计出预期的蛋白质结构 推测应用的氨基酸序列 设计dna的脱氧核苷酸序列 基因改造 基因工程 蛋白质工程流程图 基因dna 氨基酸序列多肽链 蛋白质三维结构 预期蛋白质功能 基因工程 合成相应的蛋白质 蛋白质的改造 大改 设计并制造自然界中不存在的全新蛋白质 使之具有特定的氨基酸序列 空间结构和预期功能 中改 在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域 小改 通过基因工程中的定点诱变技术 有目的改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸殘基 以改善蛋白质的性质和功能 pcr技术是基因定点诱变的常用方法 利用人工合成带有突变点的诱变引物 通过pcr扩增而获得定点突变的基因 再通过基因工程的方法 将突变基因导入受体细胞 经过转录和翻译合成所需的蛋白质 基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心之一 胰岛素改造天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体 延缓胰岛素从注射部位进入血液 从而延缓了其降血糖作用 也增加了抗原性 利用蛋白质工程技术将胰岛素b链由b28脯氨酸 b29赖氨酸改为b28赖氨酸 b29脯氨酸 则可降低其聚合作用 使胰岛素快速起作用 该速效胰岛素已通过临床实验 非定点诱变 对蛋白质的空间结构不完全了解时 采用非定点诱变改造蛋白质 不具有目的性和针对性 可产生意想不到的结果 二 蛋白质工程的应用 改造酶的结构 有目的地提高酶的热稳定性