北师大版选修3 4.4 蛋白质工程的崛起 课件（23张）.pptx

第4节蛋白质工程的崛起 基因工程的实质 将一种生物的转移到另一种生物体内 后者产生它本不能产的 进而表现出 基因 蛋白质 新的性状 回顾 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 这些蛋白质的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 基因工程的局限性 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 一 蛋白质工程崛起的缘由 例如 改造 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 改造 改造 问题1 解决 蛋白质功能不能满足需求 改变蛋白质的结构 半胱氨酸 体外很难保存 如何改造 丝氨酸 体外可以保存半年 干扰素 干扰素 改 问题2 如何对天然蛋白质的结构进行改造 你认为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 能否说出你的理由 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 基因改造 可遗传 蛋白质改造 不可遗传 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 问题3 你能推测出干扰素基因改造前和改造后的该部分序列吗 半胱氨酸 ugu 丝氨酸 ucu 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 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 gcu 或c或a或g uggaaa 或g auguuu 或c mrna序列 dna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 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来合成目的基因 人工合成法 反转录法 目的基因的信使rna 目的基因 化学合成法 肽链氨基酸序列 信使rna序列 基因的核苷酸序列 目的基因 合成 推测 推测 单链dna 合成 1 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 二 蛋白质工程的基本原理 3 实质 2 目标 根据人们对的特定需求 对蛋白质的进行分子设计 对编码蛋白质的基因进行改造 蛋白质功能 结构 4 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 对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质 以满足人类对生产和生活的需求 了解蛋白质的结构和功能 改造基因 基因修饰或基因合成 定向改造或制造蛋白质 5 基因工程与蛋白质工程的区别 基因工程 蛋白质工程 实质 结果 联系 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 只能生产自然界已存在的蛋白质 蛋白质工程是在基因工程基础上 延伸出的第二代基因工程 能生产自然界不存在的蛋白质 三 蛋白质工程的进展和前景 1 进展 1 对胰岛素的改造 使其成为速效型药品 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 这是胰岛素b23 b28氨基酸残基结构所致 利用蛋白质工程技术改变这些残基 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 2 前景诱人 探索将蛋白质工程应用于微电子方面 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 要设计出更加符合人类需求的蛋白质还需经过艰辛的探索 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 课堂小结 1 蛋白质工程崛起的缘由 2 蛋白质工程的原理 中心法则的逆推 预期的蛋白质功能出发 推测应有的氨基酸序列 设计预期的蛋白质结构 找到相应的脱氧核苷酸序列 3 蛋白质工程的进展和前景 练习检测 1 蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 a 氨基酸结构b 蛋白质空间结构c 肽链结构d 基因结构 d 2 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 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列a b c d c 3 关于基因工程和蛋白