1.4　蛋白质工程的崛起.pptx

蛋白质工程的崛起,三亚市第一中学陈坤,如何生产人干扰素？,干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白。干扰素是一种抗病毒的特效药，几乎可以抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染。干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定的疗效。,请思考,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,一、蛋白质工程崛起的缘由,科学家在干扰素的保存上面临什么样的问题？,一、蛋白质工程崛起的缘由,问题1：如何解决这个问题？,改造,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,问题2：如何对天然蛋白质的结构进行改造？,干扰素,干扰素（改）,思考与讨论,(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？,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。,-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,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）,干扰素,干扰素（改）,思考与讨论,mRNA：DNA的模板链：DNA的编码链：,讨论,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,友情提示：丙氨酸的密码子GCU、GCC、GCA、GCG色氨酸的密码子UGG赖氨酸的密码子AAA、AAG甲硫氨酸的密码子AUG苯丙氨酸的密码子UUU、UUC,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,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,二、蛋白质工程的基本原理,2、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）,实现对蛋白质分子的改造,3、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。,（2）鼠人嵌合抗体的形成鼠源杂交瘤抗体，对癌细胞有一定的杀伤能力，但对人体的不良反应较多。因而在基因水平上对抗体进行重组，产生人恒定区和可变区嵌合体,对人体的不良反应减少。,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）,（3）玉米中赖氨酸含量可提高数倍,改造,改造,（4）改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性,提高酶的稳定性方法：改变氨基酸（如酵母菌的丙糖磷酸异构酶）天门冬酰胺转变为苏氨酸天门冬酰胺转变为异亮氨酸稳定性提高50%引入二硫键,2、前景诱人：,3、难度很大：,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。,探索将蛋白质工程应用于微电子方面。,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。,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（）氨基酸结构B肽链结构C蛋白质空间结构D基因结构,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下图是蛋白质工程的基本思路，请据图回答下列问题：,蛋白质是大分子物质,空间结构复杂,较难预测,氨基酸与密码子的对应关系、mRNA与DNA的碱基互补配对原则,多种,一种氨基酸可由多种密码子决定,人工合成,3下图是蛋白质工程的基本思路，请据图回答下列问题：,（4）过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是,进行过程的目的是.,基因突变是不定向的