1.4　蛋白质工程的崛起 (2).ppt

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,生存,蛋白质,1.4蛋白质工程的崛起,实例1：生产单体速效胰岛素,如果把胰岛素B链由B28脯氨酸-B29赖氨酸改为B28赖氨酸-B29脯氨酸就可避免胰岛素分子形成聚合体以保证其效能的及时发挥。,原因：胰岛素注射到人体后会堆积在皮下，要经过较长时间才能进入血液，而且进入到血液中的胰岛素又会不断地被分解。,实例2：干扰素的保存,天然的干扰素在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在70的条件下，可以保存半年。,实例3:工业用酶,许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产和使用需要的。在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。,玉米中赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸浓度达到一定时会抑制赖氨酸合成过程中的两个关键酶天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。如果将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬氨酰变成异亮氨酸，可使玉米叶片和种子中游离的赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。,实例4:提高玉米赖氨酸含量,1、目标：根据人们对功能的，对蛋白质的进行分子设计。,蛋白质,结构,二、蛋白质工程的基本原理,特定需求,P26：对天然蛋白质进行改造，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？,基因的操作,基因编码蛋白质，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。容易操作，难度要小得多。,1、目标：根据人们对功能的，对蛋白质的进行分子设计。2、原理：（基因或基因）。3、途径：,蛋白质,结构,修饰,合成,二、蛋白质工程的基本原理,改造后的基因可遗传。易操作。,改造基因,特定需求,密码子表,1、目标：根据人们对功能的，对蛋白质的进行分子设计。2、原理：（基因或基因）。3、途径：预期设计预期推测应有的找到对应的。,蛋白质,结构,修饰,合成,蛋白质结构,氨基酸序列,脱氧核苷酸序列,二、蛋白质工程的基本原理,蛋白质功能,改造后的基因可遗传。易操作。,改造基因,特定需求,基因型，无新基因,基因（型）,原有的,新的,基因,分子,蛋白质,基因,基因,P27：某多肽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-,mRNA：GCU(C/A/G)UGGAAA(G)AUGUUU(C),DNA：CGA(G/T/C)ACCTTT(C)TACAAA(G),1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。,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）？,通过人工合成的方法或可以通过基因的定点诱变技术来改变后从基因文库中获取。,异想天开,能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？,理论上可行，但目前还没有真正成功的例子。,例1、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,酶工程：工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，重点在对已存在的蛋白质的合理充分利用。蛋白质工程：对已存在的蛋白质的改造。,例2、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