1.4　蛋白质工程的崛起.ppt

1.4蛋白质工程的崛起,思考：如果想让某一个生物的性状在另外一个生物的身上表达，常用的方法有哪些？,1、在种内可以用什么方法？,杂交育种,2、在种间(有生殖隔离)可以用什么方法？,基因工程育种,一、蛋白质工程崛起的缘由,克服远缘杂交不亲和的障碍,试回顾总结基因工程的丰硕成果,植物方面提高植物的抗虫、抗病、抗逆性改良植物的品质动物方面提高动物生长速度改善畜产品的品质用转基因动物生产药物用转基因动物作器官移植的供体研制药物基因治疗,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生的，进而表现出。,基因,蛋白质,新的性状,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。,基因工程的局限性：,生产符合人类生产和生活的需要的,蛋白质工程的目的：,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。,例如：教材P26实例分析,改造,2.玉米中赖氨酸含量,合成机理：,天冬氨酸激酶二氢吡啶二羧酸合成酶,前体物质,赖氨酸,反馈调节,抑制,1.干扰素的体外保存,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）,比较低,提高数倍,改造,改造,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，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。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。,3.工业用酶,延长干扰素的体外保存时间提高玉米中赖氨酸的含量提高工业生产中蛋白质类酶的稳定性,这些在科学研究和工业生产中亟待解决的难题均无法通过基因工程来完成。于是新一轮的探索拉开了序幕，人们开始着眼于对现有蛋白质的改造，以及制造目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。就这样，蛋白质工程应运而生，并迅速崛起。,二、蛋白质工程的基本原理,2.原理：,结论,蛋白质的功能是由蛋白质的_决定的，蛋白质的结构是由_决定的。,结构,DNA（基因）,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。,蛋白质,结构,P26旁栏思考？,基因改造,预期的蛋白质功能,3.工作流程(基本途径)：,基因DNA,多肽链氨基酸序列,蛋白质三维结构,预期功能,生物功能,mRNA,转录,翻译,折叠,DNA合成,分子设计,中心法则,蛋白质工程,？蛋白质工程的概念P27,三、蛋白质工程的进展和前景,1、蛋白质工程的进展：,对胰岛素的改造,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，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。,速效胰岛素,前景诱人：如用此技术制成的，具有、耗电少和的特点。难度很大：目前成功的例子不多，主要是目前科学家对大多数蛋白质的的了解还很不够。,电子元件,体积小,效率高,高级结构,2、蛋白质工程的前景：,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