蛋白质工程的崛起(上课课件).

1、、蛋白质工程崛起的缘由活动1：阅读P26.答:为什么要进行蛋白质工程？这些蛋白质只是适应生物自身的需要,但不一定完全符合人类生产和生活需要，所以需要 加以改造。、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：将一种生物的基因转移到另一种生物 体内，使后者产生本不能产生的蛋白 质，进而表现出新的性状。(2) 基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的蛋白ov > z rv*A2、天然蛋白质的不足天然蛋白质是生物在长期进化过程 中形成的，它们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。3、蛋白质工程的目的生产符合人类生产和生活的 需要的蛋

2、白质。例如：干扰素（半胱氨酸）体外很难保存改造,干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量可提高数倍天冬氨酸激酶改造（352位的苏氨酸）玉米中赖氨酸含量比较低改造天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢毗旋二竣酸合成酶（104位的天冬酰胺）二氢毗旋二竣酸合成酶（异亮氨酸）问题1単白质功能解决：改变蛋白质不能满足需求的结构半胱氨酸一干扰素体外很难保存?如何改造-丝氨酸干扰素（改）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?（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？） n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

3、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。（基因改造一可遗传;蛋白质改造一不可遗传）< （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。半胱氨酸干扰素体外很难保存?如何改造丝氨酸干扰素（改） 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）3 MM衿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

4、、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昔酸序列。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) ?（1） mRNA序列为:GCU （或C 或 A或 G） UGGAAA （或G） AUGUUU （或C） 脱氧核苜酸序列:CGA （或G或T或C） ACCTTT （或C） TACAAA （或G）(2)确定目的基因的碱基序勿后，就可以根据人 类的需要改造它，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疣 取。 哼刈二、蛋白质工程的基本原理目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求, 对蛋白

5、质的结构进行分子设计。2、原理（实质）：改造基因（基因修饰或基因合成）77翻译蛋白质天然蛋白质的合成遵循中心法则7天然蛋白质的合成过程DNA 转录RNA 翻译 > 肽链折叠等表达生物特有冬的功能或性状具有空间结 构的蛋白质遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变3 途径：预期的蛋白质功能a设计预期的蛋白质结构推测应有前氨基酸序列找到相对应的脱氧核昔酸序列（基因）氨基酸序 列多肽链分子设计k蛋白质三维结构图129蛋白质工程流程图生物预期 功能功能折叠77匕蛋白质工程的概念P27合成,白质,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对现有蛋白质进行改

6、造或制造一种新的蛋以满足人类对生产和生活的需求。前提:途径:Y解餐由庚的修构和功僥 发遥基® （基©修饰戎基©命瓯丿目的：定向故进或制造娄囱庚75、基因工程与蛋白质工程的区别实质结果联系基因工程将目的基因从供体 转移到受体细胞，并 在弓重组只口冷卄已存在的蛋白质蛋白质工程 通过改造基因厂攻 定向改造天然蛋白 质=方皿 创新 無站白质1=蛋白质工程是在基因工程基础上厂延、，伸出的第二代基因工程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?理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。 一些报道利用细菌生产人类需要

7、的蛋白质往往都是自 然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而 自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构 非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如 何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有. 生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会濡I 来什么危害也是人们所担心的。三*蛋白质工程的进展和前景1、进展P28：(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

8、，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素宀八已通过临床实验.II2、刖景诱人:探索将蛋白质工程应用于微电子方面。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。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。四、知识拓展1、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程 有什么关系？我国科学家承担了什么任务？人类蛋白质组计划是继人类基因组计划 之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大 的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组 织宣告成立。2003年，该组织正式提出启动 了两项重大国际合作行动：一项是由中国科 学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”： 另一项是以美国科学家

9、牵头执行的“人类观， 浆蛋白质组计划",由此拉开了人类蛋白质| 组计划的帷幕。科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上 第一个人类组织/器官的蛋白质组计划， 由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总 部设在北京，目前有16个国家和地区的80 多个实验室报名参加。它的科学目标是揭 示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、 诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的2、你知道酶工程吗?绝大多数酶都是蛋白质,酶工程和蛋白质工程有什么区别？酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工 程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护 等方面的一门科学技术。（如加酶洗衣粉）通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经 过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结 构來确定相应基因的碱基序列等步骤。My、*II因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用， 而蛋白质工程的重点则