1.4　蛋白质工程的崛起

1、根据前三节所学内容，试概括说出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题？,胰岛素、干扰素、抗虫棉、抗病毒烟草,复习回顾,蛋白质工程的崛起,阅读P26. 回答:为什么要进行蛋白质工程?,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 。,基因,蛋白质,性状,蛋白质,一、蛋白质工程崛起的缘由,为什么要进行蛋白质工程的研究?,2.天然蛋白质的不足 天然蛋白质的 不能完全符合人类生产和生活的需要。 实例: (1)干扰素的体外保存 (2)富含赖氨

2、酸的玉米新品种培育,结构和功能,一、蛋白质工程崛起的缘由,蛋白质功能 不能满足需求,问题1,解决：改变蛋白质的结构,满足人类生产和生 活的需要,一、蛋白质工程崛起的缘由,3、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需要的 。,蛋白质,二、蛋白质工程的基本原理,那么如何才能生产出符合我们人类意愿的蛋白质呢？,对天然蛋白质进行改造，你认为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？,二、蛋白质工程的基本原理,蛋白质的结构,蛋白质的一级结构,蛋白质的结构,蛋白质的二级结构,蛋白质的结构,胰岛素的三级结构,蛋白质的结构,血红蛋白质的四级结构,血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组

3、成的亚基和二个由146个氨基酸残基组成的亚基按特定的接触和排列组成的一个球状蛋白质分子，每个亚基中各有一个含亚铁离子的血红素辅基。,对天然蛋白质进行改造，你认为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？,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。 （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。,旁栏思考题,二、蛋白质工程的基本原理,1、目标：根据人们对 功能

4、的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。 2、原理：改造基因（基因 或基因 ） 。 3、途径：,蛋白质,结构,修饰,合成,对照P27蛋白质工程流程图，说出主要步骤。,逆转录,转录,DNA,RNA,翻译,肽链,复制,复制,折叠等,具有空间结构的蛋白质,表达生物特有的功能或性状,天然蛋白质的合成过程,遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变,二、蛋白质工程的基本原理,对照P27蛋白质工程流程图，说出主要步骤。,基因 DNA,氨基酸序列多肽链,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,二、蛋白质工程的基本原理,天然蛋白质的合成途径：,

5、蛋白质工程的途径：,二、蛋白质工程的基本原理,蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？,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,蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。,生产自然界没有的蛋白质,中心法则的逆向推导,遵循中心

6、法则,蛋白质工程的概念,基础:,实质：,途径:,目标:,蛋白质的结构和功能,基因修饰或基因合成,改造或制造新的蛋白质，满足人类的生产或生活的需要,是对编码蛋白质的基因进行改造,三、蛋白质工程的进展和前景,1、前景诱人：如用此技术制成的 ，具有 、耗电少和 的特点。 2、难度很大：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,对照密码表，至少写出三种决定“丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸”的脱氧核苷酸序列。,P27,课堂练习,（1）mRNA序列为： GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C） 脱氧核苷酸序列： CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G） （2）确定目的基因的碱