1.4 蛋白质工程的崛起2.ppt

* 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中的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。之后，该组织正是提出启动两项重大国际合作行为：一项是有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牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”。 “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。 蛋白质工程就是在对蛋白质的化学、晶体学、动力学等结构与功能认识的基础上，对蛋白质人工改造与合成的产品。 “后基因组时代”将是“蛋白质组学时代”，即从对基因信息的研究转向对蛋白质信息的研究，包括研究蛋白质结构、功能与应用及蛋白质相互关系和作用。 1.基因工程的不足 2.天然蛋白质的特点 一. 蛋白质工程崛起的缘由 二.蛋白质工程的基本原理 1.目标 2.原理3.途径4.概念5.方法 三.进展和前景 思考： 一. 蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程　 B.不足: A.实质: 将一种生物的基因移到另一种 生物体内,后者可以产生它本不 能产生的蛋白质,进而表现出新 的性状. 原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 2. 天然蛋白质的特点 A.生物在长期进化过程中形成的 B.结构和功能符合特定物种生存的需求 C.不一定完全符合生产和生活的需要 例如： 改造 干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存 干扰素（丝氨酸） 体外可以保存半年 玉米中赖氨酸含量比较低 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） 赖氨酸含量可提高数倍 改造 改造 二、蛋白质工程的基本原理 1、目标： 根据人们对蛋白质功能的特定需求， 对蛋白质的结构进行分子设计。 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 蛋白质的一级结构 蛋白质的二级结构 胰岛素的三级结构 血红蛋白质的四级结构 血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的α亚基和二个由146个氨基酸残基组成的β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？ 2、蛋白质工程的基本原理：基因改造 3、基本途径： 从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因） A.基础: B.手段: C.目的: D.实质: 第二代基因工程 以满足人类的生产和生活的需求 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 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 4.蛋白质工程概念 5.实施方法 1）.通过改变蛋白质肽链中的个别氨基酸或一段 氨基酸序列可以实现对蛋白质的改造。 2）.改变蛋白质肽链中个别氨基酸，通常采用 定点诱变技术，从而获得人类所需要的目的 蛋白质。 三.蛋白质工程的进展和前景 1.蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关 2.现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。 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—…… （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。有多少种？ （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）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。 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