蛋白质工程的崛起1、基因工程的应用.ppt

蛋白质工程的崛起 二、蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程的进展与前景 蛋白质工程目前的现状：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。 练习检测 练习检测 练习检测 练习检测 练习检测 练习检测 练习检测 练习检测 练习检测 * * * * * * 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。 一、蛋白质工程崛起的缘由 基因 蛋白质 性状 蛋白质 进化 结构和功能 生存 一、蛋白质工程崛起的缘由 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） 改造 改造 天冬氨酸激酶（异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸） 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 满足人类生产和生活的需要 满足人类生产和生活的需要 满足人类生产和生活的需要 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？ 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 遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变 2、蛋白质工程的原理：基因改造 3、基本途径： 基因 DNA 氨基酸序列 多肽链 蛋白质三 维结构 预期蛋白 质功能 分子 设计 mRNA 翻译 氨基酸序列 多肽链 DNA合成 转录 折叠 蛋白质三 维结构 生物功能 蛋白质工程的主要步骤通常包括： （1）从生物体中分离纯化目的蛋白； （2）测定其氨基酸序列； （3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构; （4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响； （5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变； （6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。 某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸……(氨基酸对应的密码子为：甲硫氨酸AUG 色氨酸UGG 苯丙氨酸UUU) 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)? 4、概念： 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，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，以满足人类的生生产和生活的需求。 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。 蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造 蛋白质工程与基因工程相比,合成的蛋白质有何特点? 1、改造酶的结构 自然酶与工业用酶有什么区别? 自然酶 工业用酶 在常温常压中性环境下起催化作用 在高温、酸或碱性环境下起催化作用 鼠源杂交瘤抗体 鼠-人嵌合抗体 导致机体高度过敏 副作用 明显减小 2、生物工程制药 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 应用X射线晶体衍射法测定蛋白质的三维结构。 随着DNA和蛋白质测序技术的自动化，已能快速地测定蛋白质分子的一级结构。 结构预测与设计 构建蛋白质的空间结构模型 过程 结果 联系 目标 操作核心 操作起点 蛋白质工程 基因工程 项目 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 1 ．关于生物体内存在的天然蛋