人教版高中生物选修三专题1 1-4 蛋白质工程的崛起（共18张PPT）.ppt

一、蛋白质工程的概念 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合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 四、蛋白质工程的进展与前景 * 选修3现代生物科技专题 专题1 基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起 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，是包含多学科的综合科技工程领域。 2、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需要的 。 二、蛋白质工程崛起的缘由 1、基因工程的不足 基因工程在原则上只能生产 的蛋白质。 这些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 的需要，却不一定完全符合人类的 的需要。 蛋白质 生存 自然界已存在的 生产和生活 满足人类生产和生活的需要 实例： 改造 干扰素 （第17位为半胱氨酸） 体外很难保存 干扰素 （第17位为丝氨酸） 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 （第352位为苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶（第104位为天冬酰胺） 改造 改造 天冬氨酸激酶 （第352位为异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶（第104位为异亮氨酸） 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 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？ 旁栏思考题 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牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。 “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。 2.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 三、蛋白质工程的基本原理 1、目标：根据人们对蛋白质 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、基本途径： 预期蛋白质功能→设计 →推测应有的 序列→找到对应的 序列。 功能 结构 修饰 合成 预期的蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸 蛋白质工程的流程 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 天然蛋白质合成的过程： 基因　　　表达（转录和翻译）　　　　形成氨基酸序列的多肽 链　　　　形成具有高级结构的蛋白质　　　　行使生物功能 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　　　找到相应的脱氧核苷酸序列 蛋白质工程的基本途径： 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。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带来什么危害也是人们所担心的。 1、科学家通过对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。 2、改造酶结构，提高酶的热稳定性和催化活性。 3、生物制药——人—鼠嵌合抗体。 4、蛋白质工程用于微电子方面。 　蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领