原创精品课件1：1.3 蛋白质工程.ppt

2．生长激素改造 生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用，需使人的重组生长激素只与生长激素受体结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。经研究发现，二者受体结合区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需要锌离子参与作用，而它与生长激素受体结合则无需锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基的氨基酸侧链，如第18和第21位His（组氨酸）和第17位Glu（谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开发作为临床用药还有大量的工作要做。 3．胰岛素改造　 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，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。 　 预习导学 预习导学 课堂讲义 第一章　基因工程 课堂讲义 预习导学 课堂讲义 第一章　基因工程 预习导学 课堂讲义 第一章　基因工程 * * 1.3蛋白质工程 活动 1. 描述基因工程的操作步骤。 　　 目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 2. 讨论基因工程产生的蛋白质的特点。 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 活动 蛋白质工程的崛起 　　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。 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 　　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的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。 前提： 原理： 目的： 了解蛋白质的结构和功能 改造基因(基因修饰或基因合成) 定向改造或制造蛋白质 一、蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构和功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。 ————实施蛋白质工程的前提条件 了解蛋白质的结构和功能的关系 X射线衍射仪 核磁共振仪器 蛋白质结构 天然蛋白质的合成途径： 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 蛋白质工程的途径： 氨基酸序列多肽链 蛋白质三维结构 预期功能 基因 DNA DNA合成 分子设计 折叠 翻译 二、蛋白质工程的基本原理 转录 mRNA 生物功能 表现 （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。 三、蛋白质工程的主要步骤 已知：某多肽链的一段氨基酸序列 ……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-…… 各氨基酸的可能的密码子 丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC 讨论： 　　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。 　　首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为：GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C） 　　再根据 碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：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，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？ 　　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。 蛋白质工程的实质 对编码蛋白质的基因进行改造 对蛋白质进行改造 大改 中改 小改 设计、制造出自然界不存在的 全新蛋白质 替代某一个肽段或一个 特