蛋白质工程的原理和应用（教学课件） 高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.pptxVIP

第3章基因工程

第4节蛋白质工程的原理和应用;●1955年由英国科学家桑格(S.Sanger)首先确定牛胰岛素中氨基酸的组成和排列顺序，桑格也因此荣获1958年诺贝尔化学奖。

●从1958年开始，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学化学系三个单位联合，以王应睐为首，组成一个协作组，在前人对胰岛素结构和肽链合成方法研究的基础上，开始探索用化学方法合成胰岛素。

●在1965年9月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。

●经过严格鉴定，它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。这是世界上第一个人工合成的蛋白质。这项成果获1982年中国自然科学一等奖。;

01蛋白质工程崛起的缘由

1.基因工程的优势及缺陷

①优势：目的基因→重组DNA分子→受体细胞→定向改造生物遗传特性→获得蛋白质产品

②缺陷：基因工程原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。不一定完全符合人类生产和生活的需要。

理论和技术条件：分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。;

2.蛋白质工程概念

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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。

思考：

1.对天然蛋白质分子进行改造，是以蛋白质分子为操作对象，还是基因?

2.蛋白质工程中如何构建新基因?;

(1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?

氨基酸序列……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……

mRNA序列GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)GAA(或G)UUU(或C)

CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)CTT(或C)AAA(或G)

脱氧核苷

酸序列GCT(或C或A或G)TGGAAA(或G)GAA(或G)TTT(或C)

32种可能序列;

(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?

确定目的基因的碱基序列后，

可以人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。

对基因的改造经常会用到基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等。

举例;

02蛋白质工程的基本原理

1.蛋白质工程的目标：

根据人们对???白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造，最终通过改造或合成基因来完成。;

思考：与中心法则的关系?

天然蛋白质合成的过程按照中心法则进行，而蛋白质工程的原理却是中心法则的逆运用;

1.对天然胰岛素进行改造时，操作对象是胰岛素还是胰岛素基因?请说明理由。

胰岛素基因。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，且这种改造可以遗传下去。

2.请从蛋白质角度对基因工程和蛋白质工程进行比较。

3构建新的蛋血质模型是蛋质正程的联键，痰中构建新的胰鼾素模型的庄要健据是造，线制造一种新的蛋白质。

4.对吞然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，是就通是实现?5.图解中

从新的胰岛素模型到薪的胰岛素基因的基苯患路是行么?

通过对基因的操作来实现对天然蛋白质改造。

根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因。;

(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤;代表中心法则内容的

是①②③。(填写数字)

(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：

①转录；②翻译；③折叠；④推测；⑤改造合成。

(3)蛋白质工程的目的是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，通过基因改造或基因合成实现。

(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的。;

I.医药工业方面

√速效胰岛素类似物研发√可长期保存的干扰素

√人鼠嵌合抗体;

改进酶的性能或开发新的工业用酶

如：适应范围更广的枯草杆菌蛋白酶

III.农业方面

改造某些参与调控光合作用的酶，提高植物

光合作用的速率，增加粮食的产量

设计微生物农药，改造微生物蛋白质的结构，

使它防治病虫害的效果增强；蛋白质食品的工厂化生产想象图;

蛋白质工程——难度大

蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。

要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。;

判断

(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质(

(2)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA