高中生物选修三：专题1《基因工程》：14《蛋白质工程的崛起》课件.ppt

1.4 蛋白质工程的崛起一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由1 1、基因工程产物、基因工程产物 基因工程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产自然界自然界已存在的已存在的蛋白质。蛋白质。这些这些天然蛋白质天然蛋白质是生物在长期进化过程是生物在长期进化过程中形成的中形成的, ,它们的结构和功能符合特定物它们的结构和功能符合特定物种生存的需要种生存的需要, ,却却不一定完全符合人类生不一定完全符合人类生产和生活的需要。产和生活的需要。实例实例1 1：干扰素的保存：干扰素的保存天然的干扰素在体外保存相当困难。天然的干扰素在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个如果将其分子上的一个半胱氨酸半胱氨酸变成变成丝氨酸丝氨酸，那么，那么在在7070的条件下，可以保存半年的条件下，可以保存半年。2 2、蛋白质工程实例：、蛋白质工程实例：实例实例2 2：生产单体速效胰岛素：生产单体速效胰岛素如果把胰岛素如果把胰岛素B B链由链由B28B28脯氨酸脯氨酸-B29-B29赖氨酸改赖氨酸改为为B28B28赖氨酸赖氨酸-B29-B29脯氨酸就可以避免胰岛素分脯氨酸就可以避免胰岛素分子形成聚合体以保证其效能的及时发挥。子形成聚合体以保证其效能的及时发挥。原因：胰岛素注射到人体后会原因：胰岛素注射到人体后会堆积在皮下，要经过较长时间堆积在皮下，要经过较长时间才能进入血液，而且进入到血才能进入血液，而且进入到血液中的胰岛素又会不断地被分液中的胰岛素又会不断地被分解。解。实例实例3:3:工业用酶工业用酶许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产和使用需要的。才使之适应生产和使用需要的。在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产绝大多数酶都不能应用于工业生产，这是因，这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活数酶会很快变性失活。蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念 是指通过物理化学与生物化学等技术是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组辅助设计、基因定点诱变和重组DNADNA技术改技术改造基因，从而对现有蛋白质进行改造，或造基因，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（第二代基因工程）和生活的需求。（第二代基因工程）蛋白质工程的基本途径蛋白质工程的基本途径预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）（基因）对蛋白质的改造：对蛋白质的改造：改造改造蛋白蛋白质质大改：设计并制造出自然界不存在的蛋白质大改：设计并制造出自然界不存在的蛋白质中改：替换一个肽段或一个特定的结构域中改：替换一个肽段或一个特定的结构域小改：改造活性部位的一个或几个氨基酸小改：改造活性部位的一个或几个氨基酸残基残基在基因水平改造蛋白质：在基因水平改造蛋白质：（1）定点诱变技术（）定点诱变技术（已知蛋白质的空间结构）已知蛋白质的空间结构） 优点：目的性和针对性较强优点：目的性和针对性较强（2）非定点诱变技术（不确定诱变位点）非定点诱变技术（不确定诱变位点） 突变位点多，诱变结果难预测突变位点多，诱变结果难预测蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程实实质质结结果果联联系系蛋白质工程与基因工程的关系蛋白质工程与基因工程的关系通过改造基因，以定向通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋创造自然界不存在的蛋白质白质将目的基因从供体转移将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体到受体细胞，并在受体细胞中表达细胞中表达合成自然界不存在的合成自然界不存在的蛋白质蛋白质只能生产自然界已存在只能生产自然界已存在的蛋白质的蛋白质蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程的第二代基因工程异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸蛋白质工程的应用天门冬酰胺天门冬酰胺天门冬酰胺天门冬酰胺酵母菌丙糖磷酸异构酶热稳定性提高50工业生产上鼠抗体人抗体恒定区恒定区可变区可变区嵌合抗体对人体的不良反应减少制药领域上练习1、下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是（ ） A、蛋白质工程的实现需要多学科技术的参与 B、蛋白质工程创造出新的基因 C、蛋白质工程又称为第二代基因工程 D、定点诱变技术用于蛋白质的“中改”2、基因工程与蛋白质工程的区别是（ ） A、基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基 因进行操作 B、基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的 可以不是天然存在的蛋白质 C、基因工程是分子水平操作、蛋白质工程是细胞水平 D、基因工程完全不同于蛋白质工程DB3、蛋白质工程流程是（ ）A、基因表达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B、对蛋白质进行分子设计改造蛋白质分子行使功能C、预期蛋白质功能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D、预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列合成相应的mRNAC4、科学家测定蛋白质结构时主要采用两类方法，它们分别是： X射线晶体衍射法 和核磁共振法