蛋白质工程课件课件精选课件.ppt

关于蛋白质工程课件第一页，本课件共有26页基因工程的实质：基因工程的实质：将一种生物的将一种生物的 转移到另一种生物体转移到另一种生物体内，后者产生它本不能产的内，后者产生它本不能产的 ，进而表现出，进而表现出 。基因基因蛋白质蛋白质新的性状新的性状回顾：回顾：第二页，本课件共有26页基因工程基因工程的成果的成果第三页，本课件共有26页 基因工程在原则上基因工程在原则上只能生产自然界已存在的只能生产自然界已存在的蛋白质。蛋白质。这些蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的这些蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合需要，却不一定完全符合人类生产和生活人类生产和生活的需要。的需要。基因工程的局限性：基因工程的局限性：第四页，本课件共有26页1.41.4蛋白质工程蛋白质工程第五页，本课件共有26页阅读阅读P26P26第二自然段思考：第二自然段思考：科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什么样的问题？如何解决这些问题？么样的问题？如何解决这些问题？一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由第六页，本课件共有26页例如：例如：改造改造干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸）70700 0C C体外可以保存体外可以保存半年半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352352位的苏氨酸）位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（104104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高玉米中赖氨酸含量可提高数倍数倍改造改造改造改造问题问题1 1：解决：解决：蛋白质功能蛋白质功能不能满足需求不能满足需求改变蛋白质改变蛋白质的的结构结构第七页，本课件共有26页-半胱氨酸半胱氨酸-体外很难保存体外很难保存？如何改造？如何改造-丝氨酸丝氨酸-体外可以保存半年体外可以保存半年问题问题2 2：如何对天然：如何对天然蛋白质的结构蛋白质的结构进行改造？进行改造？干扰素干扰素干扰素（改）干扰素（改）(你认为你认为直接对蛋白质分子直接对蛋白质分子进行操作，还是通过进行操作，还是通过对对基因的操作基因的操作来实现？能否说出你的理由？来实现？能否说出你的理由？)第八页，本课件共有26页答：毫无疑问应该从答：毫无疑问应该从对基因的操作对基因的操作来实现对天然来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：蛋白质改造，主要原因如下：（1 1）任何一种天然）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，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，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即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。遗传的。（基因改造（基因改造可遗传；可遗传；蛋白质改造蛋白质改造不可遗传）不可遗传）（2 2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易容易操作，操作，难度要小得多。难度要小得多。第九页，本课件共有26页-半胱氨酸半胱氨酸-体外很难保存体外很难保存？如何改造？如何改造-丝氨酸丝氨酸-体外可以保存半年体外可以保存半年问题问题3 3、你能推测出干扰素基因改造前和改造后、你能推测出干扰素基因改造前和改造后的该部分序列吗？的该部分序列吗？（半胱氨酸：（半胱氨酸：UGU/A/G/CUGU/A/G/C；丝氨酸：；丝氨酸：UCU/CUCU/C）干扰素干扰素干扰素（改）干扰素（改）第十页，本课件共有26页某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-丙氨酸：丙氨酸：GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG GCG 色氨酸：色氨酸：UGG UGG 赖氨酸：赖氨酸：AAAAAA、AAG AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUC UUC 讨论：讨论：1 1、请写出决定这一段肽链的、请写出决定这一段肽链的mRNAmRNA片段和基因片段的核苷片段和基因片段的核苷酸序列。酸序列。2 2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目、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（的基因（DNADNA）？）？第十一页，本课件共有26页（1 1）mRNAmRNA序列为：序列为：GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C）脱氧核苷酸序列：脱氧核苷酸序列：CGACGA（或（或G G或或T T或或C C）ACCTTTACCTTT（或（或C C）TACAAATACAAA（或（或G G）（2 2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过要改造它，通过人工合成的方法或从基因文库中获取。人工合成的方法或从基因文库中获取。某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-丙氨酸：丙氨酸：GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG GCG 色氨酸：色氨酸：UGG UGG 赖氨酸：赖氨酸：AAAAAA、AAG AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUC UUC 第十二页，本课件共有26页1 1、蛋白质工程的、蛋白质工程的途径途径预期预期蛋白质蛋白质功能功能设计设计预期的蛋白质预期的蛋白质结构结构推测推测应有的应有的氨基酸序列氨基酸序列找到找到相应的相应的脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列(合成基因合成基因)基因基因DNADNA氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构预期功能预期功能生物功能生物功能mRNAmRNA转录转录翻译翻译折叠折叠DNADNA合成合成分子设计分子设计-中心法则的逆推中心法则的逆推二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理P27P27第十三页，本课件共有26页3 3、实质：、实质：2 2、目标、目标P26P26：根据人们对根据人们对 的特定需求，的特定需求，对蛋白质的对蛋白质的 进行分子设计。进行分子设计。基因改造基因改造蛋白质功能蛋白质功能 结构结构第十四页，本课件共有26页蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生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，通过物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成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。足人类对生产和生活的需求。4 4、蛋白质工程的概念、蛋白质工程的概念 P27P27了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能改造基因（基因修饰或基因合成）改造基因（基因修饰或基因合成）基础：基础：途径：途径：目的：目的：定向改造或制造蛋白质定向改造或制造蛋白质第十五页，本课件共有26页5、基因工程与蛋白质工程的区别、基因工程与蛋白质工程的区别基基因因工工程程蛋蛋白白质质工工程程实实质质结结果果联联系系通通过过改改造造基基因因，以以定定向向改改造造天天然然蛋蛋白白质质，甚甚至至创创造造自自然然界界不不存存在在的的蛋蛋白白质质将将目目 的的 基基 因因从从 供供 体体转转移移到到受受体体细细胞胞，并并在在受受体体细细胞胞中中表表达达只只能能生生产产自自然然界界已已存存在在的的蛋蛋白白质质蛋蛋白白质质工工程程是是在在基基因因工工程程基基础础上上，延延伸伸出出的的第第二二代代基基因因工工程程能能 生生 产产 自自 然然 界界不不存存在在的的蛋蛋白白质质重组重组创新创新第十六页，本课件共有26页 能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应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？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。理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构高级结构非非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何常复杂，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。什么危害也是人们所担心的。第十七页，本课件共有26页三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景1 1、进展、进展P28P28：对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六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，这是胰岛缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素素B23-B28B23-B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程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。岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。该速效胰岛素已通过临床实验。第十八页，本课件共有26页2 2、前景诱人：、前景诱人：探索将蛋白质工程应用于探索将蛋白质工程应用于微电子微电子方面。方面。3 3、难度很大：、难度很大：主要是目前科学家对大多数主要是目前科学家对大多数蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构的了的了解还很不够。解还很不够。用蛋白质工程制造的电子元件具有用蛋白质工程制造的电子元件具有体积小、体积小、耗电少和效率高耗电少和效率高的特点。的特点。第十九页，本课件共有26页小结小结1 1、蛋白质工程崛起的缘由、蛋白质工程崛起的缘由2 2、蛋白质工程的原理：、蛋白质工程的原理：中心法则的逆推中心法则的逆推预期预期的蛋白质的蛋白质功能功能出发出发推测推测应有的应有的氨基酸序列氨基酸序列设计设计预期的蛋白质预期的蛋白质结构结构找到找到相应的相应的脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列3 3、蛋白质工程的进展和前景、蛋白质工程的进展和前景第二十页，本课件共有26页练习检测练习检测1 1蛋蛋白白质质工工程程中中直直接接需需要要进进行行操操作作的的对对象象是是（）氨基酸结构氨基酸结构 B B蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C C肽链结构肽链结构 D D基因结构基因结构 第二十一页，本课件共有26页2 2、蛋白质工程的基本流程正确的是（、蛋白质工程的基本流程正确的是（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计 DNADNA合成合成 预期蛋白质功能预期蛋白质功能 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A.B.A.B.C.D.C.D.C 第二十二页，本课件共有26页3 3、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（）A A都是分子水平上的操作都是分子水平上的操作 B B基因工程就是改造基因的分子结构基因工程就是改造基因的分子结构 C C蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构 D D基因工程能产生自然界根本不存在的基因，基因工程能产生自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能产生自然界已存在的蛋白质蛋白质工程能产生自然界已存在的蛋白质A第二十三页，本课件共有26页4 4、关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（正确的是（）A A是生物在长期进化过程中形成的是生物在长期进化过程中形成的B B它们的结构和功能符合特定物种生存的需要它们的结构和功能符合特定物种生存的需要C C构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有2020种种D D一定完全符合人类生产和生活的需要一定完全符合人类生产和生活的需要D D第二十四页，本课件共有26页5 5、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（正确的是（）A A科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品药品B B生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面用于微电子方面C C蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用推广应用D D蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多成功的例子不多C第二十五页，本课件共有26页2023/3/2感感谢谢大大家家观观看看第二十六页，本课件共有26页