蛋白质工程的崛起 (4)精选课件.ppt
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1、关于蛋白质工程的崛起(4)第一页,本课件共有35页一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由1、基因工程的应用、基因工程的应用(1)基因工程的实质:将一种生物的)基因工程的实质:将一种生物的 转移到另一种转移到另一种生物体内,使后者产生本不能产生的生物体内,使后者产生本不能产生的 ,进而,进而表现出新的表现出新的 。(2)基因工程的不足:在原则上只能生产自然界已存在的)基因工程的不足:在原则上只能生产自然界已存在的 。2、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的,它们过程中形成的,它们的的 符合特定物种符合特定物种 的需要,却的需要,
2、却不一定完全不一定完全符合符合人类生产和生活的需要。人类生产和生活的需要。3、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的 生产生产符合人类符合人类生产和生活生产和生活需要需要的的 。基因基因蛋白质蛋白质性状性状蛋白质蛋白质进化进化结构和功能结构和功能生存生存蛋白质蛋白质第二页,本课件共有35页一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由满足人类满足人类生产和生生产和生活的需要活的需要例如: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)体外可以保存半年体外可以保存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(35
3、2352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数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍改造改造改造改造第三页,本课件共有35页思考:思考:对天然蛋白质进行改造,你认为应该直接对蛋白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?质分子进行操作,还是通过对基因的操作来实现?应该应该从对基因的操作来实现从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造,对天然蛋白质改造,主要原因如下:
4、主要原因如下:(1 1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了)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,而且基因即对蛋白质进行了改造,而且改造过的蛋白质可改造过的蛋白质可以遗传下去以遗传下去。如果对蛋白质直接改造,即使改造。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。成功,被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。(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操容易操作,难度要小得多作,难度要小得多。二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理第四页,本课件共有35页二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白
5、质工程的基本原理1、目标:目标:根据人们对根据人们对 功能的特定需求,功能的特定需求,对蛋白质的对蛋白质的 进行分子设计。进行分子设计。2、原理:原理:改造基因(基因改造基因(基因 或基因或基因 )。3、途径:途径:预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计设计 推测应推测应有的有的 序列序列找到对应的找到对应的 序列。序列。结构结构修饰修饰合成合成预期的蛋白质预期的蛋白质氨基酸氨基酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸蛋白质蛋白质第五页,本课件共有35页.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同?程有什么不同?答:基因工程是遵循中心法则,答:基因工程是遵循中心法则,DNAm
6、RNA蛋白质蛋白质折叠产生功能,折叠产生功能,基本上是生产出自然界已有的蛋白质基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的:蛋白质工程是按照以下思路进行的:确定蛋白质的功能确定蛋白质的功能蛋白质应有的高级结蛋白质应有的高级结构构蛋白质应具备的折叠状态蛋白质应具备的折叠状态应有的氨基应有的氨基酸序列酸序列应有的碱基排列,可以创造自然界应有的碱基排列,可以创造自然界不存在的蛋白质不存在的蛋白质第六页,本课件共有35页蛋白质工程的流程蛋白质工程的流程基因基因DNA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mRNA转录转录翻译翻译折
7、叠折叠DNA合成合成分子设计分子设计蛋白质工程原理蛋白质工程原理天然蛋白质的合成途径: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酸应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列酸蛋白质工程的途径:蛋白质工程的途径:第七页,本课件共有35页蛋白质工程的概念概念:蛋白质工程是指以蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构蛋白质分子的结构规律及其与生物
8、功能的关系作为基础规律及其与生物功能的关系作为基础,通过,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改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,造或制造一种新的蛋白质,以满足人类对生以满足人类对生产和生活的需求。产和生活的需求。前提前提:了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能原理原理: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)目的目的:定向改造或制造蛋白质:定向改造或制造蛋白质实质实质:是对编码蛋白质的基因进行改造:是对编码蛋白质的基因进行改造前提前提:了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能原理原理:改造基因(基因修饰或基因合成):改造基因(基
9、因修饰或基因合成)目的目的:定向改造或制造蛋白质:定向改造或制造蛋白质前提前提:了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能原理原理: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)第八页,本课件共有35页蛋白质工程的内容主要有两方面蛋白质工程的内容主要有两方面:根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质的蛋白质而氨基酸排序由基因决定,所以还需要而氨基酸排序由基因决定,所以还需要改造改造相应相应基基因中脱氧核苷酸序列或人工合成因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原所需要的自然界原本本不存在的基因片段不存在的基因片段,用于蛋白质工
10、程。,用于蛋白质工程。第九页,本课件共有35页三、蛋白质工程的进展和前景1.1.进展进展胰岛素速效型药品胰岛素速效型药品 2.2.前景前景制作电子元件制作电子元件3.3.现状现状蛋白质工程目前成功的例子不多蛋白质工程目前成功的例子不多,原因是对蛋白质的高级原因是对蛋白质的高级结构了解不够。要设计出更加符合人类需求的蛋白质还结构了解不够。要设计出更加符合人类需求的蛋白质还需经过艰辛的探索。需经过艰辛的探索。应用于微电子方面应用于微电子方面具有具有 、耗电少和、耗电少和 的特点的特点体积小体积小效率高效率高第十页,本课件共有35页一级结构:一级结构:构成蛋白质的单元氨基酸通过肽键连接形成的线性序列
11、,为多肽链构成蛋白质的单元氨基酸通过肽键连接形成的线性序列,为多肽链 第十一页,本课件共有35页二级结构二级结构:一级结构中部分肽链的弯曲或折叠产生二级结构。:一级结构中部分肽链的弯曲或折叠产生二级结构。第十二页,本课件共有35页三级结构三级结构:在二级结构基础上进一步折叠成紧密的三维形式。三维形状一般都可以大致说是球状的或是纤维状的。第十三页,本课件共有35页四级结构:四级结构:由蛋白质亚基结构形成的多于一条多肽链的蛋白质分子的空间排列。由蛋白质亚基结构形成的多于一条多肽链的蛋白质分子的空间排列。血红蛋白分子血红蛋白分子就是由二个由就是由二个由141个氨基酸残基个氨基酸残基组成的组成的亚基和
12、亚基和二个由二个由146个氨个氨基酸残基组成的基酸残基组成的亚基按特定的亚基按特定的接触和排列组接触和排列组成的一个球状成的一个球状蛋白质分子,蛋白质分子,每个亚基中各每个亚基中各有一个含亚铁有一个含亚铁离子的血红素离子的血红素辅基。辅基。第十四页,本课件共有35页比较基因工程和蛋白质工程比较基因工程和蛋白质工程基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点都要改造基因,都属于分子水平都要改造基因,都属于分子水平产生新的产生新的基因型,无新基因基因型,无新基因基因(型)基因(型)产生的蛋白质产生的蛋白质原有的原有的新的新的联系联系蛋白质工程以基因工程为基础,蛋白质工程以基因工程为基础,是基因
13、工程的应用和延伸是基因工程的应用和延伸第十五页,本课件共有35页1 关于生物体内存在的天然蛋白质,下列说法关于生物体内存在的天然蛋白质,下列说法不正确的是(不正确的是()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20种种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练习检测练习检测D第十六页,本课件共有35页2蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是()蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是()氨基酸结构氨基酸结构 B
14、蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C肽链结构肽链结构 D基因结构基因结构 3下列关于蛋白质工程的说法错误的是()下列关于蛋白质工程的说法错误的是()A蛋蛋白白质质工工程程能能定定向向改改造造蛋蛋白白质质分分子子的的结结构构,使使之之更更加符合人类的需要加符合人类的需要B蛋蛋白白质质工工程程是是在在分分子子水水平平上上对对蛋蛋白白质质分分子子直直接接进进行行操操作作,定向改变分子的结构定向改变分子的结构C蛋蛋白白质质工工程程能能产产生生出出自自然然界界中中不不曾曾存存在在过过的的新新型型蛋蛋白质分子白质分子D蛋蛋白白质质工工程程与与基基因因工工程程密密不不可可分分,又又被被称称为为第第二二代代基因工
15、程基因工程第十七页,本课件共有35页4 4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是()、以下关于蛋白质工程的说法正确的是()A A、蛋白质工程以基因工程为基础、蛋白质工程以基因工程为基础B B、蛋白质工程就是酶工程的延伸、蛋白质工程就是酶工程的延伸C C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 第十八页,本课件共有35页5 5、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()蛋蛋白白质质分分子子结结构构设设计计DNA合合成成预预期期蛋蛋白白质质功功能能根据氨基酸序列推出脱氧
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