1、蛋白質(zhì)工程的崛起,活動1:閱讀P26. 回答:為什么要進行蛋白質(zhì)工程?,一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由,這些蛋白質(zhì)只是適應生物自身的需要，但不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活需要，所以需要加以改造。,一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由,1、基因工程的應用 （1）基因工程的實質(zhì)：,將一種生物的基因轉移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進而表現(xiàn)出新的性狀。,在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。,（2）基因工程的不足：,天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中形成的，它們的結構和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。,2、天然蛋白質(zhì)的不足,3、蛋白質(zhì)工程的目的,生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的

2、需要的蛋白質(zhì)。,滿足人類生產(chǎn)和生活的需要,例如：,改造,玉米中賴氨酸含量比較低,天冬氨酸激酶 （352位的蘇氨酸）,二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）,天冬氨酸激酶 （異亮氨酸）,二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）,玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍,改造,改造,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結構進行分子設計。,1、目標：,2、原理：,思考：對天然蛋白質(zhì)進行改造，你認為應該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？,應該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下： （1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，

3、而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。 （2）對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結構進行分子設計。,1、目標：,2、原理：,改造基因（基因修飾或基因合成）,逆轉錄,轉錄,DNA,RNA,翻譯,蛋白質(zhì),復制,復制,天然蛋白質(zhì)的合成遵循中心法則,轉錄,DNA,RNA,翻譯,肽鏈,折疊等,具有空間結構的蛋白質(zhì),表達生物特有的功能或性狀,天然蛋白質(zhì)的合成過程,遵循中心法則，并需經(jīng)過高級空間結構的轉變,. 途徑:,預期的蛋白質(zhì)功能,設計預期的蛋白

4、質(zhì)結構,推測應有的氨基酸序列,找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）,蛋白質(zhì) 三維結構,氨基酸序 列多肽鏈,基因 DNA,預期功能,分子設計,mRNA,生物功能,轉錄,翻譯,折疊,圖1-29蛋白質(zhì)工程流程圖,4、基礎：,蛋白質(zhì)的結構和功能,蛋白質(zhì)工程的概念,蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。,蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是對編碼蛋白質(zhì)的基因進行改造,比較基因工程和蛋白質(zhì)工程,五、蛋白質(zhì)工程的進展和前景,1.進展,胰島素速效型藥品,2.前景,制作電子元件,3.現(xiàn)狀,蛋白質(zhì)工程目前成功的

5、例子不多,原因是對蛋白質(zhì)的高級結構了解不夠。要設計出更加符合人類需求的蛋白質(zhì)還需經(jīng)過艱辛的探索。,應用于微電子方面,具有 、耗電少和 的特點,體積小,效率高,討論：1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？ 請把相應的堿基序列寫出來。,討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是： -丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-,丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 賴氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC,GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）,mRNA序列,脫氧核苷酸序列,2.確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（D

6、NA）？,確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或可以通過基因的定點誘變技術來改變后從基因文庫中獲取。,2.基因工程是遵循中心法則， 從DNAmRNA蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進行的： 確定蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)應有的高級結構蛋白質(zhì)應具備的折疊狀態(tài)應有的氨基酸序列應有的堿基排列， 可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。,思考與探究,3.酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學的手段，應用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護等方面的一門科學技術。 概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應用兩方面組成的。酶工程的應用主要集

7、中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。,通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設計酶的分子結構，然后由酶的分子結構來確定相應基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點則在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會應用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。,1 關于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說法不正確的是（ ） A是生物在長期進化過程中形成的 B它們的結構和功能符合特定物種生存的需要 C構成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有20種 D一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要,練習檢測,D,2蛋白質(zhì)工程中直接需

8、要進行操作的對象是 氨基酸結構 B蛋白質(zhì)空間結構 C肽鏈結構 D基因結構,3下列關于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是（） A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結構，使之更加符合人類的需要 B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結構 C蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子 D蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程,4、以下關于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（） A、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎 B、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸 C、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進行改造 D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì),5、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（） 蛋白質(zhì)分子結構設計DNA合成預期蛋白質(zhì)功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列 A B C D,6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎上，延伸出來的第二代基因工程，其結果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（） A氨基酸種類增多 B氨基酸種類減少 C仍為天然存在蛋白質(zhì) D可合成天然不存在蛋白質(zhì),7、關于