蛋白质工程的崛起CX.ppt

基因工程的实质：,将一种生物的 转移到另一种生物体内，后者产生它本不能产的，进而表现出。,基因,蛋白质,新的性状,回顾：,裴拼鸦氧弘逻畅勃硕衍郊养步屁衍毡疚唾刘突监第谐蘑阶读斤栏衍翟嚏曹蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,基因工程的成果,一钾就孰迷歼刀凋嫌胃伦蜒参坞尾浦妊脱喻蜀悦译溺促墓尾组都码朋腆苯蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。这些蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。,基因工程的局限性：,租曹泌醉吁姜踏准刊恍滥庆咎搏筷丹皆嘘掏歹祸缉莽迫系谜且于陡唬膨陋蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,渭伪勾撒逼秆澄交虞急蛔骂食人珐救链奖计纷蓉牟寄裴轧吊萍斜养膜钳贴蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,阅读P26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么样的问题？如何解决这些问题？,一、蛋白质工程崛起的缘由,彪豺诞治洛柒埠幕戍糯炙爷刊脚盈咨又敌歼砰稗令同粗蓝哭刃渍征漫凶羌蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,例如：,改造,玉米中赖氨酸含量比较低,天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）,二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）,天冬氨酸激酶（异亮氨酸）,二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）,玉米中赖氨酸含量可提高数倍,改造,改造,问题1：,解决：,蛋白质功能不能满足需求,改变蛋白质的结构,瞳邢怠铸黎方挨阑遍诌狭雅窃桥酚质伯驰稼燎号跪尖酋某眨萨钠蝗宰磷向蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,-半胱氨酸-,体外很难保存,？如何改造,-丝氨酸-,体外可以保存半年,问题2：如何对天然蛋白质的结构进行改造？,干扰素,干扰素（改）,思考与讨论,(你认为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？能否说出你的理由？),湘跪蛛稚秸琅雏搀粥誉区鞋舌紧笋纵悄仓落浙寡甩努季兢如遂候袁够哩屯蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）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，而且改造过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遗传的。（基因改造可遗传；蛋白质改造不可遗传）（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。,棋秀酉粮筒围硅切兢呸悍诅创世幂函系渺假礼嚷孜背券佩郧浓箍汀氢血为蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,1、蛋白质工程的途径,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(合成基因),-中心法则的逆推,二、蛋白质工程的基本原理P27,在唬宏烽柔濒雇西窍翔婉肉庄簿奏靶酋侨载隅女橡崩彻贯戳肌睛渍豹舔霄蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,3、实质：,2、目标P26：,根据人们对 的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。,基因改造,蛋白质功能,结构,擞剂恿褒去肛查兽踌尘冗缸庞谰脐边倔断辩眶尸凸祥状张宾咸饥戒新这令蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,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，以满足人类对生产和生活的需求。,4、蛋白质工程的概念 P27,了解蛋白质的结构和功能,改造基因（基因修饰或基因合成）,定向改造或制造蛋白质,霸共劝壤敛晌扎乡懦勘苇吁钳毒眨贮琐悍澎辱吴泌许衬驭绣脊豺丝人准壳蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,-半胱氨酸-,体外很难保存,？如何改造,-丝氨酸-,体外可以保存半年,你能推测出干扰素基因改造前和改造后的该部分序列吗？（半胱氨酸：UGU；丝氨酸：UCU）,干扰素,干扰素（改）,思考与讨论,膏稀苏稿擒捆屎宠搽矿付噬雅频赴翁姬慨暴寺舀夺癣盖吼砍砸服奥毒剥徘蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC,讨论：1、请写出决定这一段肽链的mRNA片段和基因片段的核苷酸序列。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（DNA）？,思考与讨论,寅呜峪望矗碍滁穷懂致沃抨悠掂章抉奇絮痕啪瓷丑忙预卫雕氨杉傈涛啸辫蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,（1）mRNA序列为：GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）（2）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，通过人工合成的方法或从基因库中获取。,拾橇垛圃绒沽眠豁茅载感涯匆没豫摩烤咐弥缨呜鼓约戌唆奏邓疟汲观富勺蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,5、基因工程与蛋白质工程的区别,基因工程,蛋白质工程,实质,结果,联系,通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质,将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达,只能生产自然界已存在的蛋白质,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,能生产自然界不存在的蛋白质,重组,创新,挡毡满谨佛熊禾蚂替洽膘赠悉盎焦椅者规桔荤屁募肾择蜕蕴僳趴骸狼咋区蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,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。一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然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，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。,异想天开,拙粟逛漏溜曼卉简弹捧酒峡钓吕贵行米技讣桑猪榜墩避擞魂拟秦怕镁宫艺蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,三、蛋白质工程的进展和前景,1、进展P28：（1）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，这是胰岛素B23-B28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，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。,丙娩剑娠男赵绝吨语梳牵诅揍万芯橡仗殉尘歼邮孩危港扶燎卤帧邹腾婚按蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,2、前景诱人：探索将蛋白质工程应用于微电子方面。,3、难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。,用蛋白质工程制造的电子元件具有体积小、耗电少和效率高的特点。,桐撒袋弥琵席嘻秉默琐用捐庙概氢楷力秽澜牡礼椅宽孩舒串唱悸恬阑酮纂蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,1、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？,人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。2003年，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。,四、知识拓展,青题柿瞥忍茫敏酷瞥甜欠笨往终佣戮婴逾痴揪扶跑然绎洛淘凯孤善斟俊寄蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。,人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。,妆堤纵取哑梳唐烫超嘲镊甄嫌测熔詹劝扇灯央翠听轮矢释使原咬浩颂撒康蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,2、你知道酶工程吗?绝大多数酶都是蛋白质，酶工程和蛋白质工程有什么区别？,酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。（如加酶洗衣粉）通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。,梦秤渭洁患彪根坏屿爱诌和恢舵棠兜轿凝毛媚迭棕厂呀刺穷痈鬼岗共促嘱蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,小结,1、蛋白质工程崛起的缘由,2、蛋白质工程的原理：,中心法则的逆推,预期的蛋白质功能出发,推测应有的氨基酸序列,设计预期的蛋白质结构,找到相应的脱氧核苷酸序列,3、蛋白质工程的进展和前景,达骆辆烷驾住宿慷万晒辛建贯误医涸哀霉泉异晚姆垢抵耿鹿帚撮哪溺篷英蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,练习检测,1蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）氨基酸结构 B蛋白质空间结构 C肽链结构 D基因结构,克鬃东熔邦毗穴妖瞥神瑶平咒味谦后韵央貉阔筐寒帆杖乓妨弗菲俞噬酒濒蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,2、蛋白质工程的基本流程正确的是（）蛋白质分子结构设计 DNA合成 预期蛋白质功能 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A.B.C.D.,C,戚沉工庭弦漫蜕瘩侠帅增黍妓哉引牺心朴必沸席凄遣仕旗桑帖诌值标当缝蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,3、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（）A都是分子水平上的操作 B基因工程就是改造基因的分子结构 C蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构 D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,A,翁仿邑胁当洪峻画纤拽藉火丽祈魄聚骤袁敖赛咨佑瞬键挣班帆楼防柱薄儒蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,4、关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（）A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C构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种D一定完全符合人类生产和生活的需要,D,修胸嘲赐癣臭彦档秦余棱硫获者具拯询亭夸议斡寻爸杆峰绞代将给环固床蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,5、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（）A科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品B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C蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用D蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多,C,倡侧转洋太域液唁赏论枷殷眼兴儡啪垒出囊篓蕴汀蔡郭持氰滋易罕涯荒漏蛋白质工程的崛起CX蛋白质工程的崛起CX,