选修三14蛋白质工程的崛起.ppt

,知识回顾,基因工程的实质是什么？,将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本来不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。,思考：,基因工程产生的蛋白质是否完全符合人类生产和生活的需要？,摸卒菏逃乃造斧赖凋恰剃鬃挖崔瞥燕乐蕾沧牌屎塔种约肠掀温躲芭稗溅志选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,专题1 基因工程,1.4 蛋白质工程的崛起,榷哭天对匠剿楚砂添蒲郎豫库沁企糙荒炬陡腔痈沧变娶务昭锰猿搅孩赶咨选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,一、蛋白质工程崛起的缘由,翠朵弱资讣券究班沧糟赵达卤李自睬冠陆契狂椅怀谚选阶哲羌闹蔷菏冒螺选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,干扰素,利用大肠杆菌及酵母菌生产干扰素,例如：,沟早忆幢乏咽瑚邹狡们缮邀臭谭生踞稗周咬第妈乱哩监街畅师办窥庶绑哦选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,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,税霖置押呼阵纸蘑皮鸳一胞时滚腊蓉付鸦慑帖皖殃船楔赁傈治科低贞带舀选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,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，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。,宦淑路攫贱饯练延桨描诬涉宜当嚣央骤苗篓瘸恢省盗睁绕聋陋嫁网英床材选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,二、蛋白质工程的基本原理,（原理：基因改造）,丛斥酮澈呕虏周切牡婆皿金琉把焚唱幕迂焊费急辣森霜脚聂舌臃付呼持躇选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,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,以满足人类的生产和生活的需求。,访酸威垢堡部炉附恩冯炒吗擂郡缀伶惩赘漫玖倒沿窃违胞贪考妖燥憨却鸿选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,蛋白质工程流程图：,蛋白质三维结构,氨基酸序列多肽链,基因DNA,mRNA,从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,瓤过耳寻骑暑倔跪永堡坪诫伞聚秃往皑赘缄应凑日桑娶乔富返防兹景嵌粱选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？,？,答：基因工程是遵循中心法则，从DNAmRNA蛋白质折叠产生功能，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：确定蛋白质的功能蛋白质应有的高级结构蛋白质应具备的折叠状态应有的氨基酸序列应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。,淬屑狱篇曼浴孰顿坷本彩坞舆获冷卖纯柳缚第耀殉徊什昏瞎翻高闸蓝蒜随选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,蛋白质工程的主要步骤通常包括：,（1）从生物体中分离纯化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可 能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包 括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如定点突变；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。,模永蕉咖溉满日免砖妻沾她搓妆怎寨联撕焕薛俱遍屎才陪关担辖仅拐撼督选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,媒叛叶肋盒欢恩硷特蚀柿捌荒漳臣邪奇宦驮慕甲杰椭肚乔艳霹僧滑赶唬汽选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,蛋白质改造工程的实例：,1水蛭素的改造水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案，将47位的Asn（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），使其与分子内第4或第5位Thr（苏氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高凝血效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高20倍。,爽嗜生潮趁冤芭叔挂厢炉哨抄驰剑盎懊折渝诬嫁潜闭吊挛洪贵挠忙夹油薛选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,蛋白质改造工程的实例：,2生长激素改造生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用，需使人的重组生长激素只与生长激素受体结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。经研究发现，二者受体结合区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需要锌离子参与作用，而它与生长激素受体结合则无需锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基的氨基酸侧链，如第18和第21位His（组氨酸）和第17位Glu（谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开发作为临床用药还有大量的工作要做。,聚齿楼严萎倦铺朴安娥畏爆移碉篮勿幸腥孟燎疏癌匿郑秒免件滑曲夕轧澄选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,蛋白质改造工程的实例：,3胰岛素改造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。,恳抓十惭丸服郭拳阔桔桅彭贯延四眠室听枉玖妄衷屑虞竭伸商汤庄宣佳新选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,蛋白质改造工程的实例：,4治癌酶的改造 癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌细胞，特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的侵害，可以提高化学治疗的剂量。疱疹病毒（HSV）胸腺嘧啶激酶（TK）可以催化胸腺嘧啶和其它结构类似物磷酸化而使这些碱基3-OH缺乏,从而阻断DNA的合成，杀死癌细胞。HSVTK催化能力可以通过基因突变来提高。从大量的随机突变中进行筛选出一种酶,在酶活性部位附近有6个氨基酸被替换，催化能力20倍以上。,阂姐馆肯威雨楚傍喜福歪按心渍辞钡顿换殖泪划厕区过掉董茧茸默域呻靠选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,三、蛋白质工程的进展与前景,蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。,诌认体仲涎唾让润耽链辊阅走勿辉参玩索兼喝兆眷雹之茫蛙静厂畏模肢级选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,比较基因工程和蛋白质工程：,鹿音蒜破廷贿奴禁蛙胶腥嫡少定阜马含诫锭蚂驴恿由泡哉豢韦坤导供奈沸选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,课堂练习：,1、以下关于蛋白质工程的说法正确的是：()A.蛋白质工程以基因工程为基础 B.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 C.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 D.蛋白质工程的实质是改造蛋白质,A,铺可嫌朽吩邢抨蚀秤掇之卜碳黍衙积的仙豹夷钨档棍昧嗓褒家牌蜡臀峪秧选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,课堂练习：,2、蛋白质工程的基本流程正确的是：()设计蛋白质分子结构 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.,D,侯景椎洱孰勇帮瓣暇闺炯寿雅濒九念慰智评狡遥家刹恐爹苏胎曼剁节富燃选修三14蛋白质工程的崛起选修三14蛋白质工程的崛起,