《蛋白质工程》PPT课件(I)

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1、第八章蛋白质工程想一想要想让一种生物的性状在另一种生物中表达,在种内可以进行什么办法实现?要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流应用什么方法?一、蛋白质工程崛起的缘由通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存在的活性物质，并借助转基因而改变动植物性状，得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现，这些蛋白质只是适应生物自身的需要，而对它们进行产业化开发往往不合意，需要加以改造。1983年Ulmer首先提出蛋白质工程，它是指按照特定的需要，对蛋白质进行分子设计和改造的工程。自此以后，蛋白质工程迅速发展

2、，已成为生物工程的重要组成部分。基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们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。一、蛋白质工程崛起的缘由基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。蛋白质工程就是为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存在的蛋白质。满足人类生产和生活的需要改造干扰素（半胱氨酸）体外很难保存干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年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）改造

3、改造天冬氨酸激酶（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例如．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。你知道人类基因组计划吗?由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一计划。2000年完成了人

4、类基因组“工作框架图”。2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。它是指对人类基因组进行碱基对的测序。因为人类体细胞中有22对常染色体，每对染色体中的两个DNA分子结构基本相同，又由于X和Y这两个性染色体中DNA分子结构有较大差异，需要各自单独测序；所以对人类基因组测序实际上是指对人类体细胞中一套常染色体（22个）和X、Y这两个性染色体中共24个DNA分子的测序。你知道国际人类蛋白质组计划吗？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中的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。之后，该组织正

5、是提出启动两项重大国际合作行为：一项是有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”。温故知新蛋白质的结构及其多样性①氨基酸种类不同，肽链结构不同◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇-◇★-★-★-★-★-★-★-★-★-★◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎-◎蛋白质多样性原因②氨基酸数目成百上千，肽链结构不同③氨基酸排列顺序千变万化，肽链结构不同☆-☆-○-◎-◇-▲-△-●-□-◎-○-★-■-◇-★-◆-◆-□●-■-◎-○-☆-○-☆-□-◎-▲-★-◆-◇-★-◇-◆-□-△

6、④肽链空间结构千差万别，蛋白质种类不同蛋白质的功能1、构成细胞和生物体结构的重要物质2、绝大多数酶是蛋白质，催化细胞内的化学反应3、有些具有运输载体功能4、信息传递作用，调节机体的生命活动5、免疫功能二、蛋白质工程的概念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。前提：原理：目的：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二、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白

7、质的结构进行分子设计。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？蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。联系旧知识：DNA转录RNA翻译蛋白质逆转录复制复制中心法则：天然的蛋白质合成过程按照中心法则进行：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2.原理：中心法则的逆推3.基本途径：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

8、的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）蛋白质工程的基本原理基因DNA氨基酸序列多肽链蛋白质三维结构预期功能生物功能mRNA转录翻译折叠DNA合成分子设计蛋白质工程流程图基因DNA氨基酸