资源简介

(共15张PPT)
3.4 蛋白质工程的原理和应用
学习目标
1.了解蛋白质工程的概念及蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的基本原理和过程,培养运用逆向思维分析和解决问题的能力。
3.举例说明蛋白质工程实际的应用。
用细菌 “画”的画
　　思考：
　　科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢
你见过用细菌画画吗？右图是用发出不同颜色荧光的细菌“画"的美妙图案。这些细菌能够发出荧光，是因为在它们的体内导入了荧光蛋白的基因。
最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有着重要应用。
问题探讨
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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
——第二代基因工程
一、蛋白质工程概念
二、蛋白质工程崛起的缘由
基因工程与蛋白质工程的比较
基 因 工 程 实质
不足
蛋 白 质 工 程 天然 蛋白质的不足
目的
将一种生物的 转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的 ，进而表现出 。
基因
蛋白质
新性状
在原则上只能生产自然界已存在的 。
蛋白质
即天然蛋白质
天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种 的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
进化
生存
生产符合人类生产和生活的需要的 。
蛋白质
玉米中赖氨酸的含量较低，原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶-----天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大。
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
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶
（352位的苏氨酸）
改造
改造
天然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。
天然蛋白质的不足：
1、目标：
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2、原理：
改造基因（基因修饰或基因合成）
三、蛋白质工程的基本原理
3、流程：
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
找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
蛋白质
（三维结构）
预期功能
生物功能
翻译
折叠
行使
转录
设计
推测
改造或合成
mRNA
目的基因
通过改造或合成基因，定向改造现有蛋白质，或制造新的蛋白质。
实质
生产出自然界没有的蛋白质。
结果
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→
找到对应的脱氧核苷酸序列→合成新基因→获得所需要的蛋白质
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
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
应有的氨基酸序列　　　找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)
蛋白质工程的途径：
（基因工程）
蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
理解巩固
利用蛋白质工程研发药物。
小鼠单克隆抗体会使人产生免疫反应，将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，其诱发免疫反应的强度会减低很多。
1.医药工业方面
四、蛋白质工程的应用
2.其他工业方面
改进酶的性能或开发新的工业酶
如：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
3.农业方面
改造某些参与调控光合作用的酶，提高植物光合作用的效率，增加粮食产量；利用蛋白质工程的思路设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，增强其防治病虫害的效果。
原因：蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构。
这种高级结构很复杂，目前对其了解还很不够，还需探索。
血红蛋白结构
蛋白质工程—难度大
1.蛋白质工程的概念　
2.蛋白质工程崛起的缘由
3.蛋白质工程的基本原理：
预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
4.蛋白质工程的应用
小结

展开更多......

收起↑