河北省石家庄第十五中学高二生物 蛋白质工程的崛起 课件

(共16张PPT)
蛋白质工程的崛起
石家庄市十五中学
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，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中产生的，它的结构和性能不能完全满足人类生产生活的需要。
（1）干扰素在体外保存困难
（2）玉米中赖氨酸的含量低
原因：
天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受细胞内赖氨酸的浓度的影响较大
二 蛋白质工程的目标
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的蛋白质
对干扰素如何改造？
半胱氨酸 丝氨酸
天 冬 氨 酸 激 酶：
二氢吡啶二羧酸合成酶：
对玉米如何改造？
苏氨酸 异亮氨酸
天冬酰胺 异亮氨酸
352
104
前提条件：
找到相应的脱氧 核苷酸序列（基因）
蛋白质工程的途径是：
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
实质：
基础：
基因工程
改造基因
基因工程
（原理）
了解蛋白质的结构与功能
之间的关系
蛋白质
三维结构
氨基酸序列
多肽链
基因
DNA
预期功能
DNA合成
分子设计
mRNA
生物功能
转录
翻译
折叠
天然蛋白质合成过程：
中心法则
蛋白质工程过程：
前提条件：了解蛋白质的结构与功能
之间的关系
找到相应的脱氧 核苷酸序列（基因）
蛋白质工程的途径（原理）是：
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
实质：
基础：
基因工程
改造基因
基因工程
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
概 念：
蛋白质工程操作程序的基本思路与结果 与基因工程有什么不同？
基因工程
遵循中心法则，
从DNA→mRNA→多肽链→折叠发挥功能
基本上是生产出自然界已有的蛋白质
与之相反
可以创造自然界不存在的蛋白质
蛋白质工程
联系
以基因工程为基础，是延伸出来的第二代基因工程
区 别
途 径
结果
1．水蛭素改造
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，将47位的Asn（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），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。
2胰岛素的改造
　
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
利用蛋白质工程技术改造后，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。
3 生产奶酪时用來杀菌的T４ 溶菌酶, 在工作环境温度６７℃下, ３ 小时后活力仅剩下０.２％, 这样就无法维持正常生产．
蛋白质工程施以回春妙手, 将T４ 溶菌酶,的３ 位异亮氨酸换成半胱氨酸, 再跟９７ 位半胱氨酸联接起來．这样, 它在６７℃下反应３ 小时后, 活性丝毫未减．
思考：
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
目前很困难
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
2、蛋白质工程的基本流程正确的是：( )
①设计蛋白质分子结构 ②DNA合成
③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A. ①→②→③→④
B. ④→②→①→③
C. ③→④→①→②
D. ③→①→④→②
D
3玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？
A、天冬氨酸激酶
B、二氢吡啶二羧合成酶
C、肽酶　
D、A、B都是
D