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1、蛋白质工程的崛起,1、怎样让一种生物的性状在另一种生物中表达？ 2、在种内可以用常规的杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了,则应采用什么技术？,杂交育种,基因工程,思考：,1、基因工程的应用 （1）基因工程的实质：将一种生物的 转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的 ，进而表现出新的 。 （2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的 。 2、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的，它们的 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。 3、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需要的 。,一、蛋白质工程崛起
2、的缘由,基因,蛋白质,性状,蛋白质,进化,结构和功能,生存,蛋白质,二、蛋白质工程的基本原理,1、目标：根据人们对 功能的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。 2、原理：改造基因（基因 或基因 ） 。 3、流程： 预期蛋白质功能设计 推测应有的 序列找到对应的 序列。,蛋白质,结构,修饰,合成,预期的蛋白质,氨基酸,脱氧核苷酸,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；
3、（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变； （6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。,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。,蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造,三、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,中心法则,蛋白质工程,目的基因,预期的蛋白质功能,基因表达载体,基因,获取目的基因 构建表达载体 导入受体细胞 目的基因的检测与
4、表达,预期蛋白质功能 设计蛋白质结构 推测氨基酸序列 推测核苷酸序列 合成DNA 表达出蛋白质,定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或生物产品,定向改造或生产人类所需的蛋白质,生产自然界中已有的蛋白质,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。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。,生产自然界没有的蛋白质,三、蛋白质工程的进展和前景,1、前景诱人：如用此技术制成的 ，具有 、耗电少和 的特点。 2、难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋白质的 的了解还很不够。,电子元件,体积小,效率高,高级结构,蛋白质的结构,蛋白质的一级结构,蛋白质的
5、结构,蛋白质的二级结构,蛋白质的结构,胰岛素的三级结构,蛋白质的结构,血红蛋白质的四级结构,血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的亚基和二个由146个氨基酸残基组成的亚基按特定的接触和排列组成的一个球状蛋白质分子，每个亚基中各有一个含亚铁离子的血红素辅基。,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，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。,1 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
6、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,练习检测,D,练习检测,2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,练习检测,3下列关于蛋白质工程的说法错误的是（） A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要 B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构 C蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 D蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程,练习检测,4、以下关于蛋白质工程的说法正确
7、的是（） A、蛋白质工程以基因工程为基础 B、蛋白质工程就是酶工程的延伸 C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质,练习检测,5、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 根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A B C D,练习检测,6、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（） A氨基酸种类增多 B氨基酸种类减少 C仍为天然存在蛋白质 D可合成天然不存在蛋白质,7、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
8、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,练习检测,C,8、T4溶菌酶的稳定性大大提高的根本原因是（ ） A控制T4溶菌酶合成的基因的一个位点发生突变 B控制T4溶菌酶合成的mRNA上的密码子发生变化 CT4溶菌酶中一个氨基酸发生了替换 DT4溶菌酶中的第3位氨基酸由异亮氨酸变为半胱氨酸,练习检测,A,9、下列不属于蛋白质工程成果的是（ ） A改造酶的结构，提高酶的热稳定性 B生产出鼠人嵌合抗体 C将tPA分子中的天门冬酰胺替换为谷氨酰胺 D蛋白质酶洗衣粉容易洗掉或除奶渍、血渍,练习检测
9、,D,讨论：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 （1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。有多少种？ （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）？,（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。,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
10、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：,了解蛋白质的结构和功能,原理：,改造基因（基因修饰或基因合成）,目的：,定向改造或制造蛋白质,蛋白质工程的内容主要有两方面：,根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 而氨基酸排序由基因决定，所以还需要改造相应基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，用于蛋白质工程。,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根本
11、不存在的蛋白质,A,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,枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。 （1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。 （2）改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有 个碱基对发生变化。 （3）利用生物技术改造蛋白质，是提高了蛋白质的 性，埃斯特尔所作的工作是对已知蛋白质进行 。,蛋白质工程,1,稳定,少数氨基酸的替换,
