蛋白質(zhì)工程課件

1、蛋白質(zhì)工程漯河高中丁鵬舉蛋白質(zhì)工程一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1 1、基因工程產(chǎn)物、基因工程產(chǎn)物 基因工程在原則上只能生產(chǎn)基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界自然界已存在的已存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。這些這些天然蛋白質(zhì)天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的中形成的, ,它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要種生存的需要, ,卻卻不一定完全符合人類生不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。產(chǎn)和生活的需要。蛋白質(zhì)工程實(shí)例實(shí)例1 1：干擾素的保存：干擾素的保存天然的干擾素在體外保存相當(dāng)困難。天然的干擾素在體外保存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個(gè)如果將

2、其分子上的一個(gè)半胱氨酸半胱氨酸變成變成絲氨酸絲氨酸，那么，那么在在7070的條件下，可以保存半年的條件下，可以保存半年。2 2、蛋白質(zhì)工程實(shí)例：、蛋白質(zhì)工程實(shí)例：蛋白質(zhì)工程實(shí)例實(shí)例2 2：生產(chǎn)單體速效胰島素：生產(chǎn)單體速效胰島素如果把胰島素如果把胰島素B B鏈由鏈由B28B28脯氨酸脯氨酸-B29-B29賴氨酸改賴氨酸改為為B28B28賴氨酸賴氨酸-B29-B29脯氨酸就可以避免胰島素分脯氨酸就可以避免胰島素分子形成聚合體以保證其效能的及時(shí)發(fā)揮。子形成聚合體以保證其效能的及時(shí)發(fā)揮。原因：胰島素注射到人體后會(huì)原因：胰島素注射到人體后會(huì)堆積在皮下，要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間堆積在皮下，要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能進(jìn)入血液

3、，而且進(jìn)入到血才能進(jìn)入血液，而且進(jìn)入到血液中的胰島素又會(huì)不斷地被分液中的胰島素又會(huì)不斷地被分解。解。蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程實(shí)例實(shí)例3:3:工業(yè)用酶工業(yè)用酶許多工業(yè)用酶是在改變天然酶的特性后，許多工業(yè)用酶是在改變天然酶的特性后，才使之適應(yīng)生產(chǎn)和使用需要的。才使之適應(yīng)生產(chǎn)和使用需要的。在已研究過(guò)的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工在已研究過(guò)的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，業(yè)生產(chǎn)，絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，這是因，這是因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會(huì)有為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會(huì)有酸、堿或酸、堿或有機(jī)溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大

4、多有機(jī)溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會(huì)很快變性失活數(shù)酶會(huì)很快變性失活。蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程的概念 是指通過(guò)物理化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)是指通過(guò)物理化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計(jì)算機(jī)了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)誘變和重組輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)誘變和重組DNADNA技術(shù)改技術(shù)改造基因，從而對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或造基因，從而對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（第二代基因工程）和生活的需求。（第二代基因工程）蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程的基本途徑蛋白質(zhì)工程的基本

5、途徑預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）（基因）蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程對(duì)蛋白質(zhì)的改造：對(duì)蛋白質(zhì)的改造：改造改造蛋白蛋白質(zhì)質(zhì)大改：設(shè)計(jì)并制造出自然界不存在的蛋白質(zhì)大改：設(shè)計(jì)并制造出自然界不存在的蛋白質(zhì)中改：替換一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域中改：替換一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域小改：改造活性部位的一個(gè)或幾個(gè)氨基酸小改：改造活性部位的一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基殘基蛋白質(zhì)工程在基因水平改造蛋白質(zhì)：在基因水平改造蛋白質(zhì)：（1）定點(diǎn)誘變技術(shù)（）定點(diǎn)誘變技術(shù)（已知蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)）已知

6、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)） 優(yōu)點(diǎn)：目的性和針對(duì)性較強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)：目的性和針對(duì)性較強(qiáng)（2）非定點(diǎn)誘變技術(shù)（不確定誘變位點(diǎn)）非定點(diǎn)誘變技術(shù)（不確定誘變位點(diǎn)） 突變位點(diǎn)多，誘變結(jié)果難預(yù)測(cè)突變位點(diǎn)多，誘變結(jié)果難預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)果果聯(lián)聯(lián)系系蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系通過(guò)改造基因，以定向通過(guò)改造基因，以定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)白質(zhì)將目的基因從供體轉(zhuǎn)移將目的基因從供體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并在受體到受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞中表達(dá)細(xì)胞中表達(dá)合成自然界不存在的合成自然界不存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自

7、然界已存在只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出的第二代基因工程的第二代基因工程蛋白質(zhì)工程異亮氨酸異亮氨酸蘇氨酸蘇氨酸蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用天門(mén)冬酰胺天門(mén)冬酰胺天門(mén)冬酰胺天門(mén)冬酰胺酵母菌丙糖磷酸異構(gòu)酶熱穩(wěn)定性提高50工業(yè)生產(chǎn)上蛋白質(zhì)工程鼠抗體人抗體恒定區(qū)恒定區(qū)可變區(qū)可變區(qū)嵌合抗體對(duì)人體的不良反應(yīng)減少制藥領(lǐng)域上蛋白質(zhì)工程練習(xí)1、下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述中，錯(cuò)誤的是（ ） A、蛋白質(zhì)工程的實(shí)現(xiàn)需要多學(xué)科技術(shù)的參與 B、蛋白質(zhì)工程創(chuàng)造出新的基因 C、蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程 D、定點(diǎn)誘變技術(shù)用于蛋白質(zhì)的“中改”2、基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是（ ） A、基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對(duì)基 因進(jìn)行操作 B、基因工程合成的是天然存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的 可以不是天然存在的蛋白質(zhì) C、基因工程是分子水平操作、蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平 D、基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程DB蛋白質(zhì)工程3、蛋白質(zhì)工程流程是（ ）A、基因表達(dá)形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能B、對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)改造蛋白質(zhì)分子行使功能C、預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期