蛋白質(zhì)工程的崛起

1、1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起復(fù)習(xí)：1 基因工程的操作步驟?；蚬こ痰牟僮鞑襟E。2 基因工程產(chǎn)生蛋白質(zhì)的特點(diǎn)。基因工程產(chǎn)生蛋白質(zhì)的特點(diǎn)。 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已經(jīng)基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，這些天然的蛋白質(zhì)是生物在存在的蛋白質(zhì)，這些天然的蛋白質(zhì)是生物在長期的進(jìn)化過程中形成的，它的結(jié)構(gòu)和功能長期的進(jìn)化過程中形成的，它的結(jié)構(gòu)和功能符合該物種生存的需要，卻不一定完全符合符合該物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。人類生產(chǎn)和生活的需要。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由實(shí)例實(shí)例1 1：干擾素：干擾素 細(xì)胞因子中的一個(gè)家族，以干擾病毒

2、復(fù)制而得名。細(xì)胞因子中的一個(gè)家族，以干擾病毒復(fù)制而得名。是一種是一種廣譜抗病毒藥物，可以治療癌癥和病毒感染。廣譜抗病毒藥物，可以治療癌癥和病毒感染。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)如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸半胱氨酸變成絲氨酸，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。天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）改造改造改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮

3、氨酸）（異亮氨酸）實(shí)例實(shí)例2 2：玉米中賴氨酸的含量比較低：玉米中賴氨酸的含量比較低原因：賴氨酸合成過程中兩個(gè)關(guān)鍵酶原因：賴氨酸合成過程中兩個(gè)關(guān)鍵酶天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的的活性，受細(xì)胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響。當(dāng)賴活性，受細(xì)胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響。當(dāng)賴氨酸濃度達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)抑制這兩種氨酸濃度達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)抑制這兩種酶的活性。酶的活性。 3 . 在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(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)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)，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在工生產(chǎn)

4、，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在工業(yè)生產(chǎn)中沒有活性或活性很低。這是因?yàn)楣I(yè)生業(yè)生產(chǎn)中沒有活性或活性很低。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)有酸、堿或有機(jī)產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會(huì)有酸、堿或有機(jī)溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多溶劑存在，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。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工數(shù)酶會(huì)很快變性失活。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的課題。業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的課題。 蛋白質(zhì)工程就是為了生產(chǎn)出符合人類生產(chǎn)生活的蛋白質(zhì)，甚至是自然界不存在的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)的合成過程天然蛋白質(zhì)的合成過程二二 蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白

5、質(zhì)工程流程圖蛋白質(zhì)工程流程圖基因基因dna氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈蛋白質(zhì)三蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)維結(jié)構(gòu)預(yù)期蛋白預(yù)期蛋白質(zhì)功能質(zhì)功能分子設(shè)計(jì)分子設(shè)計(jì)dna合成合成對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？ （1 1）如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，）如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。 （2 2）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行

6、了改造，而且改改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。（3 3）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。容易操作，難度要小得多。旁欄思考題旁欄思考題 蛋白質(zhì)工程：蛋白質(zhì)工程：1 不擾亂中心法則。不擾亂中心法則。2 真正去操作的對(duì)象是基因。真正去操作的對(duì)象是基因。3 目的獲得人類所需要的蛋白質(zhì)。目的獲得人類所需要的蛋白質(zhì)。三三 蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程的概念 是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修

7、飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制或基因合成，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)和造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求生活的需求。（第二代基因工程）四、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景四、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1 1、科學(xué)家通過對(duì)胰島素的改造，已使其成、科學(xué)家通過對(duì)胰島素的改造，已使其成為速效型藥品。為速效型藥品。2 2、生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)、生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面。工程應(yīng)用于微電子方面。3 3、蛋白質(zhì)工程目前成功的例子不多蛋白質(zhì)工程目前成功的例子不多, ,原因是原因是對(duì)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)了解不夠。但希望隨著對(duì)蛋白質(zhì)的高級(jí)

8、結(jié)構(gòu)了解不夠。但希望隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，它將會(huì)給人類帶來更科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，它將會(huì)給人類帶來更多的福音。多的福音。五五 、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)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸，延伸出來的出來的第二代基因工程第二代基因工程，是包含多學(xué)科的，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。綜合科技工程領(lǐng)域。基因工程基因工程是通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入是通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進(jìn)行表達(dá)，它適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進(jìn)行表達(dá)，它的產(chǎn)品是的產(chǎn)品是該基因編碼的該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)天然存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程

9、就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，利用基因工程的手段，按照人類之間的關(guān)系，利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。的蛋白質(zhì)分子。1 1以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是a蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ) b. 蛋白質(zhì)工程就是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的氨基酸排列順序重新排列c蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造d蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì)練習(xí)：a2 2下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述錯(cuò)

10、誤的是下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述錯(cuò)誤的是（ ） a 蛋白質(zhì)工程是基因工程的發(fā)展 b 蛋白質(zhì)工程可產(chǎn)生自然界不存在的蛋白質(zhì) c 蛋白質(zhì)工程可隨意設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)，擾亂中心法則，對(duì)生物是有害的 d 蛋白質(zhì)工程可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，生產(chǎn)珍貴藥用蛋白 c3 3 關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程合成蛋白質(zhì)關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程合成蛋白質(zhì)的敘述的敘述, ,正確的是（正確的是（ ） a 前者能合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)，而后者不能 b 前者不能合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)，而后者能 c 兩者都不能合成自然界中不存在的蛋白質(zhì) d 兩者都能合成自然界中不存在的蛋白質(zhì) b4 目前已經(jīng)獲得成功的蛋白質(zhì)工程是( ) a 通過對(duì)胰島素進(jìn)行改造，使其成為速效藥 b 通過蛋白質(zhì)工程制成電子元件 c 通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)賴氨酸含量高的玉米 d 通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)體外耐保存的干擾素 a 5關(guān)于蛋白質(zhì)說法錯(cuò)誤的是（ ） a 蛋白質(zhì)工程能定向地改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合