S蛋白質(zhì)工程崛起

1、第四節(jié) 蛋白質(zhì)工程的崛起學(xué)習(xí)目標(biāo)1、舉例說(shuō)出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由2、理解蛋白質(zhì)工程的原理3、關(guān)注蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景于意、張鈺晗、梁瑩、趙通、于意、張鈺晗、梁瑩、趙通、韓金邗、高飛、李曉慧、唐繼偉、韓金邗、高飛、李曉慧、唐繼偉、姜文筱、宋曉璇、朱益震姜文筱、宋曉璇、朱益震我們的榜樣，我們的驕傲我們的榜樣，我們的驕傲希望其他同學(xué)再接再厲，積極努力，超越自我希望其他同學(xué)再接再厲，積極努力，超越自我! !Nothing is impossible for a willing heart.（心之所愿，無(wú)所不成） 回顧基因工程 目的基因的獲取 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的基因的檢測(cè)

2、與鑒定1、基因工程的操作程序回顧基因工程 從基因文庫(kù)中獲取目的基因反轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法2、目的基因的獲取方法 將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體 內(nèi)，后者可以生產(chǎn)它本不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)， 進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。3、基因工程的實(shí)質(zhì)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 人工合成回顧基因工程 4、基因工程合成的蛋白質(zhì)對(duì)于后者是一種新的蛋白質(zhì)，對(duì)于自然界呢？不是那么怎樣才能獲得自然界不那么怎樣才能獲得自然界不存在的蛋白質(zhì)呢？存在的蛋白質(zhì)呢？讓我們了解一下蛋白質(zhì)工程讓我們了解一下蛋白質(zhì)工程認(rèn)真閱讀課本，完成提綱： 一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由展示展示1 干擾素干擾素 優(yōu)點(diǎn)：有效治療病毒感染和癌癥優(yōu)點(diǎn)：有

3、效治療病毒感染和癌癥 缺點(diǎn)：體外保存相當(dāng)困難缺點(diǎn)：體外保存相當(dāng)困難 改造改造: 若將干擾素分子中一個(gè)若將干擾素分子中一個(gè)半胱半胱 氨酸變成絲氨酸氨酸變成絲氨酸 結(jié)果：可以在結(jié)果：可以在-70度保存半年度保存半年一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由展示展示2 2 玉米中賴(lài)氨酸含量比較低的原因玉米中賴(lài)氨酸含量比較低的原因天冬氨酸天冬氨酸天冬氨天冬氨酸激酶酸激酶中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物二氫吡啶二二氫吡啶二羧酸合成酶羧酸合成酶賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸抑制抑制抑制抑制改造：改造：將天冬氨酸激酶的第將天冬氨酸激酶的第352352位位蘇氨酸蘇氨酸變成變成異亮氨異亮氨 酸酸 將二氫吡啶二羧酸合成酶的第將二氫吡啶二羧酸合成酶的第104104位

4、位天冬酰胺天冬酰胺 變成變成異亮氨酸異亮氨酸結(jié)果：結(jié)果：使產(chǎn)量提高使產(chǎn)量提高2 25 5倍倍一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 天然蛋白質(zhì)的不足： 結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要。1 關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說(shuō)法不正確的是（ ）A是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的B它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要C構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有20種D一定完全符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要 練習(xí)練習(xí)D認(rèn)真閱讀課本，完成提綱： 二、蛋白質(zhì)工程的原理 1、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo) 及 “思考” 二、蛋白質(zhì)工程的原理1 1、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo) 根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)

5、構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)思考（1）對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，我們是直接改造蛋白質(zhì)嗎？不是（2）應(yīng)該如何操作？（3）理由是什么？通過(guò)改造基因來(lái)完成b、如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使成功，被改造的蛋 白質(zhì)還是無(wú)法遺傳a、對(duì)基因改造比蛋白質(zhì)要容易些，難度小得多二、蛋白質(zhì)工程的原理2、中心法則內(nèi)容思考 設(shè)計(jì)好蛋白質(zhì)后，如何才能知道要改造好的基因應(yīng)該具有的核苷酸序列？根據(jù)氨基酸序列推測(cè)出mRNA的核苷酸序列，再由mRNA的核苷酸序列推測(cè)基因的核苷酸序列練習(xí) 對(duì)照密碼表，至少寫(xiě)出三種決定“丙氨酸色氨酸賴(lài)氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸”的基因的脫氧核苷酸序列。 相關(guān)資料： 丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 賴(lài)氨酸

6、：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC 3、蛋白質(zhì)工程的原理二、蛋白質(zhì)工程的原理二、蛋白質(zhì)工程的原理 由預(yù)期的蛋白質(zhì)找到相對(duì)應(yīng)的基因的脫氧核苷酸序列認(rèn)真閱讀課本，完成提綱： 三、蛋白質(zhì)工程的流程 三、蛋白質(zhì)工程的流程基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）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1、天然蛋白質(zhì)的合成途徑：2、蛋白質(zhì)工程的流程：預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列酸三、蛋白質(zhì)工程的流程（3）兩者最終涉及的基因結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？無(wú)啟動(dòng)子、終止子、內(nèi)含子（4）兩者最終涉及的基因是否可以是自然界中不存在 的？可以（5）兩

7、者最終涉及的基因最終表達(dá)的是否都是 自然 界中不存在的蛋白質(zhì)？ 只有蛋白質(zhì)工程涉及到的是自然界中不存在的蛋白質(zhì)思考（1）蛋白質(zhì)工程的思路與中心法則 （相同/相反）相反（2）蛋白質(zhì)工程的流程與基因工程的哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)類(lèi)似？化學(xué)合成法鏈接相關(guān)知識(shí)鏈接相關(guān)知識(shí)四、合成或改造目的基因推測(cè)出相應(yīng)基因序列后的工作1、如果改變的僅僅是蛋白質(zhì)中個(gè)別 氨基酸，可以對(duì)現(xiàn)有基因采用定點(diǎn)誘變技術(shù)四、合成或改造目的基因 2、如果對(duì)蛋白質(zhì)中的氨基酸改動(dòng) 較大，怎樣才能得到相應(yīng)的目的基因？DNA合成儀合成認(rèn)真閱讀課本，完成提綱： 五、蛋白質(zhì)工程 1、2部分 五、蛋白質(zhì)工程1、概念：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

8、基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造出一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需要。思考（1）單靠蛋白質(zhì)工程能否生產(chǎn)自然界中不存在的蛋白質(zhì)？不能（2）還需要誰(shuí)參與？基因工程2、蛋白質(zhì)工程是在 的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的 基因工程?；蚬こ痰诙蚬こ袒蚬こ痰鞍踪|(zhì)工程蛋白質(zhì)工程操作環(huán)境操作環(huán)境操作核心操作核心操作起點(diǎn)操作起點(diǎn)基本過(guò)程基本過(guò)程實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)結(jié)果結(jié)果生物體外生物體外基因基因目的基因預(yù)期蛋白質(zhì)的功能剪切拼接導(dǎo)入表達(dá)略通過(guò)改造基因，以定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)將目的基因從供體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞中表達(dá)創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已存在的蛋

9、白質(zhì)1蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是（） 氨基酸結(jié)構(gòu) B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C肽鏈結(jié)構(gòu) D基因結(jié)構(gòu) 2下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類(lèi)的需要B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)C蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過(guò)的新型蛋白質(zhì)分子D蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱(chēng)為第二代基因工程練習(xí)3 3、下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說(shuō) 法正確的是( () ) A A蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是 獲得人類(lèi)需要的蛋白質(zhì)，所以二者 沒(méi)有區(qū)別 B B基因工程是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ) C C通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有

10、 的仍然是天然的蛋白質(zhì) D D蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上 直接改造蛋白質(zhì)的五、蛋白質(zhì)工程 能不能根據(jù)人類(lèi)需要的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)基因，導(dǎo)入適合細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類(lèi)需要的蛋白質(zhì)食品？理論上可以思考六、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景前景誘人：1、科學(xué)家通過(guò)對(duì)胰島素的改造，已經(jīng)成功使 其成為速效型藥品。 2、制成電子元件，具有體積小、耗電少和效 率高的特點(diǎn)。難度很大：成功的例子不多；主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功 能必須依賴(lài)于正確的空間結(jié)構(gòu)，而科學(xué)家目 前對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)了解還很不夠。1.蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是() A改造蛋白質(zhì)B改造mRNA C改造基因 D改造氨基酸C 2 2、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基

11、礎(chǔ)上，延伸 出來(lái)的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋 白質(zhì)是（） A氨基酸種類(lèi)增多 B氨基酸種類(lèi)減少 C仍為天然存在蛋白質(zhì) D可合成天然不存在蛋白質(zhì) 3 3、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是 （） 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) DNA合成 預(yù)期蛋白質(zhì)功能 根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列 A B C D4.下列圍繞蛋白質(zhì)工程的敘述中正確的是 (多選) ( )A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié) 構(gòu)，使之更加符合人類(lèi)的需要B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子 直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)C蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在的 新型蛋白質(zhì)分子D蛋白質(zhì)工程的操作起點(diǎn)是從預(yù)期蛋白質(zhì)功 能出發(fā)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的基因，并

12、借助基因 工程實(shí)現(xiàn)的ACD5.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)工程合成的可以是自然界不 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(或性狀水平)操作 D基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程B6、T4溶菌酶的穩(wěn)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個(gè)位點(diǎn) 發(fā)生突變 B控制T4溶菌酶合成的mRNA上的密碼 子發(fā)生變化 CT4溶菌酶中一個(gè)氨基酸發(fā)生了替換 DT4溶菌酶中的第3位氨基酸由異亮氨酸 變?yōu)榘腚装彼酇 7、下列不屬于蛋白質(zhì)工程成果的是 （ ）

13、 A改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性 B生產(chǎn)出鼠人嵌合抗體 C將tPA分子中的天門(mén)冬酰胺替換 為谷氨酰胺 D蛋白質(zhì)酶洗衣粉容易洗掉或除奶漬、 血漬D8、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用，下列說(shuō)法不正確的是（ ）A科學(xué)家通過(guò)對(duì)胰島素的改造，已使其成為速效藥品B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C蛋白質(zhì)工程技術(shù)已經(jīng)非常成熟，目前正被大力推廣應(yīng)用D蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多C 小結(jié)小結(jié)蛋白質(zhì)工程崛起的緣由蛋白質(zhì)工程崛起的緣由蛋白質(zhì)工程原理蛋白質(zhì)工程原理蛋白質(zhì)工程的流程蛋白質(zhì)工程的流程合成或改造目的基因合成或改造目的基因蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景天

14、然蛋白質(zhì)的不足目標(biāo)中心法則原理前景誘人難度很大小改、大改預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列酸 加加 油！油！ 努努 力！力！目的基因的獲取方法之一 化學(xué)合成法已知目的基因表達(dá)出的蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測(cè)mRNA中堿基序列推測(cè)DNA堿基序列原料、化學(xué)合成目的基因反轉(zhuǎn)錄法目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA (一種）反轉(zhuǎn)錄酶單鏈DNA 雙鏈DNA（目的基因）人工合成法人工合成法DNA聚合酶返回返回Nothing is impossible for a willing heart.（心之所愿，無(wú)所不成） 回顧基因工程 從基因文庫(kù)中獲取目的基因反轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法2、目的基因的獲取方法 將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體 內(nèi)，后者可以生產(chǎn)它本不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)， 進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。3、基因工程的實(shí)質(zhì)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 人工合成認(rèn)真閱讀課本，完成提綱： 一、蛋白