高中生物選修三：專題1《基因工程》：14《蛋白質(zhì)工程的崛起》課件

1、1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1、基因工程產(chǎn)物 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中形成的,它們的結(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生產(chǎn)和生活的需要。實例1：干擾素的保存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半胱氨酸變成絲氨酸，那么在70的條件下，可以保存半年。2、蛋白質(zhì)工程實例：實例2：生產(chǎn)單體速效胰島素如果把胰島素B鏈由B28脯氨酸-B29賴氨酸改為B28賴氨酸-B29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發(fā)揮。原因：胰島素注射到人體后會堆積在皮下，要經(jīng)過較長時間才能進入血液，

2、而且進入到血液中的胰島素又會不斷地被分解。實例3:工業(yè)用酶許多工業(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。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)生產(chǎn)，這是因為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會有酸、堿或有機溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。蛋白質(zhì)工程的概念 是指通過物理化學(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，并借助計算機輔助設(shè)計、基因定點誘變和重組DNA技術(shù)改造基因，從而對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或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）蛋白質(zhì)工程的基本途徑預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期

3、的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）對蛋白質(zhì)的改造：改造蛋白質(zhì)大改：設(shè)計并制造出自然界不存在的蛋白質(zhì)中改：替換一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域小改：改造活性部位的一個或幾個氨基酸殘基在基因水平改造蛋白質(zhì)：（1）定點誘變技術(shù)（已知蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)） 優(yōu)點：目的性和針對性較強（2）非定點誘變技術(shù)（不確定誘變位點） 突變位點多，誘變結(jié)果難預(yù)測蛋白質(zhì)工程基因工程實質(zhì)結(jié)果聯(lián)系蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系通過改造基因，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)移到受體細胞，并在受體細胞中表達合成自然界不存在的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基

4、因工程基礎(chǔ)上，延伸出的第二代基因工程異亮氨酸蘇氨酸蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用天門冬酰胺天門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)嵌合抗體對人體的不良反應(yīng)減少制藥領(lǐng)域上練習(xí)1、下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述中，錯誤的是（ ） A、蛋白質(zhì)工程的實現(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、基因工程需對基因進行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對基 因進行操作 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)工程是細胞水平 D、基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程DB3、蛋白質(zhì)工程流程是（ ）A、基因表達形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能B、對蛋白質(zhì)進行分子設(shè)計改造蛋白質(zhì)分子行使功能C、預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列D、預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的