资源描述
一、蛋白质工程的崛起的缘由一、蛋白质工程的崛起的缘由1 1、基因工程产物、基因工程产物 基因工程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产自然界自然界已存在的已存在的蛋白质蛋白质。这些这些天然蛋白质天然蛋白质是生物在长期进化过是生物在长期进化过程中形成的程中形成的,它们的结构和功能符合特定它们的结构和功能符合特定物种生存的需要物种生存的需要,却却不一定完全符合人类不一定完全符合人类生产和生活的需要。生产和生活的需要。不能满足不能满足人类生产人类生产和生活需和生活需要要2.例如：例如：改造改造干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（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（异亮氨酸）天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍3:3:工业用酶工业用酶 许多工业用酶要在强酸、强碱或者高温、低温、高压等条件下发生作用，但是从生物体内提取出来的酶在这样的条件下很容易就会变性失活。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理1 1、蛋白质工程的目标、蛋白质工程的目标P26P26 根据人们对根据人们对蛋白质功能蛋白质功能的特定需求，的特定需求，对蛋白质的对蛋白质的结构结构进行分子设计。进行分子设计。2 2、天然蛋白质的合成过程、天然蛋白质的合成过程DNADNA（基因）（基因）转录转录mRNAmRNA翻译翻译蛋白质蛋白质基因基因表达（转录和翻译）表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽形成氨基酸序列的多肽链链形成具有高级结构的蛋白质形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能行使生物功能二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理1 1、蛋白质工程的目标、蛋白质工程的目标P26P26 根据人们对根据人们对蛋白质功能蛋白质功能的特定需求，的特定需求，对蛋白质的对蛋白质的结构结构进行分子设计。进行分子设计。2 2、天然蛋白质的合成过程、天然蛋白质的合成过程基因基因DNA氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构生物功能生物功能mRNA转录转录翻译翻译折叠折叠思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？应该应该从对基因的操作来实现从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，对天然蛋白质改造，主要原因如下：主要原因如下：（1 1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过改造过的蛋白质可以遗传下去的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。遗传的。（2 2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容容易操作，难度要小得多易操作，难度要小得多。、蛋白质工程流程图、蛋白质工程流程图基因基因DNA氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构预期功能预期功能4 4、蛋白质工程的概念、蛋白质工程的概念 是指以蛋白质分子的结构规律及其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，生物功能的关系作为基础，通过基因通过基因修饰或基因合成，修饰或基因合成，对现有蛋白质进行对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。足人类的生产和生活的需求。三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景1 1、科学家通过对胰岛素的改造，已使其成、科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。为速效型药品。2 2、生物和材料科学家正积极探索将蛋白质、生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面。工程应用于微电子方面。3 3、蛋白质工程目前成功的例子不多蛋白质工程目前成功的例子不多,原因是原因是对蛋白质的高级结构了解不够。但随着科学对蛋白质的高级结构了解不够。但随着科学技术的深入发展，它将会给人类带来更多的技术的深入发展，它将会给人类带来更多的福音。福音。旁栏思考题旁栏思考题 你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？有什么关系？我国科学家承担了什么任务？人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。20012001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由一项是由中国科学家中国科学家牵头执行的牵头执行的“人类肝脏蛋白人类肝脏蛋白质组计划质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。白质组计划的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有前有1616个国家和地区的个国家和地区的8080多个实验室报名参多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。发的突破提供重要的科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质是对蛋白质工程的有力推动和理论支持工程的有力推动和理论支持。讨论讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：丙氨酸丙氨酸色氨酸色氨酸赖氨酸赖氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸（1 1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？）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。请把相应的碱基序列写出来。首先应该根据密码子推出首先应该根据密码子推出mRNAmRNA序列，序列，每种氨基酸都每种氨基酸都有对应的密码子，只要查一下遗传密码子表，就可有对应的密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。再根据碱再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列。但是由于上。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个密码子编码，述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂。因此其碱基排列组合起来就比较复杂。GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C）mRNAmRNA序列序列 脱氧核苷酸脱氧核苷酸序列序列GCT(GCT(或或C C或或A A或或G)TGGAAA(G)TGGAAA(或或G)ATGTTT(G)ATGTTT(或或C)C)CGA(CGA(或或G G或或T T或或C)ACCTTTC)ACCTTT（或（或C)TACAAA(C)TACAAA(或或G)G)（2 2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能）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（合成或改造目的基因（DNADNA）？）？确定目的基因的碱基序列后，就可以根据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，通过人类的需要改造它，通过人工合成的方法人工合成的方法合成并改造它合成并改造它。C1.与与“限制性内切酶限制性内切酶”作用部位完全相同的作用部位完全相同的酶是：（酶是：（）A反转录酶反转录酶BRNA聚合酶聚合酶CDNA连接酶连接酶D解旋酶解旋酶C2.如果科学家通过转基因工程，成功地把一如果科学家通过转基因工程，成功地把一名女性血友病患者的造血干细胞进行改造，名女性血友病患者的造血干细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常。那么，她后来所生使其凝血功能恢复正常。那么，她后来所生的儿子中：（的儿子中：（）A全部正常全部正常B一半正常一半正常C全部有病全部有病D不能确定不能确定C3.能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）A单倍体育种单倍体育种B杂交育种杂交育种C基因工程育种基因工程育种D多倍体育种多倍体育种4.科学家用纳米技术制造出一种科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹生物导弹”，可，可以携带以携带DNA分子。把它注射入组织中，可以通过分子。把它注射入组织中，可以通过细胞的内吞作用的方式进入细胞内，细胞的内吞作用的方式进入细胞内，DNA被释放被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体中，出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体中，成为细胞基因组的一部分，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色整合到细胞染色体中的过程，属于体中的过程，属于()A基因突变基因突变B基因重组基因重组C基因互换基因互换D染色体变异染色体变异CB5.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（是否已表达，其检测方法是：（）A是否有抗生素抗性是否有抗生素抗性B是否能检测到标记基因是否能检测到标记基因C是否有相应的性状是否有相应的性状D是否能分离到目的基因是否能分离到目的基因C6.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）A、氨基酸结构、氨基酸结构B、蛋白质空间结构、蛋白质空间结构C、肽链结构、肽链结构D、基因结构、基因结构D
展开阅读全文