高二生物選修3 蛋白質(zhì)工程 課件.ppt

蛋白質(zhì)是一切生命活動的體現(xiàn)者。 基因控制蛋白質(zhì)的合成,第三節(jié) 蛋白質(zhì)工程,一、蛋白質(zhì)工程的概念和原理,1、蛋白質(zhì)工程,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技術(shù)DNA技術(shù)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)的技術(shù)。,基因工程一般只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，不一定滿足人類的需要。 如：干擾素是動物體內(nèi)的蛋白質(zhì)，可用于治療病毒的感染和癌癥，但在體內(nèi)不易保存，如果將它的一個半胱氨酸轉(zhuǎn)化為絲氨酸，則可在-70條件下保存半年。,為什么要開展蛋白質(zhì)工程？,對天然蛋白質(zhì)進行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？,答：毫無疑問應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下： （1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(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。 （2）對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。,蛋白質(zhì)工程一般是先創(chuàng)造出適合人類需求的新基因，然后表達具有特定結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。 關(guān)鍵技術(shù)：基因工程 蛋白質(zhì)工程稱為第二代基因工程,前提：了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系 空間結(jié)構(gòu)的測定： X射線晶體衍射法、 核磁共振 （ 一級結(jié)構(gòu)的測定（氨基酸序列）,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),胰島素的三級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),血紅蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),血紅蛋白分子就是由二個由141個氨基酸殘基組成的亞基和二個由146個氨基酸殘基組成的亞基按特定的接觸和排列組成的一個球狀蛋白質(zhì)分子，每個亞基中各有一個含亞鐵離子的血紅素輔基。,返回,蛋白質(zhì)工程的基本原理,根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定要求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。由于基因決定蛋白質(zhì)，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造，必須從基因入手。 途徑： 預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計出預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)用的氨基酸序列設(shè)計DNA的脫氧核苷酸序列（基因改造）（基因工程）,蛋白質(zhì)工程流程圖,基因 DNA,氨基酸序列 多肽鏈,蛋白質(zhì)三 維結(jié)構(gòu),預(yù)期蛋白 質(zhì)功能,基因 工程,合成相應(yīng)的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的改造,大改：設(shè)計并制造自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)，使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能,中改：在蛋白質(zhì)分子中替代某一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域,小改：通過基因工程中的定點誘變技術(shù)，有目的改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個或幾個氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能,PCR技術(shù)是基因定點誘變的常用方法,利用人工合成帶有突變點的誘變引物，通過PCR擴增而獲得定點突變的基因，再通過基因工程的方法，將突變基因?qū)胧荏w細胞，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成所需的蛋白質(zhì)。,基因的定點誘變技術(shù)是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心之一,胰島素改造 天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進入血液，從而延緩了其降血糖作用，也增加了抗原性，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)將胰島素B鏈由B28脯氨酸-B29賴氨酸改為B28賴氨酸-B29脯氨酸，則可降低其聚合作用，使胰島素快速起作用。該速效胰島素已通過臨床實驗。,非定點誘變：,對蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不完全了解時，采用非定點誘變改造蛋白質(zhì)，不具有目的性和針對性，可產(chǎn)生意想不到的結(jié)果,二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用,改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性