基因工程蛋白質(zhì)工程的崛起

1、蛋白質(zhì)工程的崛起1、怎樣讓一種生物的性狀在另一種生物中表達(dá)？2、在種內(nèi)可以用常規(guī)的雜交育種的辦法實(shí)現(xiàn)，但要使有生殖隔離的種間生物實(shí)現(xiàn)基因交流，就顯得力不從心了,則應(yīng)采用什么技術(shù)？雜交育種雜交育種基因工程基因工程思考：思考：1、基因工程的應(yīng)用（1）基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的 ，進(jìn)而表現(xiàn)出新的 。（2）基因工程的不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的 。2、天然蛋白質(zhì)的不足 天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期 過(guò)程中形成的，它們的 符合特定物種 的需要，卻不一定完全符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要。3、蛋白質(zhì)工程的目的 生產(chǎn)符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要的 。一、蛋白質(zhì)工程崛起

2、的緣由基因蛋白質(zhì)性狀蛋白質(zhì)進(jìn)化結(jié)構(gòu)和功能生存蛋白質(zhì)二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì) 功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的 進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2、原理：改造基因（基因 或基因 ） 。3、流程： 預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì) 推測(cè)應(yīng)有的 序列找到對(duì)應(yīng)的 序列。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)修飾合成預(yù)期的蛋白質(zhì)氨基酸脫氧核苷酸（1 1）從生物體中）從生物體中分離純化分離純化目的目的蛋白蛋白；（2 2）測(cè)定測(cè)定其氨基酸其氨基酸序列序列；（3 3）借助核磁共振和）借助核磁共振和X X射線晶體衍射等手段，盡可能射線晶體衍射等手段，盡可能地地了解了解蛋白質(zhì)的二維重組和三維晶體蛋白質(zhì)的二維重組和三維晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu); ;（4 4）設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)各種各

3、種處理?xiàng)l件處理?xiàng)l件，了解了解蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化結(jié)構(gòu)變化，包括折疊與去折疊等包括折疊與去折疊等對(duì)其活性與功能的影響對(duì)其活性與功能的影響；（5 5）設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)編碼該蛋白的編碼該蛋白的基因改造方案基因改造方案，如點(diǎn)突變；，如點(diǎn)突變；（6 6）分離、純化新蛋白，功能檢測(cè)分離、純化新蛋白，功能檢測(cè)后投入實(shí)際使用。后投入實(shí)際使用。蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程是指以是指以蛋白質(zhì)分子的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律結(jié)構(gòu)規(guī)律及其及其生物功能生物功能的關(guān)系的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因基因修飾修飾或或基因合成基因合成，對(duì)，對(duì)現(xiàn)有現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新新的蛋白質(zhì)，以滿(mǎn)足

4、人類(lèi)的的蛋白質(zhì)，以滿(mǎn)足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需求。生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是對(duì)蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是對(duì)編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造的基因進(jìn)行改造三、蛋白質(zhì)工程的基本原理基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計(jì)中心法則蛋白質(zhì)工程項(xiàng)目項(xiàng)目基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程操作起點(diǎn)操作起點(diǎn)操作核心操作核心過(guò)程過(guò)程目標(biāo)目標(biāo)結(jié)果結(jié)果聯(lián)系聯(lián)系目的基因 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能 基因表達(dá)載體基因獲取目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列推測(cè)核苷酸序列合成DNA 表達(dá)出蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，

5、獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來(lái)的第二代基因工程。因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過(guò)基因的修飾或基因的合成。生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1、前景誘人：如用此技術(shù)制成的 ，具有 、耗電少和 的特點(diǎn)。2、難度很大：主要是目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的 的了解還很不夠。電子元件體積小效率高高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 胰島素的三級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 血紅蛋白分子就是由二個(gè)由141個(gè)氨基酸殘基組成的亞基和二個(gè)由146個(gè)氨基酸殘基組成的亞基按特定的接觸和排列組成

6、的一個(gè)球狀蛋白質(zhì)分子，每個(gè)亞基中各有一個(gè)含亞鐵離子的血紅素輔基。 胰島素改造胰島素改造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)檢測(cè)D練習(xí)檢測(cè)2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) 練習(xí)檢測(cè) 3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)

7、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)檢測(cè) 4 4、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法正確的是（） A A、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ) B B、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸 C 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 D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì) 練習(xí)檢測(cè)5 5、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 D練習(xí)檢測(cè) 6 6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(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

8、天然存在蛋白質(zhì) D可合成天然不存在蛋白質(zhì)7、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練習(xí)檢測(cè)C8、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)榘腚装彼峋毩?xí)檢測(cè)A9、下列不屬于蛋白質(zhì)工程成果的是（ ）A改造酶的結(jié)構(gòu)，提

9、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、血漬練習(xí)檢測(cè)D討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是： 丙氨酸丙氨酸色氨酸色氨酸賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸甲硫氨甲硫氨酸酸苯丙氨酸苯丙氨酸（1 1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。有多少種？列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。有多少種？（2 2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（成或改造目的基因（DNADNA）？）？（1 1）mRNAmRNA序列為：

10、序列為： GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C） 脫氧核苷酸序列：脫氧核苷酸序列： CGACGA（或（或G G或或T T或或C C）ACCTTTACCTTT（或（或C C）TACAAATACAAA（或（或G G）（2 2）確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人）確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類(lèi)的需要改造它，通過(guò)人工合成的方法或從基因類(lèi)的需要改造它，通過(guò)人工合成的方法或從基因庫(kù)中獲取。庫(kù)中獲取。蛋白質(zhì)工程的概念 蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(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(guò)基因修飾或基因合成

11、，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(mǎn)足人類(lèi)對(duì)生產(chǎn)和生活的需求。前提：了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能原理：改造基因（基因修飾或基因合成）目的：定向改造或制造蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程。蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容主要有兩方面：根據(jù)需要設(shè)計(jì)具有特定氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)根據(jù)需要設(shè)計(jì)具有特定氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)而氨基酸排序由基因決定，所以還需要而氨基酸排序由基因決定，所以還需要改造改造相相應(yīng)應(yīng)基因中脫氧核苷酸序列或人工合成基因中脫氧核苷酸序列或人工合成所需要的自所需要的自然界原本然界原本不存在的基因片段不存在的基因片段，用于蛋白質(zhì)工程。，用于蛋白質(zhì)工程。

12、關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法正確的是（ ） A都是分子水平上的操作B基因工程就是改造基因的分子結(jié)構(gòu) C蛋白質(zhì)工程就是改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) D基因工程能產(chǎn)生自然界根本不存在的基因，蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界根本不存在的蛋白質(zhì)A 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 據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列 A. B. C. D.C 枯草桿菌產(chǎn)生的蛋白酶具有催化分解蛋白質(zhì)的特性，但極易被氧化而失效。19851985年，美國(guó)的埃斯特爾將枯草桿菌蛋白酶分子中的第222222位氨基酸替換后，雖然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用這種水解酶作為洗滌劑的添加劑，可

13、以有效地除去血漬、奶漬等蛋白質(zhì)污漬。 （1 1）改造枯草桿菌蛋白酶的生物技術(shù)是 。 （2 2）改造后的枯草桿菌中的控制合成蛋白酶的基因與原來(lái)相比，至少有 個(gè)堿基對(duì)發(fā)生變化。 （3 3）利用生物技術(shù)改造蛋白質(zhì)，是提高了蛋白質(zhì)的 性，埃斯特爾所作的工作是對(duì)已知蛋白質(zhì)進(jìn)行 。蛋白質(zhì)工程1穩(wěn)定少數(shù)氨基酸的替換蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 練習(xí)檢測(cè)5 5、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 D練習(xí)檢測(cè)5 5、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 D7、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練習(xí)檢測(cè)C 枯草桿菌產(chǎn)生的蛋白酶具有催化分解蛋白質(zhì)的特性，但極易被氧化而失效。19851985年，美國(guó)的埃斯特爾將枯草