S14蛋白质工程的崛起课件

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1、第四节第四节 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起学习目标学习目标1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由、举例说出蛋白质工程崛起的缘由2、理解蛋白质工程的原理、理解蛋白质工程的原理3、关注蛋白质工程的进展和前景、关注蛋白质工程的进展和前景于意、张钰晗、梁莹、赵通、于意、张钰晗、梁莹、赵通、韩金邗、高飞、李晓慧、唐继伟、韩金邗、高飞、李晓慧、唐继伟、姜文筱、宋晓璇、朱益震姜文筱、宋晓璇、朱益震我们的榜样，我们的骄傲我们的榜样，我们的骄傲希望其他同学再接再厉，积极努力，超越自我希望其他同学再接再厉，积极努力，超越自我!Nothing is impossible for a willing heart.（心之

2、所愿，无所不成）回顾基因工程回顾基因工程 目的基因的获取目的基因的获取 基因表达载体的构建基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定1、基因工程的操作程序、基因工程的操作程序回顾基因工程回顾基因工程 从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因反转录法反转录法化学合成法化学合成法2、目的基因的获取方法、目的基因的获取方法 将一种生物的基因转移到另一种生物体将一种生物的基因转移到另一种生物体 内，后者可以生产它本不能生产的蛋白质，内，后者可以生产它本不能生产的蛋白质，进而表现出新的性状。进而表现出新的性状。3、基因工程的实质、基

3、因工程的实质PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 人工合成人工合成回顾基因工程回顾基因工程 4、基因工程合成的蛋白质对于后者是、基因工程合成的蛋白质对于后者是一种新的蛋白质，对于自然界呢？一种新的蛋白质，对于自然界呢？不是不是那么怎样才能获得自然界不那么怎样才能获得自然界不存在的蛋白质呢？存在的蛋白质呢？让我们了解一下蛋白质工程让我们了解一下蛋白质工程认真阅读课本，完成提纲：认真阅读课本，完成提纲：一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由展示展示1 干扰素干扰素 优点：有效治疗病毒感染和癌症优点：有效治疗病毒感染和癌症 缺点：体外保存相

4、当困难缺点：体外保存相当困难 改造改造:若将干扰素分子中一个若将干扰素分子中一个半胱半胱 氨酸变成丝氨酸氨酸变成丝氨酸 结果：可以在结果：可以在-70度保存半年度保存半年一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由展示展示2 2 玉米中赖氨酸含量比较低的原因玉米中赖氨酸含量比较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间产物中间产物二氢吡啶二二氢吡啶二羧酸合成酶羧酸合成酶赖氨酸赖氨酸抑制抑制抑制抑制改造：改造：将天冬氨酸激酶的第将天冬氨酸激酶的第352352位位苏氨酸苏氨酸变成变成异亮氨异亮氨 酸酸 将二氢吡啶二羧酸合成酶的第将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104104位位天冬酰胺天冬酰

5、胺 变成变成异亮氨酸异亮氨酸结果：结果：使产量提高使产量提高2525倍倍一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由 天然蛋白质的不足：天然蛋白质的不足：结构和功能符合特定物种生结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。类生产和生活的需要。1 关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（不正确的是（）A是生物在长期进化过程中形成的是生物在长期进化过程中形成的B它们的结构和功能符合特定物种生存的需要它们的结构和功能符合特定物种生存的需要C构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有构成天然蛋白质的氨基

6、酸目前发现的有20种种D一定完全符合人类生产和生活的需要一定完全符合人类生产和生活的需要 练习练习D认真阅读课本，完成提纲：认真阅读课本，完成提纲：二、蛋白质工程的原理二、蛋白质工程的原理 1、蛋白质工程的目标、蛋白质工程的目标 及及“思考思考”二、蛋白质工程的原理二、蛋白质工程的原理1 1、蛋白质工程的目标、蛋白质工程的目标 根据人们对蛋白质功能的特定需根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计求，对蛋白质的结构进行分子设计思考思考（1）对天然蛋白质进行改造，）对天然蛋白质进行改造，我们是直接改造蛋白质吗？我们是直接改造蛋白质吗？不是不是（2）应该如何操作？）应该如何操作？（

7、3）理由是什么？）理由是什么？通过改造基因来完成通过改造基因来完成b、如果对蛋白质直接改造，即使成功，被改造的蛋、如果对蛋白质直接改造，即使成功，被改造的蛋 白质还是无法遗传白质还是无法遗传a、对基因改造比蛋白质要容易些，难度小得多、对基因改造比蛋白质要容易些，难度小得多二、蛋白质工程的原理二、蛋白质工程的原理2、中心法则内容、中心法则内容思考思考 设计好蛋白质后，如何才能知道要改造设计好蛋白质后，如何才能知道要改造好的基因应该具有的核苷酸序列？好的基因应该具有的核苷酸序列？根据氨基酸序列推测出根据氨基酸序列推测出mRNA的核苷酸序列，再由的核苷酸序列，再由mRNA的核苷酸序列推测基因的核苷酸

8、序列的核苷酸序列推测基因的核苷酸序列练习练习 对照密码表，至少写出三种决定对照密码表，至少写出三种决定“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苯丙氨酸丙氨酸”的基因的脱氧核苷酸序列。的基因的脱氧核苷酸序列。相关资料：相关资料：丙氨酸：丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：色氨酸：UGG 赖氨酸：赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUU、UUC 3、蛋白质工程的原理、蛋白质工程的原理二、蛋白质工程的原理二、蛋白质工程的原理 由预期的蛋白质找到相对应由预期的蛋白质找到相对应的基因的脱氧核苷酸序列的基因的脱氧核苷酸序列认真阅读课本，完成

9、提纲：认真阅读课本，完成提纲：三、蛋白质工程的流程三、蛋白质工程的流程 三、蛋白质工程的流程三、蛋白质工程的流程基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能1、天然蛋白质的合成途径：、天然蛋白质的合成途径：2、蛋白质工程的流程：、蛋白质工程的流程：预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列酸应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列酸三、蛋白质工程的流程三、蛋白质工程的流程（3）两者最终涉及的基因

10、结构有何特点？）两者最终涉及的基因结构有何特点？无启动子、终止子、内含子无启动子、终止子、内含子（4）两者最终涉及的基因是否可以是自然界中不存在两者最终涉及的基因是否可以是自然界中不存在 的？的？可以可以（5）两者最终涉及的基因最终表达的是否都是）两者最终涉及的基因最终表达的是否都是 自然自然 界中不存在的蛋白质？界中不存在的蛋白质？只有蛋白质工程涉及到的是自然界中不存在的蛋白质只有蛋白质工程涉及到的是自然界中不存在的蛋白质思考思考（1）蛋白质工程的思路与中心法则）蛋白质工程的思路与中心法则 （相同（相同/相反）相反）相反相反（2）蛋白质工程的流程与基因工程的哪个知识点类似？）蛋白质工程的流程

11、与基因工程的哪个知识点类似？化学合成法化学合成法链接相关知识链接相关知识四、合成或改造目的基因四、合成或改造目的基因推测出相应基因序列后的工作推测出相应基因序列后的工作1、如果改变的仅仅是蛋白质中个别、如果改变的仅仅是蛋白质中个别 氨基氨基酸，可以对现有基因采用酸，可以对现有基因采用定点诱变技术定点诱变技术四、合成或改造目的基因四、合成或改造目的基因 2、如果对蛋白质中的氨基酸改动、如果对蛋白质中的氨基酸改动 较大，怎样才能得到相应的目的基较大，怎样才能得到相应的目的基因？因？DNA合成仪合成合成仪合成认真阅读课本，完成提纲：认真阅读课本，完成提纲：五、蛋白质工程五、蛋白质工程 1、2部分部分

12、 五、蛋白质工程五、蛋白质工程1、概念：、概念：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，能的关系作为基础，通过通过基因修饰基因修饰或或基基因合成因合成，对现有，对现有蛋白质蛋白质进行改造，或制进行改造，或制造出一种造出一种新的蛋白质新的蛋白质，以满足人类的生以满足人类的生产和生活的需要。产和生活的需要。思考思考（1）单靠蛋白质工程能否生产）单靠蛋白质工程能否生产自然界中不存在的蛋白质？自然界中不存在的蛋白质？不能不能（2）还需要谁参与？）还需要谁参与？基因工程基因工程2、蛋白质工程是在、蛋白质工程是在 的基础的基础上延伸出来的上延伸出来的 基因工程

13、。基因工程。基因工程基因工程第二代第二代基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程操作环境操作环境操作核心操作核心操作起点操作起点基本过程基本过程实质实质结果结果生物体外生物体外生物体外生物体外基因基因基因基因目的基因目的基因预期蛋白质的功能预期蛋白质的功能剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达略略通过通过改造基因改造基因，以，以定向改造天然蛋白定向改造天然蛋白质，甚至创造自然质，甚至创造自然界不存在的蛋白质界不存在的蛋白质将将目的基因目的基因从供从供体转移到受体细体转移到受体细胞，并在受体细胞，并在受体细胞中表达胞中表达创造出自然界不存在创造出自然界不存在的蛋白质的蛋白质生产自然界已存在的生产自然界已存

14、在的蛋白质蛋白质1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（）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 2下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要加符合人类的需要B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构操作，定向改变分子的结构C蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋蛋白质工程能产生出自然界中不

15、曾存在过的新型蛋白质分子白质分子D蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程基因工程练习练习3 3、下列关于基因工程和蛋白质工程的说、下列关于基因工程和蛋白质工程的说 法正确的是法正确的是()A A蛋白质工程和基因工程的目的都是蛋白质工程和基因工程的目的都是 获得人类需要的蛋白质，所以二者获得人类需要的蛋白质，所以二者 没有区别没有区别 B B基因工程是蛋白质工程的基础基因工程是蛋白质工程的基础 C C通过蛋白质工程改造后的蛋白质有通过蛋白质工程改造后的蛋白质有 的仍然是天然的蛋白质的仍然是天然的蛋白质 D D蛋白质工程是在蛋白质分子水平上

16、蛋白质工程是在蛋白质分子水平上 直接改造蛋白质的直接改造蛋白质的五、蛋白质工程五、蛋白质工程 能不能根据人类需要的蛋白质能不能根据人类需要的蛋白质结构，设计相应基因，导入适合结构，设计相应基因，导入适合细菌中，让细菌生产人类需要的细菌中，让细菌生产人类需要的蛋白质食品？蛋白质食品？理论上可以理论上可以思考思考六、蛋白质工程的进展和前景六、蛋白质工程的进展和前景前景诱人：前景诱人：1、科学家通过对胰岛素的改造，已经成功使、科学家通过对胰岛素的改造，已经成功使 其成为速效型药品。其成为速效型药品。2、制成电子元件，具有体积小、耗电少和效、制成电子元件，具有体积小、耗电少和效 率高的特点。率高的特点

17、。难度很大：难度很大：成功的例子不多；主要是因为蛋白质发挥功成功的例子不多；主要是因为蛋白质发挥功 能必须依赖于正确的空间结构，而科学家目能必须依赖于正确的空间结构，而科学家目 前对大多数蛋白质的高级结构了解还很不够。前对大多数蛋白质的高级结构了解还很不够。1.蛋白质工程的实质是蛋白质工程的实质是()A改造蛋白质改造蛋白质B改造改造mRNA C改造基因改造基因 D改造氨基酸改造氨基酸C 2 2、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸 出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋 白质是（）白质是（）A氨基酸种类增多氨基酸种类增多 B氨

18、基酸种类减少氨基酸种类减少 C仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质 D可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质 3 3、蛋白质工程的基本流程正确的是、蛋白质工程的基本流程正确的是 （）（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计 DNA合成合成 预期蛋白质功能预期蛋白质功能 根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A B C D4.下列围绕蛋白质工程的叙述中正确的是下列围绕蛋白质工程的叙述中正确的是 (多选多选)()A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结 构，使之更加符合人类的需要构，使之更加符合人类的需要B蛋白质工程是在分子水平上对蛋

19、白质分子蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子 直接进行操作，定向改变分子的结构直接进行操作，定向改变分子的结构C蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在的蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在的 新型蛋白质分子新型蛋白质分子D蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功蛋白质工程的操作起点是从预期蛋白质功 能出发，设计出相应的基因，并借助基因能出发，设计出相应的基因，并借助基因 工程实现的工程实现的ACD5.基因工程与蛋白质工程的区别是基因工程与蛋白质工程的区别是 ()A基因工程需对基因进行分子水平操基因工程需对基因进行分子水平操 作，蛋白质工程不对基因进行操作作，蛋白质工程不对基因进行操作 B基因工程合成的是

20、天然存在的蛋白基因工程合成的是天然存在的蛋白 质，蛋白质工程合成的可以是自然界质，蛋白质工程合成的可以是自然界不不 存在的蛋白质存在的蛋白质 C基因工程是分子水平操作，蛋白质工基因工程是分子水平操作，蛋白质工 程是细胞水平程是细胞水平(或性状水平或性状水平)操作操作 D基因工程完全不同于蛋白质工程基因工程完全不同于蛋白质工程B6、T4溶菌酶的稳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个位点 发生突变 B控制T4溶菌酶合成的mRNA上的密码 子发生变化 CT4溶菌酶中一个氨基酸发生了替换 DT4溶菌酶中的第3位氨基酸由异亮氨酸 变为半胱氨酸A 7、下列不属于蛋白质工程成果的是

21、 （）A改造酶的结构，提高酶的热稳定性 B生产出鼠人嵌合抗体 C将tPA分子中的天门冬酰胺替换 为谷氨酰胺 D蛋白质酶洗衣粉容易洗掉或除奶渍、血渍D8、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（不正确的是（）A科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品速效药品B生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工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程应用于微电子方面C蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用大力推广应用D蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前蛋白质工程是

22、一项难度很大的工程，目前成功的例子不多成功的例子不多C 小结小结蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程原理蛋白质工程原理蛋白质工程的流程蛋白质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质工程的进展和前景蛋白质工程的进展和前景天然蛋白质的不足天然蛋白质的不足目标目标中心法则中心法则原理原理前景诱人前景诱人难度很大难度很大小改、大改小改、大改预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列酸应的脱氧核苷酸序列酸 加 油！努 力！目的基因的获取方法之一目的基因的获取方法之一 化学合成法化学合成法已知目的基因表达出的蛋白已知目的基因表达出的蛋白质的氨基酸序列质的氨基酸序列推测推测mRNA中碱基序列中碱基序列推测推测DNA碱基序列碱基序列原料、化学合成原料、化学合成目的基因目的基因反转录法反转录法目的基因转录成的目的基因转录成的mRNA (一种）一种）反转录酶反转录酶单链单链DNA 双链双链DNA（目的基因）（目的基因）人工合成法人工合成法DNA聚合酶聚合酶返回返回