高二生物選修3 蛋白質(zhì)工程 課件

蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者基因控制蛋白質(zhì)的合成第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程 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(dòng)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(gè)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(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？答：毫無疑問應(yīng)該從對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)改答：毫無疑問應(yīng)該從對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：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）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(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的去如果對(duì)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蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的2）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。

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(dá)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(jí)結(jié)構(gòu)的測定（氨基酸序列）蛋白質(zhì)的一級(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)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 胰島素的三級(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)血紅蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 血紅蛋白分子血紅蛋白分子就是由二個(gè)由就是由二個(gè)由141個(gè)氨基酸殘個(gè)氨基酸殘基組成的基組成的亞基亞基和二個(gè)由和二個(gè)由146個(gè)個(gè)氨基酸殘基組氨基酸殘基組成的成的亞基按特亞基按特定的接觸和排定的接觸和排列組成的一個(gè)列組成的一個(gè)球狀蛋白質(zhì)分球狀蛋白質(zhì)分子，每個(gè)亞基子，每個(gè)亞基中各有一個(gè)含中各有一個(gè)含亞鐵離子的血亞鐵離子的血紅素輔基紅素輔基 返回蛋白質(zhì)工程的基本原理 根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定要求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)由于基因決定蛋白質(zhì)，要對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必須從基因入手 途徑： 預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)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(jì)DNA的脫氧核苷酸序列（基因改造）（基因工程）蛋白質(zhì)工程流程圖蛋白質(zhì)工程流程圖基因基因DNA氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈蛋白質(zhì)三蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)維結(jié)構(gòu)預(yù)期蛋白預(yù)期蛋白質(zhì)功能質(zhì)功能分子設(shè)計(jì)分子設(shè)計(jì)DNA合成合成基因基因工程工程合成相應(yīng)合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)的改造大改：設(shè)計(jì)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(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域小改：通過基因工程中的定點(diǎn)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(gè)或幾個(gè)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(diǎn)誘變的常用方法 利用人工合成帶有突變點(diǎn)的誘變引物，通過PCR擴(kuò)增而獲得定點(diǎn)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(xì)胞，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成所需的蛋白質(zhì)。

胰島素改造胰島素改造天然胰島素制劑在儲(chǔ)存中易形成二聚體和六聚天然胰島素制劑在儲(chǔ)存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩體，延緩胰島素從注射部位進(jìn)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)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)將胰島素工程技術(shù)將胰島素B鏈由鏈由B28脯氨酸脯氨酸-B29賴氨酸賴氨酸改為改為B28賴氨酸賴氨酸-B29脯氨酸，則可降低其聚合作脯氨酸，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用，使胰島素快速起作用該速效胰島素已通過臨床實(shí)驗(yàn)臨床實(shí)驗(yàn)非定點(diǎn)誘變： 對(duì)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不完全了解時(shí)，采用非定點(diǎn)誘變改造蛋白質(zhì)，不具有目的性和針對(duì)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 制藥領(lǐng)域 例：鼠人嵌合抗體的形成 在基因水平上對(duì)抗體進(jìn)行重組，產(chǎn)生人恒定區(qū)和可變區(qū)嵌合體,對(duì)人體的不良反應(yīng)減少蛋白質(zhì)芯片 蛋白質(zhì)檢測、分析技術(shù)。