《蛋白质工程的崛起》PPT课件

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3．蛋白质工程的基本操作程序正确的是( ) ①蛋白质分子结构合成 ②DNA合成 ③mRNA合成 ④蛋白质的预期功能 ⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷 酸的序列 A．①→②→③→④→⑤→① B．⑤→④→③→②→①→② C．④→①→⑤→②→③→① D．②→③→⑤→①→②→④
解析：蛋白质工程的操作流程为：从预期的蛋白质功能出发
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 （104位的天冬酰胺）
二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才使之适应
生产和使用需要的。
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二、蛋白质工程的基本原理
1、蛋白质工程的目标
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。
2、天然蛋白质的合成过程
转录
DNA（基因）
翻译
mRNA
蛋白质
由于基因决定蛋白质，要对蛋白质的结构进 行设计改造，最终还必须通过基因来完成
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３、蛋白质工程的基本途径
预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构
推测应有的氨基酸序列
找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
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比较基因工程和蛋白质工程
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蛋白质工程的概念
▪ 蛋白质工程是指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，通过基 因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改 造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对 生产和生活的需求。它是第二代基因工程。
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2．下列关于蛋白质工程的设计思路中，说法不正 确的是( ) A．从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构 B．从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序 C．从氨基酸的排列顺序推测基因中脱氧核苷酸的 排列顺序 D．蛋白质工程完全不遵循中心法则
解析：蛋白质工程的基本途径是根据中心法则反推出来的。
答案：D
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这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形
成的,它们的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类生产和生活的需
要。
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例如：
干扰素（半胱氨酸）
体外很难保存
改造
干扰素（丝氨酸）
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶
改造
（352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍 天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
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[课时跟踪训练]
1．下列说法不正确的是( ) A．天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的 B．天然蛋白质都能符合人类生产和生活的需要 C．天然干扰素在体外保存相当困难 D．许多工业用酶是由天然酶改造而来的
解析：天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存 的需要，但不一定完全符合人类生产和生活的需要。 答案：B
前提： 了解蛋白质的结构和功能
原理： 改造基因（基因修饰或基因合成）
目的： 定向改造或制造蛋白质
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蛋白质工程的进展和前景
如：胰岛素改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体， 延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降 血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28 氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这 些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作 用。该速效胰岛素已通过临床实验。
（1）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，而且改造过 的蛋白质可以遗传下去。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 遗传的。
（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容
易操作，难度要小得多。
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[随堂基础巩固]
1．蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是( )
→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相
对应的脱氧核苷酸序列。
答案：C
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4．下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_④__⑤_____；代表中心法 则内容的是_①__②__③___。(填写数字)
(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①_转__录_____；②_翻__译_____；③_折__叠__(加__工_；) ④_分__子__设__计_；⑤_D__N_A_合__成_。
如今，生物材料科学家正积极探索将蛋白质应用于
微电子方面。用蛋白质工程方法制成的电子元件具
有体积小、耗电少和效率高的特点，因此有极为广
泛的发展前景。
hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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旁栏思考题：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？
应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造， 主要原因如下：
3．科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠
杆菌中表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变
成丝氨酸，结果大大提高了β干扰素的抗病活性，
并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )
A．基因工程
B．蛋白质工程
C．基因突变
D．组织培养
解析：题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来 的基因，其合成的β干扰素也不是天然β干扰素，而 是经过改造的、具人类所需优点的蛋白质，因而整 个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。 答案：B
学习目标
1、了解蛋白质工程崛起的缘由 2、掌握蛋白质工程的基本原理 3、掌握蛋白质工程与基因工程的区别和联系
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一、蛋白质工程的崛起的缘由
基因工程的实质：将一种生物的基因转移到
另一种生物体内，后者可以产生它本不能产 生的蛋白质，进而表现出新的形状
基因工程产物：
基因工程在原则上只能生产自然界已存在 的蛋白质。
A．氨基酸结构
B．蛋白质空间结构
C．肽链结构
D．基因结构
解析：蛋白质工程是指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，通过基因修饰或基 因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的 蛋白质，以满足人类的生产和生活需求。因此，归 根到底，还是要对基因进行改造。 答案：D
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2．蛋白质工程在设计蛋白质结构时依据的是( ) A．基因功能 B．蛋白质功能 C．氨基酸序列 D．mRNA密码子序列 解析：蛋白质工程在设计蛋白质结构时依据蛋白质 功能，设计了蛋白质结构后再推测并合成相应的基 因。 答案：B
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4．下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(3)蛋白质工程的目的是 __对__蛋_白__质__的__结__构__进_行__分__子__设__计______________________， 通过__基__因__修__饰__或_基__因__合__成_________实现。
(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是 __相__反____的。