新人教版_高中生物选修3专题一蛋白质工程

干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以
用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保 存相当困难。如果将其分子上的一个半胱 氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃的条件下， 可以保存半年。
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
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 （352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍 改造 天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺）
改造
二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
二、蛋白质工程的基本原理
1、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。
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？
蛋白质工程是在基因工程的基础 上，延伸出来的第二代基因工程。
蛋白质工程的进展与前景
蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多， 主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于 正确的空间结构，而科学家目前对大多数 蛋白质的空间结构了解很少。
蛋白质工程与基因工程相比,合成的蛋 白质有何特点?
1、改造酶的结构
自然酶与工业用酶有什么区别?
自然酶
在常温常压中性环 境下起催化作用
工业用酶
在高温、酸或碱性 环境下起催化作用
2、生物工程制药
鼠源杂交瘤抗体
导致机体 高度过敏
鼠-人嵌合抗体
副作用 明显减小
蛋白质的一级结构
蛋白质的二级结构
胰岛素的三级结构
血红蛋白质的四级结构
结构预测与设计 构建蛋白质的空间结构模型
应用X射线晶体 衍射法测定蛋白 质的三维结构。 随着DNA和蛋白 质测序技术的自 动化，已能快速 地测定蛋白质分 子的一级结构。
天然蛋白质的合成过程
复制
DNA
转录 逆转录
复制
RNA 翻译
肽链
折叠 等
表达生物特有 的功能或性状
具有空间结 构的蛋白质
遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
2、蛋白质工程的原理：基因改造
3、基本途径：
预期蛋白 质功能
分子
蛋白质三 设计 维结构
DNA
氨基酸序列 合成
多肽链
基因 DNA
转 录
生物 功能
蛋白质三
氨基酸序列
Hale Waihona Puke Baidu
维结构 折叠 多肽链
mRNA
翻译
某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸— 苯丙氨酸—……
讨论：
1．怎样得出决定这一段肽链的脱氧核 苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。
2．确定目的基因的碱基序列后，怎样 才能合成或改造目的基因(DNA)?
4、概念：
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律 及其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的 需求。