1.4蛋白质工程与基因检测-人教版高中生物选修三课件(共17张PPT)
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思考：分子生物学、晶体学以及计算机技术是改造蛋白的基础， 对天然蛋白质的改造应该是直接对蛋白质分子改造还是通过改造 基因进而达到改造蛋白质的目的呢？
蛋白质工程
二、蛋白质工程的基本原理
如何实现 最终目标？
蛋白质工程的目标：
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。
设计创造出自然界原本没有的全新蛋白质。
《蛋白质工程》
对天然干扰素的改造
干扰素 （体外保存困难）
改造
改造后的干扰素 （-70℃可保存半年）
蛋白质工程 获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息，
在此基础上对编码蛋白质的基因进行有目的的设计和改造。
蛋白质工程
一、蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质（天然蛋白） 2.天然蛋白有时不完全符合人类生产和生活需要 3.需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
安吉丽娜朱莉做手术重建乳房
SRY—PCR胚胎鉴定技术 (课本P82 拓展视野)
➢ SRY基因 雄性的性别决定基因，指Y染色体上具体决定生物雄性性别 的基因片段。
项目
基因工程
蛋白质工程
预期蛋白质功能→设计蛋白质
获取目的基因→构建基因表达
过
结构→推测氨基酸序列→推测
区 别
程 载体→将目的基因导入受体细
胞→目的基因的检测与鉴定
相应核苷酸序列→合成DNA→ 表达出蛋白质
结 果
生产自然界中已有的蛋白质
生产Hale Waihona Puke Baidu然界中没有的蛋白质
联 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 系 程二者都是通过基因表达产生特定的蛋白质。
基因碱 决定 mRNA 决定 氨基酸 决定 蛋白质 决定 蛋白质
基序列
碱基序列
序列
空间结构
功能
(1)基础：蛋白质分子的 结构规律 及其与生物功能 的关系。
(2)手段：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。
蛋白质工程
二、蛋白质工程的基本过程
DNA合成
基因
氨基酸序列
目的基因的检测与鉴定:
目的 基因
DNA分子杂交
分子杂交
抗原-抗体杂交技术
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
➢ 定义：通过微加工技术，将数以万计、乃至百万计的特定序列 的DNA片段(基因探针)，有规律地排列固定于2cm2的硅片、玻 片等支持物上，构成的一个二维DNA探针阵列。即多种DNA探 针的集成芯片。
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
➢ 原理：让芯片上的成千上万的探针分子，与被检测的带有标记 的基因样品，按碱基配对原理进行杂交。然后通过信号检测系 统进行扫描，再利用计算机系统对每一探针上的信号进行比较 和检测，从而迅速得出所需要的信号。
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
➢ 用途：基因检测，如遗传病检测、恶性肿瘤检测、进化分析等。 ➢ 特点：检测过程快速、高效、自动化。
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
安吉丽娜朱莉是好莱坞的电影明星，通 过一次血液检测被确定患乳腺癌的几率很高， 为了降低患癌风险，她在三年内分别切除了 双侧乳腺、卵巢和输卵管。
她用的检测手段就是基因诊断，检测出 携带遗传缺陷基因BRCA-1基因，是乳腺癌1 号基因，是抑癌基因，如果发生突变，乳腺 癌、卵巢癌的发生率会大大提高。
DNA 转录 mRNA 翻译 多肽链
分子 设计
蛋白质 三维结构 折叠
预期功能 生物功能
速素效基胰因岛转录素速m效R胰N岛A翻译速 两 氨效条基胰多酸岛肽序素链列
折叠
β链中28号 与29号氨 基酸对换
速效 胰岛素
思考：蛋白质工程为什么不直接改造蛋白质？ 改造基因易于操作且改造后可遗传。
蛋白质工程
基因工程与蛋白质工程的对比：
蛋白质工程
二、蛋白质工程的基本原理
如何实现 最终目标？
蛋白质工程的目标：
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。
设计创造出自然界原本没有的全新蛋白质。
《蛋白质工程》
对天然干扰素的改造
干扰素 （体外保存困难）
改造
改造后的干扰素 （-70℃可保存半年）
蛋白质工程 获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息，
在此基础上对编码蛋白质的基因进行有目的的设计和改造。
蛋白质工程
一、蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质（天然蛋白） 2.天然蛋白有时不完全符合人类生产和生活需要 3.需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
安吉丽娜朱莉做手术重建乳房
SRY—PCR胚胎鉴定技术 (课本P82 拓展视野)
➢ SRY基因 雄性的性别决定基因，指Y染色体上具体决定生物雄性性别 的基因片段。
项目
基因工程
蛋白质工程
预期蛋白质功能→设计蛋白质
获取目的基因→构建基因表达
过
结构→推测氨基酸序列→推测
区 别
程 载体→将目的基因导入受体细
胞→目的基因的检测与鉴定
相应核苷酸序列→合成DNA→ 表达出蛋白质
结 果
生产自然界中已有的蛋白质
生产Hale Waihona Puke Baidu然界中没有的蛋白质
联 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 系 程二者都是通过基因表达产生特定的蛋白质。
基因碱 决定 mRNA 决定 氨基酸 决定 蛋白质 决定 蛋白质
基序列
碱基序列
序列
空间结构
功能
(1)基础：蛋白质分子的 结构规律 及其与生物功能 的关系。
(2)手段：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。
蛋白质工程
二、蛋白质工程的基本过程
DNA合成
基因
氨基酸序列
目的基因的检测与鉴定:
目的 基因
DNA分子杂交
分子杂交
抗原-抗体杂交技术
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
➢ 定义：通过微加工技术，将数以万计、乃至百万计的特定序列 的DNA片段(基因探针)，有规律地排列固定于2cm2的硅片、玻 片等支持物上，构成的一个二维DNA探针阵列。即多种DNA探 针的集成芯片。
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
➢ 原理：让芯片上的成千上万的探针分子，与被检测的带有标记 的基因样品，按碱基配对原理进行杂交。然后通过信号检测系 统进行扫描，再利用计算机系统对每一探针上的信号进行比较 和检测，从而迅速得出所需要的信号。
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
➢ 用途：基因检测，如遗传病检测、恶性肿瘤检测、进化分析等。 ➢ 特点：检测过程快速、高效、自动化。
基因芯片 (课本P24 拓展视野)
安吉丽娜朱莉是好莱坞的电影明星，通 过一次血液检测被确定患乳腺癌的几率很高， 为了降低患癌风险，她在三年内分别切除了 双侧乳腺、卵巢和输卵管。
她用的检测手段就是基因诊断，检测出 携带遗传缺陷基因BRCA-1基因，是乳腺癌1 号基因，是抑癌基因，如果发生突变，乳腺 癌、卵巢癌的发生率会大大提高。
DNA 转录 mRNA 翻译 多肽链
分子 设计
蛋白质 三维结构 折叠
预期功能 生物功能
速素效基胰因岛转录素速m效R胰N岛A翻译速 两 氨效条基胰多酸岛肽序素链列
折叠
β链中28号 与29号氨 基酸对换
速效 胰岛素
思考：蛋白质工程为什么不直接改造蛋白质？ 改造基因易于操作且改造后可遗传。
蛋白质工程
基因工程与蛋白质工程的对比：