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蛋白质工程的崛起(课堂PPT).ppt

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2、级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二

3、级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节 蛋白质工程的崛起,1,旁栏思考题,你知道人类蛋白质组计划吗?它与蛋白质工程有什么关系?我国科学家承担了什么任务?,人类蛋白质组计划,是继人类基因组计划之后,,生命科学乃至自然科学领域,一项重大的科学命题。,2001,年,国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后,该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动

4、:一项是,由中国科学家牵头,执行的,“,人类肝脏蛋白质组计划,”,;,另一项是以美国科学家牵头执行的,“,人类血浆蛋白质组计划,”,,由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。,?,2,“,人类肝脏蛋白质组计划,”,是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划,由我国贺福初院士牵头,这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划,总部设在北京,目前有,16,个国家和地区的,80,多个实验室报名参加。它的科学,目标是揭示并确认肝脏的蛋白质,,,为重大肝病预防,、,诊断,、,治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础,。,人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持,。,3,活动,1:,阅读,P

5、26,第二段。,回答,:,为什么要进行蛋白质工程,?,一、蛋白质工程崛起的缘由,4,一、蛋白质工程崛起的缘由,1,、基因工程的应用,(,1,)基因工程的实质:将一种生物的,转移到另一种生物体内,使后者产生本不能产生的,,进而表现出新的,。,(,2,)基因工程的不足:在原则上只能生产自然界已存在的,。,2,、天然蛋白质的不足,天然蛋白质是生物在长期,过程中形成的,它们的,符合特定物种,的需要,却,不一定完全符合,人类生产和生活的需要。,3,、蛋白质工程的目的,生产,符合人类,生产和生活的,需要,的,。,基因,蛋白质,性状,蛋白质,进化,结构和功能,生存,蛋白质,5,例如:,改造,干扰素(半胱氨酸

6、),体外很难保存,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,(,352,位的苏氨酸),二氢吡啶二羧酸合成酶(,104,位的天冬酰胺),天冬氨酸激酶,(异亮氨酸),二氢吡啶二羧酸合成酶(异亮氨酸),玉米中赖氨酸含量可提高数倍,改造,改造,6,二、蛋白质工程的基本原理,1,、,目标:,根据人们对,功能的特定需求,对蛋白质的,进行分子设计。,2,、,原理:,改造基因(基因,或基因,)。,蛋白质,结构,修饰,合成,对天然蛋白质进行改造,你认为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?,7,3,、基本途径:,从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应

7、有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因),8,天然蛋白质的合成途径:,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,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,(,基因,),蛋白质工程的途径:,(基因工程),遵循中心法则,9,蛋白质工程的流程:,基因,DNA,氨基酸序列,多肽链,蛋白质,三维结构,预期功能,生物功能,mRNA,转录,翻译,折叠,DNA,合成,分子设计,10,蛋白质工程的概念,p27,中间,基础,:,蛋白质工程的实质:,途径,:,目标,:,蛋白质的结构规律和生物功能的关系,基因修饰或基因合

8、成,改造或制造新的蛋白质,满足人类的生产或生活的需要,是对编码蛋白质的基因进行改造,11,活动,3,:,对照密码表,写出决定“,丙氨酸,色氨酸,赖氨酸,甲硫氨酸,苯丙氨酸,”,的脱氧核苷酸序列。,12,13,(,1,),mRNA,序列为:,GCU,(或,C,或,A,或,G,),UGGAAA,(或,G,),AUGUUU,(或,C,),脱氧核苷酸序列:,CGA,(或,G,或,T,或,C,),ACCTTT,(或,C,),TACAAA,(或,G,),(,2,)确定目的基因的碱基序列后,就可以根据人类的需要改造它,通过人工合成的方法或从基因库中获取。,14,项目,基因工程,蛋白质工程,操作起点,操作核心

9、,过程,目标,结果,联系,目的基因,预期的蛋白质功能,基因表达载体,基因,获取目的基因,构建表达载体,导入受体细胞,目的基因的检测与表达,预期蛋白质功能,设计蛋白质结构,推测氨基酸序列,推测核苷酸序列,合成,DNA,表达出蛋白质,定向改造生物的遗传特性,获得人类所需的生物类型或生物产品,定向,改造或生产,人类所需的蛋白质,生产自然界中已有的蛋白质,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,。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,必须通过基因的修饰或基因的合成。,生产自然界没有的蛋白质,15,三、蛋白质工程的进展和前景,1,、进展:改造胰岛素成为速效药品。,2,、前景:探索蛋白

10、质工程应用于微电子方面。,3,、目前面临的困难:主要是目前科学家对大多数蛋白质的 高级结构 的了解还很不够。,16,1,关于生物体内存在的天然蛋白质,下列说法不正确的是(),A,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,C,构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有,20,种,D,一定完全符合人类生产和生活的需要,练习检测,D,17,2,蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是(),氨基酸结构,B,蛋白质空间结构,C,肽链结构,D,基因结构,3,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,使之更加符合人类的需要,B,蛋白质工程是在分子水平

11、上对蛋白质分子直接进行操作,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过的新型蛋白质分子,D,蛋白质工程与基因工程密不可分,又被称为第二代基因工程,18,4,、以下关于蛋白质工程的说法正确的是(),A,、蛋白质工程以基因工程为基础,B,、蛋白质工程就是酶工程的延伸,C,、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造,D,、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质,19,5,、蛋白质工程的基本流程正确的是(),蛋白质分子结构设计,DNA,合成预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列,A,B,C,D,20,6,、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,其结果产生的蛋白质是(),A,氨基酸种类增多,B,氨基酸种类减少,C,仍为天然存在蛋白质,D,可合成天然不存在蛋白质,21,7,、关于蛋白质工程的进展和应用,下列说法不正确的是(),A,科学家通过对胰岛素的改造,已使其成为速效药品,B,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,C,蛋白质工程技术已经非常成熟,目前正被大力推广应用,D,蛋白质工程是一项难度很大的工程,目前成功的例子不多,C,22,

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