蛋白质工程 课件-高二生物选择性必修3同步教学课件（苏教版）

蛋白质是一切生命活动的体现者。 基因控制蛋白质的合成 第三节 蛋白质工程 第三章 基因工程 一、蛋白质工程的概念和原理 1、蛋白质工程 通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组技术DNA技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。 基因工程一般只能生产自然界中已存在的蛋白质，不一定满足人类的需要。 如：干扰素是动物体内的蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症，但在体内不易保存，如果将它的一个半胱氨酸转化为丝氨酸，则可在-70条件下保存半年。 为什么要开展蛋白质工程？ 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？ 答：毫无疑问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： （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。 蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的新基因，然后表达具有特定结构和功能的蛋白质。 关键技术：基因工程 蛋白质工程称为第二代基因工程 前提：了解蛋白质的结构和功能的关系 空间结构的测定： X射线晶体衍射法、 核磁共振 （ 一级结构的测定（氨基酸序列）） 蛋白质的结构 蛋白质的一级结构 蛋白质的结构 蛋白质的二级结构 蛋白质的结构 胰岛素的三级结构 蛋白质的结构 血红蛋白质的四级结构 血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的α亚基和二个由146个氨基酸残基组成的β亚基按特定的接触和排列组成的一个球状蛋白质分子，每个亚基中各有一个含亚铁离子的血红素辅基。 返回 蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定要求，对蛋白质的结构进行分子设计。由于基因决定蛋白质，要对蛋白质结构进行设计改造，必须从基因入手。 途径： 预期蛋白质功能→设计出预期的蛋白质结构→推测应用的氨基酸序列→设计DNA的脱氧核苷酸序列（基因改造）（基因工程） 蛋白质工程流程图 基因 DNA 氨基酸序列 多肽链 蛋白质三 维结构 预期蛋白 质功能 分子设计 DNA合成 基因 工程 合成相应的蛋白质 蛋白质的改造 大改：设计并制造自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能 中改：在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域 小改：通过基因工程中的定点诱变技术，有目的改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸殘基，以改善蛋白质的性质和功能 PCR技术是基因定点诱变的常用方法 利用人工合成带有突变点的诱变引物，通过PCR扩增而获得定点突变的基因，再通过基因工程的方法，将突变基因导入受体细胞，经过转录和翻译合成所需的蛋白质。 基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心之一 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，利用蛋白质工程技术将胰岛素B链由B28脯氨酸-B29赖氨酸改为B28赖氨酸-B29脯氨酸，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。 　 非定点诱变： 对蛋白质的空间结构不完全了解时，采用非定点诱变改造蛋白质，不具有目的性和针对性，可产生意想不到的结果 二、蛋白质工程的应用 改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性 制药领域 例：鼠——人嵌合抗体的形成 在基因水平上对抗体进行重组，产生人恒定区和可变区嵌合体,对人体的不良反应减少。 蛋白质芯片 蛋白质检测、分析技术 $