1、血红蛋白血红蛋白血蓝蛋白血蓝蛋白血绿蛋白血绿蛋白1.4蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起郑州101中学张潇学习目标学习目标1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由缘由；2、简述蛋白质工程的原理原理；3、尝试运用逆向思维逆向思维分析和解决问题。知识回顾知识回顾 基因工程的实质是什么？基因工程的实质是什么？利用基因工程能否合成自然界中本不存在的蛋白利用基因工程能否合成自然界中本不存在的蛋白质呢？质呢？A A种生物种生物基因基因B B种生物体内种生物体内B B种生物表达种生物表达基因，并获得产物基因，并获得产物导入导入构想构想干扰素治疗病毒感染、癌症。体外保存困难。改变分子结构：半胱氨酸丝氨酸保存半年保存半年
2、产量提高赖氨酸含量低合成时需：天冬氨酸激酶；二氢吡啶二羧酸合成酶。浓度影响苏氨酸（352）异亮氨酸天冬酰胺（104）异亮氨酸一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由基因工程的局限性：a、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的只能生产自然界已存在的蛋白质蛋白质；b、天然蛋白质不一定完全符合不一定完全符合人类生产和生活的需要需要。对天然的蛋白质进行改造，你认为应该对天然的蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白直接对蛋白质分子进行操作质分子进行操作，还是通过，还是通过对基因的操作对基因的操作来实现？来实现？天津大学化工学院本科生团队研发的成果天津大学化工学院本科生团队研发的成果基于混菌体系的高
3、效塑料基于混菌体系的高效塑料生物降解系统。该混菌系统可以完全降解生活常见塑料生物降解系统。该混菌系统可以完全降解生活常见塑料聚对苯二甲聚对苯二甲酸乙二醇酯（酸乙二醇酯（PET）。）。为了更快地降解塑料，该学生团队还应用为了更快地降解塑料，该学生团队还应用基因编基因编辑技术辑技术对降解塑料的关键对降解塑料的关键PETase酶进行了定点改造酶进行了定点改造，成功提高了，成功提高了这种酶分解塑料的效率。这种酶分解塑料的效率。对天然的蛋白质进行改造，你认为应该对天然的蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白直接对蛋白质分子进行操作质分子进行操作，还是通过，还是通过对基因的操作对基因的操作来实现？来实现？1
4、 1、基因决定蛋白质的合成基因决定蛋白质的合成，改造基因即为改造蛋白质；，改造基因即为改造蛋白质；2 2、改造基因可以、改造基因可以遗传遗传，改造蛋白质无法遗传；，改造蛋白质无法遗传；3 3、改造基因比改造蛋白质更、改造基因比改造蛋白质更容易操作容易操作。二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNAmRNA生物功能转录翻译折叠中心法则例如：例如：改造改造普通普通干扰素干扰素改造后的改造后的干扰素干扰素（体外可以保存半年）（体外可以保存半年）将分子中的将分子中的半胱半胱氨酸氨酸改为改为丝氨酸丝氨酸（体外很难保存）（体外很难保存）1 1、对现有蛋白质的改
5、造、对现有蛋白质的改造思路：思路：甲甲苏苏半半赖赖精精AUG ACGUGU AAGAGGAUG ACGTGU AAG AGGTACACA TTCTCCTGC普通干扰素的多肽：普通干扰素的多肽：mRNADNA A甲甲苏苏丝丝赖赖精精新的干扰素的多肽：新的干扰素的多肽：AGUAT替换替换（基因修饰）（基因修饰）UGU基因基因DNA氨基酸序氨基酸序列多肽链列多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构生物功能生物功能mRNA转录转录翻译翻译折叠折叠预期功能预期功能设计设计推测推测找到并合成找到并合成蛋白质工程：蛋白质工程：2 2、直接合成新的蛋白质、直接合成新的蛋白质（基因合成）（基因合成）讨论某多肽链的一段
6、氨基酸序列是：丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？写出相应的碱基序列。、确定目的基因的碱基序列后，怎样合成或改造目的基因？回答、每种氨基酸有相对应的密码子。查表可得：；再根据碱基互补配对推出脱氧核苷酸序列：。二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理蛋白质工程流程图预期功能DNA合成分子设计蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNAmRNA生物功能转录翻译折叠中心法则中心法则的逆推中心法则的逆推1.从预期的蛋白质功能出发从预期的蛋白质功能出发2.设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构3.推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列4.找到相应的脱氧核苷
7、酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列 蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念:是指以是指以蛋白质分子的蛋白质分子的结构规律结构规律及其与及其与 生物功能生物功能的的关系关系作为基础，通过作为基础，通过 或或 ，对，对现有现有蛋白质进行蛋白质进行 ，或制造一种，或制造一种 ，以满，以满足人类的生产和生活的需求。足人类的生产和生活的需求。蛋白质工程的实质是对蛋白质工程的实质是对 的基因进行改造的基因进行改造从定义我们可以看出，蛋白质工程的操作包括两方面从定义我们可以看出，蛋白质工程的操作包括两方面:1 1、对已有蛋白的基因进行修饰形成新的蛋白质。、对已有蛋白的基因进行修饰形成新的蛋白质。2 2、直接根据人的意
8、愿合成符合我们需要的基因，、直接根据人的意愿合成符合我们需要的基因，再合成相关蛋白质。再合成相关蛋白质。基因修饰基因修饰基因合成基因合成改造改造新的蛋白质新的蛋白质编码蛋白质编码蛋白质三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景改造胰岛素特效药品应用于电子方面蛋白质工程制造电子元件。优点：体积小、耗电少、效率高。蛋白质工程前景诱人蛋白质工程前景诱人，但但目前成功的例子不多，目前成功的例子不多，主主要是因为蛋白质发挥其功要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间能需要依赖于正确的空间结构，而结构，而科学家目前对大科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了多数蛋白质的空间结构了解很少解很少。四
9、、基因工程与蛋白质工程比较四、基因工程与蛋白质工程比较基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点是否产生新的是否产生新的基因基因产生的蛋白质产生的蛋白质联系联系都要改造基因，都属于分子水平都要改造基因，都属于分子水平无新基因无新基因新基因新基因原有的原有的自然界没有自然界没有的蛋白质的蛋白质蛋白质工程以基因工程为基础，蛋白质工程以基因工程为基础，是基因工程的应用和延伸是基因工程的应用和延伸人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件21 1 关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（法不正确的是（）A A是生物在长期进
10、化过程中形成的是生物在长期进化过程中形成的B B它们的结构和功能符合特定物种生存的需要它们的结构和功能符合特定物种生存的需要C C构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有2020种种D D一定完全符合人类生产和生活的需要一定完全符合人类生产和生活的需要练习检测练习检测D人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2练习检测练习检测2 2蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）氨基酸结构氨基酸结构 B B蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C C肽链结构肽链结构 D D基因结构基因结构 D人教版蛋白质工程的崛
11、起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2练习检测练习检测3 3下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）A A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之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更加符合人类的需要B B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构行操作，定向改变分子的结构C 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工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子蛋白质分子xxkxxkD D蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二蛋白质工程与基因
12、工程密不可分，又被称为第二代基因工程代基因工程B人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件24 4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）A A、蛋白质工程以基因工程为基础、蛋白质工程以基因工程为基础 B B、蛋白质工程就是酶工程的延伸、蛋白质工程就是酶工程的延伸 C C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 A练习检测练习检测人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件25 5、蛋白质工程的
13、基本流程正确的是（、蛋白质工程的基本流程正确的是（）蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNA合成合成预期蛋白质功能预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A A B B C C D DC练习检测练习检测人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件26 6、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出、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来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）是（）A A氨基酸种类增多氨基酸种类增多 B B氨基酸种类减少氨基酸种类减少 C C仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质
14、 D D可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质D练习检测练习检测人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件27 7、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（不正确的是（）A A科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品速效药品B B生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工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程应用于微电子方面C C蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用大力推广应用D D蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多成功的例子不多C练习检测练习检测人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2人教版蛋白质工程的崛起 PPT课件2
