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1、高三生物选修三蛋白质工程的崛起第1页，本讲稿共20页复习回顾复习回顾1、蛋白质的基本结构单位？元素组成？种类？、蛋白质的基本结构单位？元素组成？种类？2、蛋白质结构多样的原因？、蛋白质结构多样的原因？3、蛋白质有哪些功能？、蛋白质有哪些功能？4、蛋白质如何合成？涉及哪些细胞器？、蛋白质如何合成？涉及哪些细胞器？5、蛋白质的四级结构、蛋白质的四级结构第2页，本讲稿共20页蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 第3页，本讲稿共20页蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 第4页，本讲稿共20页胰胰岛岛素素的的三三级级结结构构第5页，本讲稿共20页血红蛋白质的四级结构血红蛋白质的四级结构 血红蛋白分子就是血红
2、蛋白分子就是由二个由由二个由141个氨个氨基酸残基组成的基酸残基组成的亚基和二个由亚基和二个由146个氨基酸残基个氨基酸残基组成的组成的亚基按特亚基按特定的接触和排列定的接触和排列组成的一个球状组成的一个球状蛋白质分子，每蛋白质分子，每个亚基中各有一个亚基中各有一个含亚铁离子的个含亚铁离子的血红素辅基。血红素辅基。第6页，本讲稿共20页基因工程的实质：基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本来不能产生物体内，后者可以产生它本来不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。的蛋白质，进而表现出新的性状。复习回忆复习回忆第7页，本讲稿共20页 蛋
3、白质工程的崛起蛋白质工程的崛起一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由1 1、基因工程在原则上只能生产自然界已存在、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。的蛋白质。2 2、天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生、天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。活的需要。二、蛋白质工程的目的二、蛋白质工程的目的生产符合人们生活需要的生产符合人们生活需要的并非并非自然界已存在自然界已存在的的蛋白质。蛋白质。第8页，本讲稿共20页例例2 2：玉米中赖氨酸的含量低：玉米中赖氨酸的含量低苏氨酸（苏氨酸（352352位）位）变成变成天冬酰胺（天冬酰胺（104104位）位）变成变成 蛋白质工程的
4、崛起蛋白质工程的崛起例例1：干扰素在体外保存困难：干扰素在体外保存困难半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸天冬氨酸激酶：天冬氨酸激酶：二氢吡啶二羧酸合成酶：二氢吡啶二羧酸合成酶：变成变成异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍体外可以保存半年体外可以保存半年第9页，本讲稿共20页三、蛋白质工程的基本原理：三、蛋白质工程的基本原理：基因改造基因改造预期预期功能功能DNADNA合成合成分子分子设计设计生物生物功能功能转录转录翻译翻译折叠折叠 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起第10页，本讲稿共20页1 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？、怎样得出决定这一
5、段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。请把相应的碱基序列写出来。某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-丙氨酸：丙氨酸：GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG GCG 色氨酸：色氨酸：UGG UGG 赖氨酸：赖氨酸：AAAAAA、AAG AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AUG 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUCUUC 讨论讨论mRNA：GCU(GCU(或或C C或或A A或或G)UGGAAAG)UGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C）DNA
6、DNA的一条链：的一条链：CGA(CGA(或或G G或或T T或或C)ACCTTT(C)ACCTTT(或或C)TACAAA(C)TACAAA(或或G)G)第11页，本讲稿共20页1 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？列？请把相应的碱基序列写出来。请把相应的碱基序列写出来。某多肽链的一段氨基酸序列是某多肽链的一段氨基酸序列是-丙氨酸丙氨酸-色氨色氨酸酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-讨论讨论2 2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合、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（成或改造目的基因（DNADNA）？）？可
7、以通过人工合成的方法获取或基因的可以通过人工合成的方法获取或基因的定点诱变技术来改变。定点诱变技术来改变。第12页，本讲稿共20页蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规结构规律律及其及其与生物功能的关系与生物功能的关系作为基础，通作为基础，通过过基因修饰基因修饰或或基因合成基因合成，对现有蛋白质，对现有蛋白质进行进行改造改造或或制造制造一种新的蛋白质，以满足一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。人类对生产和生活的需求。第13页，本讲稿共20页蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程的进展和前景1 1、对胰岛素的改造，使其成为速效型药品、
8、对胰岛素的改造，使其成为速效型药品2 2、探索将蛋白质工程应用于微电子方面、探索将蛋白质工程应用于微电子方面 前景诱人前景诱人但还需要经过艰辛探索但还需要经过艰辛探索 !第14页，本讲稿共20页 比较基因工程和蛋白质工程比较基因工程和蛋白质工程基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点都要改造基因都要改造基因，都属于分子水平都属于分子水平产生新的产生新的基因型，无新基因基因型，无新基因基因（型）基因（型）产生的蛋白质产生的蛋白质原有的原有的新的新的联系联系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第15页，本讲稿共20页提示：提示
9、：理论上讲可以理论上讲可以，但目前还没有真正成功的，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往往都是自然界已经存在都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且
10、一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。异想天开异想天开第16页，本讲稿共20页蛋白质工程操作程序的基本思路与基因蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？工程有什么不同？答：基因工程是遵循答：基因工程是遵循中心法则中心法则，从，从DNAmRNADNAmRNA蛋白质蛋白质折叠产生功能，基本上是生产出自然折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：进行的：确定蛋白质的功能确定蛋白质的功能蛋白质应有的高蛋白质应有的高级结构级结构蛋白质应具备的折叠状态蛋白质应具备
11、的折叠状态应有的氨应有的氨基酸序列基酸序列应有的碱基排列，可以创造自然界应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。不存在的蛋白质。第17页，本讲稿共20页旁栏思考题旁栏思考题 人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，后，生命科学乃至自然科学领域生命科学乃至自然科学领域一项重大的科一项重大的科学命题。学命题。20012001年，国际人类蛋白质组组织宣告年，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成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是国际合作行动：一项是由中国科学家牵头由中国科学家牵头执行执行的的“人类肝脏蛋白质
12、组计划人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是；另一项是以美以美国科学家牵头国科学家牵头执行的执行的“人类血浆蛋白质组计划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。，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。第18页，本讲稿共20页A密密码码子子精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸转转运运RNAG信使信使RNAGGDNA双双链链根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：在下面表格数码中填入相应的字母：在下面表格数码中填入相应的字母：在下面表格数码中填入相应的字母：CCCAAT C GU C G题型题型1第19页，本讲稿共20页 某生物基因单链的一段是某生物基因单链的一段是 G C A G A C A A A ，若以此链为模板，经，若以此链为模板，经转录翻译转录翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是（是（）。）。苯丙氨酸苯丙氨酸UUU；天冬氨酸天冬氨酸GAC亮氨酸亮氨酸CUG；赖氨酸赖氨酸AAA精氨酸精氨酸CGU；丙氨酸丙氨酸GCAA、B、C、D、D题型题型2第20页，本讲稿共20页