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1、基因工程基因工程的成果的成果第1页/共22页 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。这些蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。基因工程的局限性：基因工程的局限性：第2页/共22页第3页/共22页阅读阅读P26P26第二自然段思考：第二自然段思考：科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什么样的问题？如何解决的产量上面临什么样的问题？如何解决这些问题？这些问题？一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由第4页/共22页例如：改造干扰素（半胱氨酸）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
2、含量比较低天冬氨酸激酶（352352位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（104104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问题1：解决：蛋白质功能不能满足需求改变蛋白质的结构第5页/共22页-半胱氨酸-体外很难保存？如何改造-丝氨酸-体外可以保存半年问题2：如何对天然蛋白质的结构进行改造？干扰素干扰素（改）(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？能否说出你的理由？)第6页/共22页答：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
3、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。（基因改造可遗传；蛋白质改造不可遗传）（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。第7页/共22页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、UUC
4、UUC 讨论：讨论：1、请写出决定这一段肽链的、请写出决定这一段肽链的mRNA片段和基因片段的片段和基因片段的核苷酸序列。核苷酸序列。2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改、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（造目的基因（DNA）？）？第8页/共22页（1 1）mRNAmRNA序列为：序列为：GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C）脱氧核苷酸序列：脱氧核苷酸序列：CGACGA（或（或G G或或T T或或C C）ACCTTTACCTTT（或（或C C）TACAAATACAAA（或（
5、或G G）（2 2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人）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，通过类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库人工合成的方法或从基因库中获取。中获取。第9页/共22页1、蛋白质工程的、蛋白质工程的途径途径预期预期蛋白质蛋白质功能功能设计设计预期的蛋白质预期的蛋白质结构结构推测推测应有的应有的氨基酸序列氨基酸序列找到找到相应的相应的脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列(合成基因合成基因)基因基因DNADNA氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构预期功能预期功能生物功能生物功能mRNAmRNA转录转录翻译翻译折叠折叠DNADNA合成
6、合成分子设计分子设计-中心法则的逆推中心法则的逆推二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理P27第10页/共22页3、实质：2、目标P26：根据人们对 的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。基因改造蛋白质功能 结构第11页/共22页5、基因工程与蛋白质工程的区别、基因工程与蛋白质工程的区别基基因因工工程程蛋蛋白白质质工工程程实实质质结结果果联联系系通通过过改改造造基基因因，以以定定向向改改造造天天然然蛋蛋白白质质，甚甚至至创创造造自自然然界界不不存存在在的的蛋蛋白白质质将将目目的的基基因因从从供供体体转转移移到到受受体体细细胞胞，并并在在受受体体细细胞胞中中表表达达只只能能生生产产自自
7、然然界界已已存存在在的的蛋蛋白白质质蛋蛋白白质质工工程程是是在在基基因因工工程程基基础础上上，延延伸伸出出的的第第二二代代基基因因工工程程能能 生生 产产 自自 然然 界界不不存存在在的的蛋蛋白白质质重组创新第12页/共22页三、蛋白质工程的进展和前景三、蛋白质工程的进展和前景1 1、进展、进展P28P28：（1 1）对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和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，这而延缓了其降血糖
8、作用，也增加了抗原性，这是胰岛素是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素该速效胰岛素已通过临床实验。已通过临床实验。第13页/共22页2 2、前景诱人：、前景诱人：探索将蛋白质工程应用于探索将蛋白质工程应用于微电子微电子方面。方面。3 3、难度很大：、难度很大：主要是目前科学家对大多数主要是目前科学家对大多数蛋白质的高级蛋白质的高级结构结构的了解还很不够。的了解还很不够。用蛋白质工程制造的电子元件具有用蛋白质工程制造的
9、电子元件具有体积小、体积小、耗电少和效率高耗电少和效率高的特点。的特点。第14页/共22页小结1、蛋白质工程崛起的缘由2、蛋白质工程的原理：中心法则的逆推预期的蛋白质功能出发推测应有的氨基酸序列设计预期的蛋白质结构找到相应的脱氧核苷酸序列3、蛋白质工程的进展和前景第15页/共22页练习检测1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 第16页/共22页2、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 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A.B.C.D.C 第17页/共22页3、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是
10、（）A都是分子水平上的操作 B基因工程就是改造基因的分子结构 C蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构 D基因工程能产生自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能产生自然界已存在的蛋白质A第18页/共22页4、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D第19页/共22页5、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第20页/共22页第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页