蛋白质工程的崛起 课件

人教版选修3

专题1 基因工程

课题4 蛋白质工程的崛起

思考怎样让一种生物的性状在另一种生物中 表达？杂交育种

在种内可以用常规的杂交育种的办法实现，但 要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就 显得力不从心了,则应采用什么技术？基因工程

生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程

中产生的，它的结构和性能不能完全满足 人类生产生活的需要。例如：干扰素是动物体内的一种蛋白质是一种抗 病毒抗肿瘤的药物，但在体外保存相当困难。于 是我们要对现有的蛋白质进行改造，制造出目前 从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们由开 始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。

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中的一项重大的科学命 题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之 后，该组织正是提出启动两项重大国际合作行为： 一项是有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”。

“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。

蛋白质工程就是在对蛋白质的化学、晶体学、

动力学等结构与功能认识的基础上，对蛋白质人工改造与合成的产品。

“后基因组时代”将是“蛋白质组学时代”,即从对基因信息的研究转向对蛋白质信息的研 究，包括研究蛋白质结构、功能与应用及蛋白 质相互关系和作用。

一、蛋白质工程崛起的缘由例如：干扰素(半胱氨酸)体外很难保存 玉米中赖氨酸含量比较低 天冬氨酸激酶 (352位的苏氨酸) 改造 改造

满足人类 生产和生 活的需要

干扰素(丝氨酸)体外可以保存半年 玉米中赖氨酸含量可提高数倍

天冬氨酸激酶 (异亮氨酸) 二氢吡啶二羧酸合成酶 (异亮氨酸)

二氢吡啶二羧酸合成酶 (104位的天冬酰胺)

改造

二、蛋白质工程的基本原理1、目标：

根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋 白质的结构进行分子设计。 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？

通过对基因的操作来实现，因

为基因决定蛋白质的合成。

2、蛋白质工程的原理：基因改造 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 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列(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？ 答：基因工程是遵循中心法则， DNA→mRNA→蛋白质→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进行的： 确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构 →蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸 序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不 存在的蛋白质

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。血红蛋白质的四级结构