1、蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起1、怎樣讓一種生物的性狀在另一種生物中表達(dá)？2、在種內(nèi)可以用常規(guī)的雜交育種的辦法實現(xiàn)，但要使有生殖隔離的種間生物實現(xiàn)基因交流，就顯得力不從心了,則應(yīng)采用什么技術(shù)？雜交育種雜交育種基因工程基因工程思索：思索：1、基因工程的應(yīng)用、基因工程的應(yīng)用（1基因工程的實質(zhì)：將一種生物的基因工程的實質(zhì)：將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的 ，進(jìn)而表現(xiàn)出新的進(jìn)而表現(xiàn)出新的 。（2基因工程的不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存基因工程的不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的在的 。2、天然蛋白質(zhì)的不足、天然蛋白質(zhì)的不足 天

2、然蛋白質(zhì)是生物在長期天然蛋白質(zhì)是生物在長期 過程中形成的，過程中形成的，它們的它們的 符合特定物種符合特定物種 的需要，卻不的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。3、蛋白質(zhì)工程的目的、蛋白質(zhì)工程的目的 生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的 。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因基因蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)性狀性狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)進(jìn)化進(jìn)化結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能生存生存蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)二、蛋白質(zhì)工程的基本原理二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、目的：根據(jù)人們對、目的：根據(jù)人們對 功能的特定需求，功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的對蛋白質(zhì)的 進(jìn)行分子設(shè)計。

3、進(jìn)行分子設(shè)計。2、原理：改造基因基因、原理：改造基因基因 或基因或基因 ） 。3、流程：、流程： 預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計設(shè)計 推測應(yīng)有推測應(yīng)有的的 序列序列找到對應(yīng)的找到對應(yīng)的 序序列。列。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造修飾修飾合成合成預(yù)期的蛋白質(zhì)預(yù)期的蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸（4 4設(shè)計各種處理條件，了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，設(shè)計各種處理條件，了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，包括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響；包括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響；（5 5設(shè)計編碼該蛋白的基因改造方案，如點突變；設(shè)計編碼該蛋白的基因改造方案，如點突變；（6 6分別、純化新蛋白，功能檢測后投入實際使用。分

4、別、純化新蛋白，功能檢測后投入實際使用。蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程的概念n蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是對編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是對編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造三、蛋白質(zhì)工程的基本原理三、蛋白質(zhì)工程的基本原理基因基因DNA氨基酸序氨基酸序列多肽鏈列多肽鏈蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)

5、三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能預(yù)期功能生物功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯折疊折疊DNA合成合成分子設(shè)計分子設(shè)計中心法則中心法則蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程項目項目基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程操作起點操作起點操作核心操作核心過程過程目標(biāo)目標(biāo)結(jié)果結(jié)果聯(lián)系聯(lián)系目的基因目的基因 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能 基因表達(dá)載體基因表達(dá)載體基因基因獲取目的基因獲取目的基因構(gòu)建表達(dá)載體構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因的檢測與表達(dá)目的基因的檢測與表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列推測氨基酸序列推測核苷酸序列推測核苷酸序列合成合成DNA 表達(dá)出蛋表達(dá)出蛋白質(zhì)白質(zhì)定向改

6、造生物的遺傳特定向改造生物的遺傳特性，獲得人類所需的生性，獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品物類型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類所定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)需的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第延伸出來的第二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因的修飾或基因的合成。新的蛋白質(zhì)，必須通過基因的修飾或基因的合成。生產(chǎn)自然界沒有的蛋生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)白質(zhì)三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1、前景誘人：如用此技術(shù)制成的、

7、前景誘人：如用此技術(shù)制成的 ，具有具有 、耗電少和、耗電少和 的特點。的特點。2、難度很大：主要是目前科學(xué)家對大多數(shù)蛋白、難度很大：主要是目前科學(xué)家對大多數(shù)蛋白質(zhì)的質(zhì)的 的了解還很不夠。的了解還很不夠。電子元件電子元件體積小體積小效率高效率高高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 胰島素的三級結(jié)構(gòu)胰島素的三級結(jié)構(gòu)血紅蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 血紅蛋白分子血紅蛋白分子就是由二個由就是由二個由141個氨基酸殘個氨基酸殘基組成的基組成的亞基亞基和二個由和二個由146個個氨基酸殘基組氨基酸殘基組成的成的亞基按特亞基按特定的接觸和排定的接觸和排列組

8、成的一個列組成的一個球狀蛋白質(zhì)分球狀蛋白質(zhì)分子，每個亞基子，每個亞基中各有一個含中各有一個含亞鐵離子的血亞鐵離子的血紅素輔基。紅素輔基。 胰島素改造胰島素改造1 關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說法不正確的是（法不正確的是（ ）A是生物在長期進(jìn)化過程中形成的是生物在長期進(jìn)化過程中形成的B它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要C構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有20種種D一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要練習(xí)檢測練習(xí)檢測D練習(xí)檢測練習(xí)檢測2蛋白質(zhì)工程中直接需

9、要進(jìn)行操作的對象是（蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對象是（） 氨基酸結(jié)構(gòu)氨基酸結(jié)構(gòu) B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C肽鏈結(jié)構(gòu)肽鏈結(jié)構(gòu) D基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu) 練習(xí)檢測練習(xí)檢測n3下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是（）下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是（）nA蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的需要加符合人類的需要nB蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)nC蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新

10、型蛋白質(zhì)分子白質(zhì)分子nD蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程基因工程練習(xí)檢測練習(xí)檢測n4 4、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（）、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（）nA A、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ)nB B、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸nC C、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造nD D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì) 練習(xí)檢測練習(xí)檢測5 5、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確

11、的是（）蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計DNADNA合成合成 預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列 A A B B C C D D練習(xí)檢測練習(xí)檢測n6 6、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是（）nA A氨基酸種類增多氨基酸種類增多 nB B氨基酸種類減少氨基酸種類減少nC C仍為天然存在蛋白質(zhì)仍為天然存在蛋白質(zhì) nD D可合成天然不存在蛋白質(zhì)可合成天然不存在蛋白質(zhì)7、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用，下列說法、關(guān)于蛋白質(zhì)

12、工程的進(jìn)展和應(yīng)用，下列說法不正確的是（不正確的是（ ）A科學(xué)家通過對胰島素的改造，已使其成為科學(xué)家通過對胰島素的改造，已使其成為速效藥品速效藥品B生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面程應(yīng)用于微電子方面C蛋白質(zhì)工程技術(shù)已經(jīng)非常成熟，目前正被蛋白質(zhì)工程技術(shù)已經(jīng)非常成熟，目前正被大力推廣應(yīng)用大力推廣應(yīng)用D蛋白質(zhì)工程是一項難度很大的工程，目前蛋白質(zhì)工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多成功的例子不多練習(xí)檢測練習(xí)檢測C8、T4溶菌酶的穩(wěn)定性大大提高的根本原因是溶菌酶的穩(wěn)定性大大提高的根本原因是（ ）A控制控制T4溶菌酶合成的基因的一個位點發(fā)生溶

13、菌酶合成的基因的一個位點發(fā)生突變突變B控制控制T4溶菌酶合成的溶菌酶合成的mRNA上的密碼子發(fā)上的密碼子發(fā)生變化生變化CT4溶菌酶中一個氨基酸發(fā)生了替換溶菌酶中一個氨基酸發(fā)生了替換DT4溶菌酶中的第溶菌酶中的第3位氨基酸由異亮氨酸變位氨基酸由異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼釣榘腚装彼峋毩?xí)檢測練習(xí)檢測A9、下列不屬于蛋白質(zhì)工程成果的是（、下列不屬于蛋白質(zhì)工程成果的是（ ）A改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性B生產(chǎn)出鼠生產(chǎn)出鼠人嵌合抗體人嵌合抗體C將將tPA分子中的天門冬酰胺替換為谷氨分子中的天門冬酰胺替換為谷氨酰胺酰胺D蛋白質(zhì)酶洗衣粉容易洗掉或除奶漬、血漬蛋白質(zhì)酶洗衣粉容易洗掉或除

14、奶漬、血漬練習(xí)檢測練習(xí)檢測D討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是： 丙氨酸丙氨酸色氨酸色氨酸賴氨酸賴氨酸甲硫氨甲硫氨酸酸苯丙氨酸苯丙氨酸（1 1怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。有多少種？列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。有多少種？（2 2確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因成或改造目的基因DNADNA）？）？（1 1mRNAmRNA序列為：序列為： GCUGCU或或C C或或A A或或G GUGGAAAUGGAAA或或G GAUGUUUAUGUUU

15、或或C C） 脫氧核苷酸序列：脫氧核苷酸序列： CGACGA或或G G或或T T或或C CACCTTTACCTTT或或C CTACAAATACAAA或或G G）（2 2確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。庫中獲取。蛋白質(zhì)工程的概念n蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制

16、造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類對生產(chǎn)和生活的需求。新的蛋白質(zhì)，以滿足人類對生產(chǎn)和生活的需求。前提：前提：了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能原理：原理：改造基因基因修飾或基因合成）改造基因基因修飾或基因合成）目的：目的：定向改造或制造蛋白質(zhì)定向改造或制造蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。上，延伸出來的第二代基因工程。蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容主要有兩方面：蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容主要有兩方面：根據(jù)需要設(shè)計具有特定氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)根據(jù)需要設(shè)計具有特定氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)而氨基酸排序由基因決定，所以還需要改造相而氨基酸排序由基因決

17、定，所以還需要改造相應(yīng)基因中脫氧核苷酸序列或人工合成所需要的自應(yīng)基因中脫氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，用于蛋白質(zhì)工程。然界原本不存在的基因片段，用于蛋白質(zhì)工程。n關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的是關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（ ）nA都是分子水平上的操作都是分子水平上的操作B基因工程基因工程就是改造基因的分子結(jié)構(gòu)就是改造基因的分子結(jié)構(gòu)nC蛋白質(zhì)工程就是改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)工程就是改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)nD基因工程能產(chǎn)生自然界根本不存在的基因，基因工程能產(chǎn)生自然界根本不存在的基因，蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界根本不存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界根本不存

18、在的蛋白質(zhì)An蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（ ）n蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計 DNA合成合成 預(yù)期預(yù)期蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功能 據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列序列nA. B. C. D.C n枯草桿菌產(chǎn)生的蛋白酶具有催化分解蛋白質(zhì)的特性，枯草桿菌產(chǎn)生的蛋白酶具有催化分解蛋白質(zhì)的特性，但極易被氧化而失效。但極易被氧化而失效。19851985年，美國的埃斯特爾將枯年，美國的埃斯特爾將枯草桿菌蛋白酶分子中的第草桿菌蛋白酶分子中的第222222位氨基酸替換后，雖然位氨基酸替換后，雖然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用這其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用這種水解酶作為洗滌劑的添加劑，可以有效