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1、1.4 蛋白质工程的崛起,怎样让一种生物的性状在另一种生物中表达？ 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？,杂交育种,基因工程,思考,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
2、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
3、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,满足人类生产和生活的需要,例如：,改造,玉米中赖氨酸含量比较低,天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）,二氢吡啶二羧酸合成酶（104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,二、蛋白质工程的基本原理,对天然蛋白
4、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？,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。,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，DNAmRNA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
5、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,血红蛋白质的四级结构,血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的亚基和二个由146个氨基酸残基组成的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。,讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸 （1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。有多少种？ （2）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（DNA）？,（
6、1）mRNA序列为： GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C） 脱氧核苷酸序列： CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G） （2）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，通过人工合成的方法或从基因库中获取。,蛋白质工程的概念,蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。,前提：,了解蛋白质的结构和功能,原理：,改造基因（基因修饰或基因合成）,目的：,定向改造或制造蛋白质,蛋白质工程的内容主要有两方面：,根据需要设计具有特
7、定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 而氨基酸排序由基因决定，所以还需要改造相应基因中脱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，用于蛋白质工程。,异想天开,能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？,理论上讲可以，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往都是自然界已经存在的蛋白质，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，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危
8、害也是人们所担心的。,三、蛋白质工程的进展和前景,1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关 2、现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。,你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？,酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工
9、业以及医药工业中。 通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。,关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（ ） 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根本不存在的蛋白质,A,蛋白质工程的基本流程正确的是（ ） 蛋
10、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,枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。 （1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。 （2）改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有 个碱基对发生变化。 （3）利用生物技术改造蛋白质，是提高了蛋白质的 性，埃斯特尔所作的工作是对已知蛋白质进行 。,蛋白质工程,1
11、,稳定,少数氨基酸的替换,畅博平台 http:/ 畅博平台 wkd49xny 传来的温热的触感，司无言结巴的说道：“没，没事，我没事。昨天是你救了我！”听到司无言说自己没事，自己也没有把脉把出什么问题，夜北冥顿时就放下了紧张的心，从自己空间拿出一个白色玉甁，交给了司无言，说道：“这是复元丹，你每天吃一粒，对你的身体有好处。”司无言盯着夜北冥手上的瓶子半响才接过去，手握紧玉甁置在胸口，感觉心里暖暖的，从来没有人这么关心过自己，哪怕是自己以前组织里关系最好的兄弟也没有因为自己受伤而给专门给自己送药。“吃了药你再好好休息一下，有事就找外面的男仆，我还有事先走了。”夜北冥站起身对司无言说完，然后就准备
12、转身出门，还坐在床上发愣的司无言听到夜北冥说要离开，立马焦急的说道：“等一下！”夜北冥往前迈出的步伐停顿了一下，然后收回，转过身疑惑的问道：“怎么了？”其实司无言叫停夜北冥后也很惊讶，正紧张的不知道说什么的时候，司无言眼尖的发现，夜北冥的眼神很空洞，视线没有对着自己，而是自己的上方，因为自己做着夜北冥站着的原因，所以夜北冥的眼睛是直视前方的。被自己的猜测吓到的司无言迟疑的开口道：“请问？你的眼睛是不是看不见？”闻言，夜北冥皱了一下眉头，接着又听到司无言紧张的说道：“我没有别的意思，我会一点个术，我可以帮你查看一下，或许我能治好！”夜北冥皱起的眉头松开，想着梦姨炼丹术那么厉害也对我的眼睛没有办法
13、，让他看看也并无不妥，于是就点了点头，走过去床边坐下。司无言看着眼前乖乖坐着等着自己查看的夜北冥，觉得好可爱，按耐住自己心里一直往外冒的粉红泡泡，集中精力神情严肃的执起夜北冥的手腕给她把脉。而夜北冥感觉到自己手腕处有一种特别舒服的气流传进来，蔓延自己的全身，夜北冥很惊讶自己从来没有见过这种神奇的力量，这股力量带着非常浓重的生命的气息，都说木元素是带着生命气息的元素，可是这股进入到自己身体中的神秘力量并不是木元素，到底是什么呢？夜北冥疑惑的想着。司无言并不知道夜北冥的想法，此时的他被夜北冥身体中的发现所震撼，自己体内的个神之力在往夜北冥眼睛处走去的时候。经过了夜北冥的心脏，那里有一只蛊虫在沉睡着，它的周围不知道隔着什么使自己无法接触到它，但是自己的个神之力传来的信息告诉司无言那不是一般的蛊虫。虽然不知道为什么要把一只这么危险的蛊虫搁在心脏那么重要的地方，但是司无言也没有忘记自己的正事，个神之力抵达夜北冥的眼睛的时候，司无言就知道这阻塞着眼睛周围经脉的毒素都是来自于夜北冥心脏处的那只蛊虫，因为它们的气息一样的充满了吞噬性，不过再厉害的毒在自己的个术下都能得到解决。查看完毕，司无言收回自己的个神之力，对着夜,