蛋白质工程新授.ppt

第三节 蛋白质工程,1、基因工程的应用 （1）基因工程的实质：将一种生物的 转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的 ，进而表现出新的 。 （2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的 。 2、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的，它们的 符合特定物种 的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。 3、蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活的需要的 。,一、蛋白质工程崛起的缘由,基因,蛋白质,性状,蛋白质,进化,结构和功能,生存,蛋白质,基因工程一般只能生产自然界中已存在的蛋白质，不一定满足人类的需要。 如：干扰素是动物体内的蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症，但在体内不易保存，如果将它的一个半胱氨酸转化为丝氨酸，则可在-70条件下保存半年。,为什么要开展蛋白质工程？,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？,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，主要原因是： 基因控制蛋白质的合成,并且基因能遗传给下一代,蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的新基因，然后表达具有特定结构和功能的蛋白质。 关键技术：基因工程 蛋白质工程称为第二代基因工程,前提： 了解蛋白质的结构和功能的关系 空间结构的测定： X射线晶体衍射法、 核磁共振 一级结构的测定,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,蛋白质工程的基本原理,途径： 预期蛋白质功能设计出预期的蛋白质结构推测应用的氨基酸序列设计DNA的脱氧核苷酸序列,讨论：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。,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-,丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC,蛋白质的改造,大改：设计并制造自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能,中改：在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域,小改：通过基因工程中的定点诱变技术，有目的改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸殘基，以改善蛋白质的性质和功能,胰岛素改造 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，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，利用蛋白质工程技术将胰岛素B链由B28脯氨酸-B29赖氨酸改为B28赖氨酸-B29脯氨酸，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。,二、蛋白质工程的应用,改造酶的结构 提高酶的热稳定性,制药领域 例：鼠人嵌合抗体的形成,在基因水平上对抗体进行重组，产生人恒定区和可变区嵌合体,对人体的不良反应减少。,理论和技术方面 解析蛋白质结构信息,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，以满足人类的生产和生活的需求。,蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造,蛋白质工程流程图,基因 DNA,氨基酸序列 多肽链,蛋白质三 维结构,预期蛋白 质功能,基因 工程,合成相应的蛋白质,