《《蛋白質(zhì)工程的崛起》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《蛋白質(zhì)工程的崛起》PPT課件.ppt（20頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 你知道人類(lèi)蛋白質(zhì)組計(jì) 劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什 么關(guān)系？我國(guó)科學(xué)家承擔(dān)了 什么任務(wù)？ 人類(lèi)蛋白質(zhì)組計(jì)劃是繼人類(lèi)基因組計(jì)劃 之后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng) 重大的科學(xué)命題。 2001年，國(guó)際人類(lèi)蛋白質(zhì) 組組織宣告成立。之后，該組織正是提出啟 動(dòng)兩項(xiàng)重大國(guó)際合作行為：一項(xiàng)是有中國(guó)科 學(xué)家牽頭執(zhí)行的 “ 人類(lèi)肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃 ” ； 另一項(xiàng)是以美國(guó)科學(xué)家牽頭執(zhí)行的 “ 人類(lèi)血 漿蛋白質(zhì)組計(jì)劃 ” 。 “ 人類(lèi)肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃 ” 是國(guó)際上第一 個(gè)人類(lèi)組織器官的蛋白質(zhì)組計(jì)劃，由我國(guó)賀 福初院士牽頭，這是中國(guó)科學(xué)家第一次領(lǐng)銜的 重大國(guó)際科研協(xié)作計(jì)劃，總部設(shè)在北京，目前 有 1

2、6個(gè)國(guó)家和地區(qū)的 80多個(gè)實(shí)驗(yàn)室報(bào)名參加。 它的科學(xué) 目標(biāo)是揭示并確認(rèn)肝臟的蛋白質(zhì) ， 為 重大肝病預(yù)防 、 診斷 、 治療和新藥研發(fā)的突破 提供重要的科學(xué)基礎(chǔ) 。 人類(lèi)蛋白質(zhì)組計(jì)劃的深入研究將是對(duì)蛋白 質(zhì)工程的有力推動(dòng)和理論支持 。 蛋白質(zhì)工程就是在對(duì)蛋白質(zhì)的化學(xué) 、 晶體學(xué) 、 動(dòng)力學(xué)等結(jié)構(gòu)與功能認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上 ， 對(duì)蛋白質(zhì) 人工改造與合成的產(chǎn)品 。 “ 后基因組時(shí)代 ” 將是 “ 蛋白質(zhì)組學(xué)時(shí)代 ” ， 即從對(duì)基因信息的研究轉(zhuǎn)向?qū)Φ鞍踪|(zhì)信息的研 究 ， 包括研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 、 功能與應(yīng)用及蛋白 質(zhì)相互關(guān)系和作用 。 一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 滿(mǎn)足人類(lèi) 生產(chǎn)和生 活的需要 例如：

3、 改造 干擾素（半胱氨酸） 體外很難保存 干擾素（絲氨酸） 體外可以保存半年 玉米中賴(lài)氨酸含量比較低 天冬氨酸激酶 （ 352位的蘇氨酸） 二氫吡啶二羧酸合成酶 （ 104位的天冬酰胺） 天冬氨酸激酶 （異亮氨酸） 二氫吡啶二羧酸合成酶 （異亮氨酸） 玉米中賴(lài)氨酸含量可提高數(shù)倍 改造 改造 二、蛋白質(zhì)工程的基本原理 對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造， 你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子 進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的 操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 1、目標(biāo)： 根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋 白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 胰 島 素 的 三 級(jí)

4、結(jié) 構(gòu) 血紅蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 血紅蛋白分子 就是由二個(gè)由 141個(gè)氨基酸殘 基組成的 亞基 和二個(gè)由 146個(gè) 氨基酸殘基組 成的 亞基按特 定的接觸和排 列組成的一個(gè) 球狀蛋白質(zhì)分 子，每個(gè)亞基 中各有一個(gè)含 亞鐵離子的血 紅素輔基。 逆轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄 DNA RNA 翻譯 肽鏈 復(fù)制 復(fù)制 折疊 等 具有空間結(jié) 構(gòu)的蛋白質(zhì) 表達(dá)生物特有 的功能或性狀 天然蛋白質(zhì)的合成過(guò)程 遵循中心法則，并需經(jīng)過(guò)高級(jí)空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變 2、蛋白質(zhì)工程的原理：基因改造 3、基本途徑： 從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā) 設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列 找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）

5、 4、概念： 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(guò)基因修飾 或基因合成，對(duì)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(mǎn)足人類(lèi)的生生產(chǎn)和生活 的需求 。 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ) 上，延伸出來(lái)的 第二代基因工程 。 蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容主要有兩方面： 根據(jù)需要設(shè)計(jì)具有特定氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu) 的蛋白質(zhì) 而氨基酸排序由基因決定，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 然界原本不存在的基因片段，用于蛋白質(zhì)工程。 三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景 1、 蛋白質(zhì)工程的誕生是有其理論與技術(shù)條件的， 它是隨著 分子生物

6、學(xué) 、 晶體學(xué) 以及 計(jì)算機(jī)技術(shù) 的發(fā)展而誕生的，與 基因組學(xué) 、 蛋白質(zhì)組學(xué) 、 生物信息學(xué) 的發(fā)展等因素有關(guān) 2、現(xiàn)狀：成功的例子不多， 主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì) 發(fā)揮其功能需要依賴(lài)于正確的空間結(jié)構(gòu) ， 而科 學(xué)家目前對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)了解很少 。 討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 色氨酸 賴(lài)氨酸 甲硫氨 酸 苯丙氨酸 （ 1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序 列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。有多少種？ （ 2）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（ DNA）？ （ 1） mRNA序列為： GCU（或 C或 A或 G） U

7、GGAAA（或 G） AUGUUU（或 C） 脫氧核苷酸序列： CGA（或 G或 T或 C） ACCTTT（或 C） TACAAA（或 G） （ 2）確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人 類(lèi)的需要改造它，通過(guò)人工合成的方法或從基因 庫(kù)中獲取。 異想天開(kāi) 能不能根據(jù)人類(lèi)需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng) 的基因，導(dǎo)入合適的細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類(lèi)所需要 的蛋白質(zhì)食品呢？ 理論上講可以，但目前還沒(méi)有真正成功的例子。 一些報(bào)道利用細(xì)菌生產(chǎn)人類(lèi)需要的蛋白質(zhì)往往都是自 然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設(shè)計(jì)出來(lái)而 自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu) 非常復(fù)雜，人類(lèi)對(duì)

8、蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如 何行使功能知之甚少，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)嶄新而又具有 生命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個(gè)嶄新的蛋白質(zhì)會(huì)帶 來(lái)什么危害也是人們所擔(dān)心的。 蛋白質(zhì)工程是應(yīng)怎樣的需求而崛起的？ 蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要。 而結(jié)構(gòu)生物學(xué)對(duì)大量蛋白質(zhì)分子的精確立體結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜的生 物功能的分析結(jié)果，為設(shè)計(jì)改造天然蛋白質(zhì)提供了藍(lán)圖。分子 遺傳學(xué)的以定點(diǎn)突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g(shù)為蛋白質(zhì)工程提供 了手段。 在已研究過(guò)的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)， 絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，這些酶雖然在自然狀態(tài)下 有活性，但在工業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有活性或活性很低。這是因

9、為工業(yè) 生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會(huì)有酸、堿或有機(jī)溶劑存在， 反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會(huì)很快變性失活。提 高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的課題。一般來(lái) 說(shuō)，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括：延長(zhǎng)酶的半衰期，提高酶的熱 穩(wěn)定性，延長(zhǎng)藥用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引 起的活性喪失等。 你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白 質(zhì)，酶工程與蛋白質(zhì)工程有什么區(qū)別？ 酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學(xué) 的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方 面的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。概括地說(shuō)，酶工程是由酶制劑的生 產(chǎn)和應(yīng)用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品 工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。 通常所說(shuō)的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒(méi)有經(jīng)過(guò) 由酶的功能來(lái)設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu) 來(lái)確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重 點(diǎn)在于對(duì)已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點(diǎn) 則在于對(duì)已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋白 質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會(huì)應(yīng)用到酶工程中，使酶工程 成為蛋白質(zhì)工程的一部分。