3.4 蛋白质工程的原理和应用课件-(共49张PPT)人教版（2019）选择性必修3

(课件网) 第三章 基因工程 3.4 蛋白质工程的原理和应用 “颜料”竟然是含不同颜色的荧光蛋白的细菌 从社会中来 你见过用细菌画画吗？右图是用发出不同颜色荧光的细菌“画”的美妙图案。这些细菌能够发出荧光，是因为在它们的体内导入了荧光蛋白的基因。最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有着重要应用。 那么，科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？ 科学家解析了多管水母绿色荧光蛋白的晶体结构，并利用计算机进行辅助设计，在此基础上再采用定点突变的技术将绿色荧光蛋白发光基团正下方的第203位的苏氨酸替换为酪氨酸，从而获得了一种新的绿色荧光蛋白的衍生物———黄色荧光蛋白。 成功分离绿色荧光蛋白 2008年诺贝尔化学奖获得者 钱永健 成功改造了绿色荧光蛋白 下村修 蛋白质工程 蛋白质工程的概念： 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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 基础： 了解蛋白质的结构和功能 途径： 目的： 改造或制造新蛋白质，满足人类的生产或生活的需要 改造或合成基因 基因 结果： 产生自然界原本不存在的蛋白质 直接操作对象： 蛋白质工程--第二代基因工程 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重大的国际合作科研项目。2001年，国际人类蛋白质组组织宣布成立。2003年，该组织正式提出启动两项重大国际合作项目：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是由美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。 “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重大国际科研协作计划。它的目标是通过对肝脏蛋白质高通量、规模化的研究，解析肝脏蛋白质在生理、病理过程中的功能意义，为重大肝病的预防、诊断、治疗和新药的研发提供重要的科学依据。2010年，该计划“两谱、两图、三库”的目标初步实现。我国科学家完成了人类肝脏蛋白质组表达谱和修饰谱，绘制了蛋白质相互作用连锁图和定位图。“三库”则是建立符合国际标准的肝脏标本库、发展规模化抗体制备技术并建立肝脏蛋白质抗体库和建立完整的肝脏蛋白质组数据库。人类蛋白质组计划取得的成果有力推动了蛋白质工程的发展，为它提供了重要的理论支持。2014年6月，中国人类蛋白质组计划启动。 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？ 一、蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程的实质及缺陷 ①实质： 基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。 ②缺陷： 基因工程原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。 2.蛋白质工程崛起的缘由 ②天然蛋白质的不足：天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。 ①理论和技术条件:分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。 一、蛋白质工程崛起的缘由 达到一定浓度 352位的苏氨酸变成异亮氨酸 赖氨酸合成 调控 二氢吡啶二羧酸合成酶 天冬氨酸激酶 + 104位的天冬酰胺变成异亮氨酸 两种酶的活性 抑制 提高 提高 赖氨酸含量 限制 提高 ②天然蛋白质的不足： 玉米中赖氨酸含量比较低 提高玉米中赖氨酸的含量 如何？ 一、蛋白质工程崛起的缘由 应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下： （ ... ...