人教版教學(xué)課件2007廣東生物高三課件基因工程(參考版)
2025-01-21 00:43本頁(yè)面
【正文】 蛋白質(zhì)工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質(zhì)的新時(shí)期。 三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景 蛋白質(zhì)工程匯集了當(dāng)代分子生物學(xué)等學(xué)科的一些前沿領(lǐng)域的最新成就，它把核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與生物功能結(jié)合起來研究。1983年 “ 蛋白質(zhì)工程 ” 這個(gè)名詞出現(xiàn)后，隨即被廣泛接受和采用。蛋白質(zhì)工程除了用于改造天然蛋白質(zhì)或設(shè)計(jì)制造新的蛋白質(zhì)外，其本身還是研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能的一種強(qiáng)有力的工具，它在解決生物理論方面所起的作用，可以和任何重大的生物研究方法相提并論。從大量的隨機(jī)突變中進(jìn)行篩選出一種酶 ,在酶活性部位附近有 6個(gè)氨基酸被替換，催化能力 20倍以上。皰疹病毒（ HSV）胸腺嘧啶激酶（ TK）可以催化胸腺嘧啶和其它結(jié)構(gòu)類似物磷酸化而使這些堿基 3’OH缺乏 ,從而阻斷 DNA的合成，殺死癌細(xì)胞。該速效胰島素已通過臨床實(shí)驗(yàn)。 3．胰島素改造 天然胰島素制劑在儲(chǔ)存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩了其降血糖作用，也增加了抗原性，這是胰島素B23B28氨基酸殘基結(jié)構(gòu)所致。由于人的生長(zhǎng)激素和催乳激素受體結(jié)合需要鋅離子參與作用，而它與生長(zhǎng)激素受體結(jié)合則無需鋅離子參與，于是考慮取代充當(dāng)鋅離子配基的氨基酸側(cè)鏈，如第 18和第 21位 His（組氨酸）和第 17位 Glu（谷氨酸）。在治療過程中為減少副作用，需使人的重組生長(zhǎng)激素只與生長(zhǎng)激素受體結(jié)合，盡可能減少與其他激素受體的結(jié)合。為提高水蛭素活性，在綜合各變異體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出改造水蛭素主要變異體 HV2的設(shè)計(jì)方案，將 47位的 Asn（天冬酰胺）變成 Lys（賴氨酸），使其與分子內(nèi)第 4或第 5位 Thr（蘇氨酸）間形成氫鍵來幫助水蛭素 N端肽段的正確取向，從而提高凝血效率，試管試驗(yàn)活性提高 4倍，在動(dòng)物模型上檢驗(yàn)抗血栓形成的效果，提高 20倍。 （二）蛋白質(zhì)改造工程舉例 1．水蛭素改造 水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特異抑制劑，它有多種變異體，由 65或 66個(gè)氨基酸殘基組成。 蛋白質(zhì)的改造通常需要先經(jīng)周密的分子設(shè)計(jì)，然后依賴基因工程獲得突變型蛋白質(zhì)，以檢驗(yàn)其是否達(dá)到了預(yù)期的效果。采用定位誘變的方法，可以對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行核苷酸密碼子的插入、刪除、置換和改組，其結(jié)果為分子改造提供新的設(shè)計(jì)方案。 蛋白質(zhì)作為生物大分子是生物化學(xué)和分子生物學(xué)的研究重點(diǎn)，大量蛋白質(zhì)被分離純化，測(cè)定了它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物學(xué)作用。 （ 4） 設(shè)計(jì)各種處理?xiàng)l件 ， 了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化 ， 包括折疊與去折疊等對(duì)其活性與功能的影響； （ 5） 設(shè)計(jì)編碼該蛋白的基因改造方案 ， 如點(diǎn)突變； （ 6） 分離 、 純化新蛋白 ， 功能檢測(cè)后投入實(shí)際使用 。 ? 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 ， 最終獲得商業(yè)化的產(chǎn)品 。研究人員將第 17位的半胱氨酸，通過基因定點(diǎn)突變改變成絲氨酸，結(jié)果使大腸桿菌中生產(chǎn)的 β干擾素的抗病性活性提高到 108 U/mg，并且比天然β干擾素的貯存穩(wěn)定性高很多。將人的干擾素的 cDNA在大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)生的干擾素的抗病毒活性為 106 U/mg，只相當(dāng)于天然產(chǎn)品的十分之一，雖然在大腸桿菌中合成的 β干擾素量很多，但多數(shù)是以無活性的二聚體形式存在。一般來說，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。這是因?yàn)楣I(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。自此以后，蛋白質(zhì)工程迅速發(fā)展，已成為生物工程的重要組成部分。然而在廣泛利用自然界各種蛋白質(zhì)的過程中就發(fā)現(xiàn)，這些蛋白質(zhì)只是適應(yīng)生物自身的需要，而對(duì)它們進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)往往不合意，需要加以改造。 ? ，又叫做自殺基因。 ? 。 直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。 基因工程藥品異軍突起 工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系。 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 方法： 目的基因包括： 從某些生物中分離出具有殺蟲活性的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗蟲性 Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等 抗逆轉(zhuǎn)基因作物 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 方法： 將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，或者改變這些氨基酸合成途徑中某種酶的活性。連接產(chǎn)物至少有 種環(huán)狀DNA分子，它們分別是 。若將真核基因在原核細(xì)胞中表達(dá)，對(duì)該目的基因的基本要求是 。 （ 1）在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的途徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的 為模板， 成互補(bǔ)的單鏈 DNA，然后在酶的作用下合成 。以下有關(guān)敘述，正確的
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