蛋白质工程的崛起:1、蛋白质工程的概念
蛋白质工程: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。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)。
2、蛋白质工程崛起的缘由:基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。
3、蛋白质工程的基本原理:它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构,又称为第二代的基因工程。
4、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)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。(注意:目的基因只能用人工合成的方法)。
5、蛋白质工程的步骤:
蛋白质工程和基因工程的不同:
项目 |
蛋白质工程 |
基因工程 |
区别 |
原理 |
中心发展的逆推 |
基因重组 |
过程 |
预期蛋白质供能→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→合成DNA→表达出蛋白质 |
获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 |
实质 |
定向改造或生产人类所需蛋白质 |
定向改造生物的遗传特性,一伙的人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达) |
结果 |
生产自然界没有的蛋白质 |
生产自然界已有的蛋白质 |
联系 |
蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程,因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,所以必须通过基因修饰或基因合成实现 |
知识拓展:1、设计中的困难:如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。
2、蛋白质工程和基因工程的区别:将目的基因导入受体细胞;基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质;蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而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生产和生活需求。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,体现人类所需的性状,或者获取所需的产品。因此,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
单克隆抗体:1、抗体:一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
2、单克隆抗体的制备
(1)制备产生特异性抗体的B淋巴细胞:向免疫小鼠体内注射特定的抗原,然后从小鼠脾内获得相应的B淋巴细胞
(2)获得杂交瘤细胞
①将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的B淋巴细胞融合;
②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体。
(3)克隆化培养和抗体检测
(4)将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖
(5)提取单克隆抗体:从细胞培养液或小鼠的腹水中提取
3、单克隆抗体的应用
(1)作为诊断试剂,具有准确、高效、简易、快速的优点。
(2)用于治疗疾病和运载药物。
血清抗体与单克隆抗体的比较:
名称 |
产生 |
特点 |
血清抗体 |
由B淋巴 |
一般从血清中分离,产量低、纯度低、特异性差 |
单克隆抗体 |
由杂交瘤细胞分泌 |
特异性强,灵敏度高,能大量制备 |
知识点拨:1、融合的结果是有很多不符合要求的;如有2个B淋巴细胞融合的细胞等,所以要进行筛选。
2、筛选出能够分泌所需抗体的杂种细胞。
3、杂交瘤细胞的特点:既能大量繁殖,又能产生专一的抗体。
4、单克隆抗体的优点:特异性强,灵敏度高,并能大量制备。
5、单克隆抗体的作用:作为诊断试剂:准确识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有少量用于治疗其它疾病。
知识拓展:
制备单克隆抗体过程中的筛选:筛选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰,筛选出B瘤融合的细胞。筛选是将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多种,形成的杂交瘤细胞有很多种,所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。