生物酶工程专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《生物酶工程专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物酶工程专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(72页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Advanced Enzyme Advanced Enzyme EngineeringEngineering第九章第九章 生物酶工程生物酶工程第1页Contents一、生物酶工程定义二、生物酶工程内容三、生物酶工程前景GoGoGo第2页 生物酶工程生物酶工程是酶学和以基因重组技术是酶学和以基因重组技术为主当代分子生物学技术相结合产物,亦为主当代分子生物学技术相结合产物,亦称高级酶工程称高级酶工程(Advanced Enzyme(Advanced Enzyme Engineering)Engineering)。一、一、生物酶工程生物酶工程1.1.定义定义第3页二、二、生物酶工程内容生物酶工程内容
2、(3 3)从蛋白质或基因水平上设计,合成酶杂合从蛋白质或基因水平上设计,合成酶杂合体或自然界不曾有酶(杂合酶)。体或自然界不曾有酶(杂合酶)。生物酶工程主要包含:生物酶工程主要包含:(1 1)用基因工程技术大量生产酶(克隆酶);用基因工程技术大量生产酶(克隆酶);(2 2)修饰酶基因产生遗传修饰酶(突变酶);修饰酶基因产生遗传修饰酶(突变酶);第4页(4 4)抗体酶抗体酶;(5 5)核酶核酶。第5页 经过基因工程伎俩,克隆各种天然酶基因,将经过基因工程伎俩,克隆各种天然酶基因,将其克隆到表示载体中,然后将表示载体转化到适当其克隆到表示载体中,然后将表示载体转化到适当宿主中,得到表示特定酶基因工
3、程菌,经过基因工宿主中,得到表示特定酶基因工程菌,经过基因工程菌繁殖大量产生酶称为程菌繁殖大量产生酶称为克隆酶克隆酶。1.克隆酶克隆酶(1 1)克隆酶定义:)克隆酶定义:第6页克隆酶图例克隆酶图例基因工程菌基因工程菌载体载体宿主宿主生物体生物体发酵发酵克隆酶克隆酶酶基因酶基因第7页 外源基因转入微生物宿主细胞内,与宿主外源基因转入微生物宿主细胞内,与宿主细胞遗传物质相结合,后代宿主遗传物质中含细胞遗传物质相结合,后代宿主遗传物质中含有外源基因,这种带上人工赋予新遗传特征宿有外源基因,这种带上人工赋予新遗传特征宿主微生物,被称为主微生物,被称为基因工程菌基因工程菌。2.2.基因工程菌定义基因工程
4、菌定义第8页(1 1)在宿主细胞内能够自主复制;在宿主细胞内能够自主复制;(2 2)克隆酶对载体要求)克隆酶对载体要求(2 2)轻易引入受体细胞;)轻易引入受体细胞;(3 3)含有适当筛选标识基因;含有适当筛选标识基因;(4 4)含有少数限制性酶切位点。含有少数限制性酶切位点。第9页(3 3)克隆酶对宿主要求克隆酶对宿主要求(1 1)安全可靠,非致病菌;)安全可靠,非致病菌;(3 3)有利于酶分离和纯化;)有利于酶分离和纯化;(5 5)轻易培养和管理。)轻易培养和管理。(4 4)能利用廉价原料,发酵周期短,产量高;)能利用廉价原料,发酵周期短,产量高;(2 2)外源基因在宿主内能够表示且不被分
5、解;)外源基因在宿主内能够表示且不被分解;第10页(4 4)克隆酶基因表示系统克隆酶基因表示系统o原核生物基因表示系统原核生物基因表示系统o真核生物基因表示系统真核生物基因表示系统 1.1.酵母表示系统酵母表示系统 2.2.植物表示系统植物表示系统 3.3.动物表示系统动物表示系统 4.4.丝状真菌表示系统丝状真菌表示系统第11页 纤维素酶基因工程菌构建纤维素酶基因工程菌构建(5 5)克隆酶实例克隆酶实例第12页v 纤维素酶纤维素酶 纤维素酶在食品、饲料、造纸、纺织等行纤维素酶在食品、饲料、造纸、纺织等行业含有广泛用途。但因为天然纤维素酶产量低、业含有广泛用途。但因为天然纤维素酶产量低、起源有
6、限而造成其大规模应用受到限制。起源有限而造成其大规模应用受到限制。纤维素酶纤维素酶(cellulasecellulase)是能将纤维素水解)是能将纤维素水解为葡萄糖等简单糖类一组酶总称。为葡萄糖等简单糖类一组酶总称。第13页|为此,经过基因工程技术,克隆福寿螺体内为此,经过基因工程技术,克隆福寿螺体内纤维素酶基因,构建含有纤维素酶基因,构建含有celcel基因工程菌,以期基因工程菌,以期经过液体培养或固体培养方式得到大量克隆纤维经过液体培养或固体培养方式得到大量克隆纤维素酶。素酶。第14页afp基因转化受体转化受体低温筛选低温筛选l技术路线技术路线1 1A.bgpdL.egpdV.vgpd+表
7、示表示载体载体PEGPEG介导转化介导转化农杆菌介导转化农杆菌介导转化电激转化电激转化分子判定分子判定原生质体原生质体或菌丝球或菌丝球建立转化体系低温筛选体系建立第15页l技术路线技术路线2 2CelCel基因工程基因工程菌株筛选菌株筛选液体液体发酵发酵分离纯化分离纯化第16页 定义:利用有控制地对天然酶基因进行剪定义:利用有控制地对天然酶基因进行剪切、修饰或突变,从而改变这些酶催化特切、修饰或突变,从而改变这些酶催化特征、底物专一性或稳定性,使之愈加符合征、底物专一性或稳定性,使之愈加符合人们需要。人们需要。2.2.突变酶突变酶第17页遗传修饰改变酶性能大致有:遗传修饰改变酶性能大致有:(1
8、)提升酶活性)提升酶活性 (2)提升酶稳定性)提升酶稳定性(3)改变底物专一性)改变底物专一性 (4)改变酶最适)改变酶最适pH值值(5)改变酶对辅酶要求)改变酶对辅酶要求(6)改变酶别构调整能力)改变酶别构调整能力第18页修饰酶基因方法主要方法修饰酶基因方法主要方法 (i)定位突变)定位突变 (ii)体外定向进化)体外定向进化 第19页 定位突变(定位突变(site-directed mutagenesis)是依据是依据酶结构、功效和作用机制信息,在基因水平上准酶结构、功效和作用机制信息,在基因水平上准确改变酶分子中氨基酸残基,确改变酶分子中氨基酸残基,对酶性质和其催化对酶性质和其催化特征进
9、行改造,产生符合特定需要酶特征进行改造,产生符合特定需要酶。(i i)定位突变)定位突变第20页l盒式诱变盒式诱变l寡聚苷酸引物诱变寡聚苷酸引物诱变lPCR诱变诱变方法:方法:第21页(1 1)盒式诱变)盒式诱变o原理原理:利用一段人工合成含有突变序列寡聚核甘酸片利用一段人工合成含有突变序列寡聚核甘酸片段(寡核甘酸盒,段(寡核甘酸盒,Oligonucleotide Cassette),取代野),取代野生型基因中对应序列。生型基因中对应序列。第22页HindIIIEcoRIHindIIIEcoRI+第23页(2 2)寡聚苷酸引物诱变)寡聚苷酸引物诱变o原理原理:用化学合成含有突变碱基寡核甘酸短片
10、段作为用化学合成含有突变碱基寡核甘酸短片段作为引物,开启单链引物,开启单链DNA分子进行复制,生产出来新链中分子进行复制,生产出来新链中目标基因特定位点含有已经发生突变碱基序列。目标基因特定位点含有已经发生突变碱基序列。第24页A转化GTAGAATCGCTTCTACTAGGCTAP标识筛选分离突变体第25页(3 3)PCRPCR诱变诱变o定点诱变法定点诱变法o大引物诱变法大引物诱变法特点:能够在特点:能够在DNADNA区段任何部位产生定点突变。区段任何部位产生定点突变。第26页o原理原理:在头两轮在头两轮PCR反应中,应用两个互补并在相同反应中,应用两个互补并在相同部位含有相同碱基突变内侧引物
11、,扩增形成两条有一端部位含有相同碱基突变内侧引物,扩增形成两条有一端可彼此重合双链可彼此重合双链DNA片段,二者在其重合区段含有一片段,二者在其重合区段含有一样突变。故此两条双链样突变。故此两条双链DNA片段经变性和退火处理,片段经变性和退火处理,形成两种不一样形式异源双链分子。然后选取两个外测形成两种不一样形式异源双链分子。然后选取两个外测寡核甘酸引物进行第三轮寡核甘酸引物进行第三轮PCR扩增,可得到一个含有扩增,可得到一个含有突变位点突变体突变位点突变体DNA。第27页第28页5353靶DNA片段5533混合、变性、退火定定点点诱诱变变法法第29页5353大引物大引物诱变法诱变法5533大
12、引物大引物PCRPCRPCR屡次循环PCR第30页一理论起源一理论起源o利用基因工程原理能够在试验室中模拟生物进化过程利用基因工程原理能够在试验室中模拟生物进化过程 n化学进化化学进化n生物进化生物进化(iiii)体外定向进化)体外定向进化第31页第32页第33页 人为地创造特殊进化条件,模拟自然进化机人为地创造特殊进化条件,模拟自然进化机制,在体外对基因进行随机突变,从一个或多个制,在体外对基因进行随机突变,从一个或多个已经存在亲本酶(天然或者人为取得)出发,经已经存在亲本酶(天然或者人为取得)出发,经过基因突变和重组,构建一个人工突变酶库,经过基因突变和重组,构建一个人工突变酶库,经过一定
13、筛选或选择方法最终取得预先期望含有一过一定筛选或选择方法最终取得预先期望含有一些特征进化酶些特征进化酶分子进化技术称为分子进化技术称为体外定向进化体外定向进化。体外定向进化体外定向进化第34页定向进化示意图定向进化示意图细菌细菌诱发突变原诱发突变原因因5050 0 0C C培养培养突变体库突变体库选择压力选择压力(温度)(温度)温度耐受型突温度耐受型突变体变体最适生长温度为最适生长温度为37370 0C C最适生长温度提升了!最适生长温度提升了!随机突变随机突变+定向选择目标突变体定向选择目标突变体第35页 Strategies for the development of effective
14、 enzymes第36页定向进化定向进化n属于蛋白质非合理设计,它不需要事先了解酶空属于蛋白质非合理设计,它不需要事先了解酶空间结构和催化机制,人为地创造特殊进化条件,间结构和催化机制,人为地创造特殊进化条件,模拟自然进化机制(随机突变、基因重组和自然模拟自然进化机制(随机突变、基因重组和自然选择),在体外改造酶基因,并定向选择(或筛选择),在体外改造酶基因,并定向选择(或筛选)出所需性质突变酶。选)出所需性质突变酶。第37页定向进化随机突变选择定向进化随机突变选择第38页第39页第40页澄清一个事实:定向进化澄清一个事实:定向进化不是不是定点突变定点突变o定向进化:突变定向进化:突变 筛选筛
15、选 突变位点是随机,不确定;突变位点是随机,不确定;突变位点数目也是不确定;突变位点数目也是不确定;突变效应更是不可预知;突变效应更是不可预知;理论上讲,凡是能够引发突变原因(物理,化学,理论上讲,凡是能够引发突变原因(物理,化学,生物)都能够应用于定向进化中突变体产生。生物)都能够应用于定向进化中突变体产生。o定点突变:定点突变:突变位点是确定,突变个数也是预知;突变位点是确定,突变个数也是预知;突变效应可能是已知,也可能是未知;突变效应可能是已知,也可能是未知;定点突变方法普通是以定点突变方法普通是以PCRPCR技术为基础。技术为基础。第41页易错易错PCRPCR技术技术(error-pr
16、one PCR)(error-prone PCR)DNADNA改组改组(DNA shuflling)(DNA shuflling):由美国:由美国Stemmer Stemmer 于于1994 1994 年首次提出年首次提出 一项体外重组技术一项体外重组技术随机引随机引发发重重组组(RPR)1998(RPR)1998 年年,Arnold,Arnold 提出了一提出了一个有效新方法个有效新方法交织延伸技术交织延伸技术(StEP)(StEP):由:由Zhao Zhao 等等 提出提出,是一个是一个简化简化DNA shuffling DNA shuffling 技术技术 随机突变策略随机突变策略第42
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物酶 工程 专业知识 公共课 一等奖 全国 获奖 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。