1.4　蛋白质工程的崛起 (12)

1、蛋白质工程的崛起 回答:为什么要进行蛋白质工程?一、蛋白质工程崛起的缘由1、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？ 旁栏思考题 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一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。2003年，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以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

2、次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。 人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。一、蛋白质工程崛起的缘由1.天然蛋白质的不足 天然蛋白质的 不能完全符合人类生产和生活的需要。2.实例:(1)干扰素的体外保存(2)富含赖氨酸的玉米新品种培育结构和功能2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？答：毫无疑问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：（1）任何一种天

3、然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。旁栏思考题 二、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对蛋白质 的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。2.手段：改造基因（基因 或基因 ） 3.途径： 预期蛋白质功能设计 推测应有的 序列找到对应的脱氧核苷酸序列。功能结构修饰合成预期的蛋白质结构氨基酸蛋白质工程的概念： 是指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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，

4、或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（第二代基因工程） 蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？ 基因工程是通过基因的转移，使某种基因在另一生物体内表达，从而使该生物表现某种新的性状，此过程中没有产生新的蛋白质；蛋白质工程是通过基因的修饰或基因的合成，制造出自然界不存在蛋白质。活动2： 讨论1 对照密码表，至少写出三种决定“丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸”的脱氧核苷酸序列。 讨论：2 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？ 确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。 异想天开 能不能根据人类

5、需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？ 理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。 三、蛋白质工程的进展与前景蛋白质工程目前的现状： 成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很

6、少。蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。1、蛋白质工程是应怎样的社会需要而崛起的？这说明社会需要与科技发展之间有什么关系？ 蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。 而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。 社会需要推动了科技发展，科技发展进一步满足了社会需要。P28 思考与探究2、蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？蛋白质工程与基因工程的区别：蛋白质工程基因工程原理操作程序产品联系遵循中心法则中心法则的逆向推导生产出自然界已有的蛋白质可以创造自然界不存在的蛋白质利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地