蛋白质工程的崛起bo

一、蛋白质工程崛起的缘由由此可见，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。这就需要对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，蛋白质工程应运而生了。（1）基因工程的实质：将一种生物的转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的，进而表现出。（2）基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的。基因蛋白质新的性状蛋白质二、蛋白质工程的基本原理（1）概念：蛋白质工程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或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。（基础、手段、目的）蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNA预期功能DNA合成分子设计mRNA生物功能转录翻译中心法则？折叠蛋白质工程流程图4.蛋白质工程的主要步骤通常包括：（1）从生物体中分离纯化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。基因工程蛋白质工程操作环境操作核心操作起点基本过程实质结果生物体外生物体外基因基因目的基因预期的蛋白质功能剪切-拼接-导入-表达确定蛋白质功能-应有的高级结构-应具备的折叠状态-应有的碱基序列-改造的蛋白质按照人类意愿改变特定基因表达的场所，从而定向改变的生物性状定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）生产自然界已存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……相关密码子：丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG色氨酸：UGG赖氨酸：AAA、AAG甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：UUU、UUC

1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为：GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。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)？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。例如：通过对这个蛋白质分子的研究发现，将其中的赖氨酸改为色氨酸，就可以使这个蛋白质在体外的活性维持更久的时间，便于商品化生产，根据此信息我们合成的目的基因应该是怎样的？改进后的mRNA序列为：GCU（或C或A或G）UGGUGGAUGUUU（或C）再根据碱基互补配对规律推出目的基因的序列：CGA（或G或T或C）ACCGCCTACAAA（或G）。相关密码子：色氨酸：UGG赖氨酸：AAA、AAG三、蛋白质工程的进展和前景例1．胰岛素改造天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。例2.干扰素改造天然干扰素在体外条件下保存相当困难，现在经由蛋白质工程改造，将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃的条件下，可以保存半年。例3．生长激素改造生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用，需使人的重组生长激素只与生长激素受体结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。目前已经在试验阶段获得成功，但还未在临床上应用和普及。例4.对玉米品种的改良玉米中赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制这两个酶的活性。所以赖氨酸含量很难提高。这两种酶经过蛋白质工程改造后，其活性受赖氨酸浓度影响降低，这样玉米中游离的赖氨酸的含量大大提高了。人类蛋白质组计划是继人类基因组计划后，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“人类蛋白质组计划”，由此拉开了蛋白质组计划的帷幕。

人类蛋白质组计划

“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个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的重大国际科研协作计划，总部设在北京。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。蛋白质工程的现状：蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的不多，主要是因为蛋白质发挥其功能必须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少，要设计出更加符合人类需要的蛋白质还需要经过艰辛的探索。异想天开：能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入适合的细菌中，让细菌产生人类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。练习1、以下关于蛋白质工程的说法正确的是：()A.蛋白质工程以基因工程为基础

B.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造

C.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质

D.蛋白质工程的实质是改造蛋白质A2、蛋白质工程的基本流程正确的是：(