蛋白质工程的崛起 高二下学期生物人教版选修3

1.4蛋白质工程的崛起糙皮病烟酸缺乏症二氢吡啶二羧酸合成酶和天冬氨酸激酶异亮氨酸提高玉米中赖氨酸含量实例：玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍改造改造一、蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质：将一种生物的

转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的

，进而表现出新的

。2.基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的

。天然蛋白质是生物在长期

过程中形成的，它们的

符合特定物种

的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。3.天然蛋白质的不足基因蛋白质性状蛋白质进化结构和功能生存二、蛋白质工程的基本原理功能结构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。对天然的蛋白质进行改造，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？通过对基因的操作来实现，因为基因决定蛋白质的合成。2.天然蛋白质的合成途径：高级结构的蛋白质氨基酸序列多肽链基因mRNA生物功能转录翻译折叠中心法则的过程3.蛋白质工程的途径：预期功能DNA合成分子设计（1）从预期的蛋白质功能出发（2）设计预期的蛋白质三维结构（3）推测应有的氨基酸序列（4）找到相应的脱氧核苷酸序列第一个字母第二个字母第三个字母UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG讨论p27:讨论p27:1.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、UUCmRNA序列为：GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）2.通过人工合成的方法或从基因库中获取。三、蛋白质工程的概念（1）基础：（2）手段：（3）目的：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。以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。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。满足人类生产和生活的需求。项目基因工程蛋白质工程操作对象操作水平过程结果联系基因DNA分子水平获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质生产自然界中已有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。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。生产自然界没有的蛋白质比较基因工程和蛋白质工程用此技术制成的

，具有

、耗电少和

的特点。四、蛋白质工程的进展和前景主要是目前科学家对大多数蛋白质的

的了解还很不够。电子元件体积小效率高高级结构1.进展：胰岛素速效型药品

2.前景诱人：3.难度很大：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，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。蛋白质的一级结构：氨基酸排列顺序蛋白质的二级结构：指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕的方式蛋白质的三级结构：蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象蛋白质的四级结构：在体内有许多蛋白质含有2条或2条以上多肽链,才能全面地执行功能。每一条多肽链都有其完完整的三级结构,称为亚基1．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（）A．是生物在长期进化过程中形成的B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种D．一定完全符合人类生产和生活的需要D2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是()Ａ．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构Ｄ3.蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）A．氨基酸种类增多B．氨基酸种类减少C．仍为天然存在蛋白质D．可合成天然不存在蛋白质Ｄ5、蛋白质工程的基本流程正确的是（）①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列

A．①②③④B．④②①③C．③①④②D．③④①②Ｃ随堂演练4、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、蛋白质工程的过程与基因过程一致C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质

Ａ7、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（）A．科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品B．生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面C．蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用D．蛋白