人教版 选修3 专题1 11.4 蛋白质工程的崛起1

蛋白质工程的崛起活动1:阅读P26.回答:为什么要进行蛋白质工程?一、蛋白质工程崛起的缘由通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存在的活性物质，并借助转基因而改变动植物性状，得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现，这些蛋白质只是适应生物自身的需要，而对它们进行产业化开发往往不合意，需要加以改造。一、蛋白质工程崛起的缘由1、基因工程的应用（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

。2、天然蛋白质的不足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、蛋白质工程的目的生产符合人类生产和生活的需要的

。基因蛋白质性状蛋白质进化结构和功能生存蛋白质二、蛋白质工程的基本原理1、目标：根据人们对

功能的特定需求，对蛋白质的

进行分子设计。2、原理：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

序列。蛋白质结构修饰合成预期的蛋白质氨基酸脱氧核苷酸对天然蛋白质进行改造，你认为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？蛋白质工程的流程基因DNA氨基酸序列多肽链蛋白质三维结构预期功能生物功能mRNA转录翻译折叠DNA合成分子设计蛋白质工程原理天然蛋白质的合成途径：基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能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应的脱氧核苷酸序列酸蛋白质工程的途径：蛋白质工程的概念基础:蛋白质工程的实质：途径:目标:蛋白质的结构和功能基因修饰或基因合成改造或制造新的蛋白质，满足人类的生产或生活的需要是对编码蛋白质的基因进行改造二、蛋白质工程的基本原理活动2：对照P27蛋白质工程流程图，说出主要步骤。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结构和三维晶体结构;（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。活动3：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。（一）蛋白质的分子设计与改造蛋白质工程首先是以蛋白质的结构为基础，通过蛋白质的一级结构、晶体结构和溶液构象的研究，积累了成千上万蛋白质一级结构和高级结构的数据资料，并编制成系统的数据库，得以从中找出蛋白质分子间的进化关系、一级结构和高级结构的关系、结构与功能的关系方面的规律。

蛋白质作为生物大分子是生物化学和分子生物学的研究重点，大量蛋白质被分离纯化，测定了它们的结构、性质和生物学作用。分子生物学有关基因组的研究，也可以用以推测出一些未知蛋白质的结构与功能。采用定位诱变的方法，可以对编码蛋白质的基因进行核苷酸密码子的插入、删除、置换和改组，其结果为分子改造提供新的设计方案。现有的蛋白质是生物长期进化的结果，蛋白质工程则是对生物进化的模拟，按照蛋白质形成的规律，改造蛋白质或构建新的蛋白质。蛋白质的改造通常需要先经周密的分子设计，然后依赖基因工程获得突变型蛋白质，以检验其是否达到了预期的效果。如果改造的结果不理想，还需要从新设计再进行改造，往往经历多次实践摸索才能达到改进蛋白质性能的预定目标。基因定点诱变技术的示意图基因定点诱变技术的理解(苏教版)项目内容条件原料酶引物能量ＡＴＰ操作方法ＰＣＲ法结果适应范围后代中半数为诱变的ＤＮＡ分子脱氧核苷酸ＤＮＡ聚合酶和ＤＮＡ连接酶含突变顺序的ＤＮＡ分子片段空间结构完全清楚的蛋白质思考：基因定点诱变技术与基因突变的比较比较基因定点诱变基因突变相同点发生的过程结果不同点场所手段方向DNA复制过程中产生新基因，从而产生新性状生物体外生物体内定向改造不定向性PCR技术物理化学方法（二）蛋白质改造工程举例1．水蛭素改造水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要