蛋白质工程的崛起(自学)

本节学习目标：①.通过分析基因工程的不足，理解蛋白质工程崛起的缘由。②.学习并理解蛋白质工程的基本原理。③.结合实例了解蛋白质工程的进展及前景。东安一中生物组蒋春苗1.4蛋白质工程的崛起思考如何让一种生物的性状在另外一种生物中表达？种内种间杂交育种基因工程

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。新的问题实例1：干扰素的保存天然的干扰素在体外保存相当困难。如果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。玉米中赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸浓度达到一定时会抑制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，所以赖氨酸含量很难提高。实例2:提高玉米赖氨酸含量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何谓蛋白质工程？

1983年美国科学家Ulmer首先提出蛋白质工程，它是指按照特定的需要，对蛋白质进行分子设计和改造的工程。一、蛋白质工程崛起的缘由基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本身不能产生的蛋白质，从而表现出新的性状。基因工程的不足：只能产生自然界已存在的蛋白质。基因工程一、蛋白质工程崛起的缘由天然蛋白质的不足：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。蛋白质工程的目的：生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质蛋白质工程二、蛋白质工程的基本原理中心法则回顾DNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNAmRNA生物功能转录翻译折叠蛋白质的合成过程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：二、蛋白质工程的基本原理讨论：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—……（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。（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）？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—……（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。mRNA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）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。

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其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，以满足人类的生产和生活的需求。蛋白质工程的概念二、蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能→设计

→推测应有的

序列→找到对应的

序列。根据人们对蛋白质

的特定需求，对蛋白质的

进行分子设计。小结：蛋白质工程结构预期的蛋白质氨基酸脱氧核苷酸功能改造基因(基因

或基因

)。原理目的途径修饰合成蛋白质工程的实质：是对编码蛋白质的基因进行改造。三、蛋白质工程的进展和前景进展前景胰岛素速效型药品

制作电子元件应用于微电子方面：具有

、耗电少和

的特点体积小效率高蛋白质工程现状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少。项目基因工程蛋白质工程操作起点操作核心过程目标结果联系目的基因预期的蛋白质功能基因表达载体基因获取目的基因→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→表达出蛋白质定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或产品定向改造或生产人类所需的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。生产自然界没有的蛋白质课堂小结比较基因工程和蛋白质工程1.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D2.科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为