14 蛋白質工程的崛起20122

1、1.4 蛋白質工程的崛起轉錄DNARNA翻譯肽鏈復制復制折疊等具有空間結構的蛋白質表達生物特有的功能或性狀天然蛋白質的合成過程遵循中心法那么，并需經(jīng)過高級空間結構的轉變蛋白質工程崛起的緣由滿足人類生產和生活的需要例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶352位的蘇氨酸二氫吡啶二羧酸合成酶104位的天冬酰胺天冬氨酸激酶異亮氨酸二氫吡啶二羧酸合成酶異亮氨酸玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍改造改造蛋白質工程就是為了生產出符合人類生產和生活需要的蛋白質，甚至是自然界不存在的蛋白質。 蛋白質工程 以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎

2、，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。一、蛋白質工程的崛起二、蛋白質工程的基本原理1、目標： 根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。討論1：蛋白質工程的目標是什么？討論2.對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？答：毫無疑問應該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質改造，主要原因如下：1任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質分子還是無法遺傳的。2對基因進行改造

3、比對蛋白質直接改造要容易操作，難度要小得多。蛋白質的結構蛋白質的一級結構 蛋白質的結構蛋白質的二級結構 蛋白質的結構胰島素的三級結構蛋白質的結構血紅蛋白質的四級結構 血紅蛋白分子就是由二個由141個氨基酸殘基組成的亞基和二個由146個氨基酸殘基組成的亞基按特定的接觸和排列組成的一個球狀蛋白質分子，每個亞基中各有一個含亞鐵離子的血紅素輔基。 2、蛋白質工程的原理：基因改造3、基本途徑：從預期的蛋白質功能出發(fā)設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列基因 蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程。 人類蛋白質組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學乃至自然科學

4、領域中的一項重大的科學命題。2001年，國際人類蛋白質組組織宣告成立。2003年，該組織正是提出啟動兩項重大國際合作行為： 一項為哪一項由中國科學家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質組計劃，它的科學目標是揭示并確認肝臟的蛋白質，為重大肝病預防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破提供重要的科學基礎。另一項為哪一項以美國科學家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質組計劃。人類蛋白質組計劃的深入研究將是對蛋白質工程的有力推動和理論支持。討論3：你知道人類蛋白質組計劃嗎？它與蛋白質工程有什么關系？我國科學家承擔了什么任務？ 異想天開 能不能根據(jù)人類需要的蛋白質的結構，設計相應的基因，導入合適的細菌中，讓細菌生產人類所需要的蛋白質

5、食品呢？ 理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子。一些報道利用細菌生產人類需要的蛋白質往往都是自然界已經(jīng)存在的蛋白質，并非完全是人工設計出來而自然不存在的蛋白質。主要原因是蛋白質的高級結構非常復雜，人類對蛋白質的高級結構和在生物體內如何行使功能知之甚少，很難設計出一個嶄新而又具有生命功能作用的蛋白質，而且一個嶄新的蛋白質會帶來什么危害也是人們所擔心的。 討論4：蛋白質工程操作思路與基因工程有什么不同？基因工程遵循中心法那么，從DNAmRNA 蛋白質折疊產生功能，基本上是生產出自然界已有的蛋白質。蛋白質工程是按照以下思路進行的：確定蛋白質的功能蛋白質應用的高級結構蛋白質應具備的折疊狀態(tài)應有的氨

6、基酸序列應有的堿基序列，可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質。三、蛋白質工程的進展和前景討論4.研究蛋白質工程，有成功的例子嗎？有，科學家通過對胰島素的改造，已使其成為速效性藥品。討論5.研究蛋白質工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多，為什么？主要是因為蛋白質發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級結構，這種高級結構十分復雜，而目前科學家對大多數(shù)蛋白質的高級結構的了解還很不夠，要設計出更加符合人類需要的蛋白質還需經(jīng)過艱辛的探索。討論5.蛋白質工程的前景如何？生物和材料科學家正積極探索將蛋白質工程應用于微電子方面。用蛋白質工程方法制成的電子元件，具有體積小、耗電少和效率高的特點，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。

7、 項目 蛋白質工程基因工程 操作方法結 果 操作對象操作流程區(qū)別聯(lián)系基因的改造、合成基因的剪切拼接、導入獲得自然界未有的蛋白質所得到的蛋白質是自然界存在的基因蛋白質工程獲得目的基因后，需要進行基因工程的操作來獲得預期蛋白質探究：你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白質，酶工程與蛋白質工程有什么區(qū)別？ 酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學的手段，應用于生產、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護等方面的一門科學技術。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產和應用兩方面組成的。酶工程的應用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。 通常所說的酶工程是用工程菌生產酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設計酶的分子結構，然

8、后由酶的分子結構來確定相應基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質工程的重點那么在于對已存在的蛋白質分子的改造。當然，隨著蛋白質工程的發(fā)展，其成果也會應用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質工程的一部分。 1 關于生物體內存在的天然蛋白質，以下說法不正確的選項是 A是生物在長期進化過程中形成的B它們的結構和功能符合特定物種生存的需要C構成天然蛋白質的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有20種D一定完全符合人類生產和生活的需要練習檢測D2蛋白質工程中直接需要進行操作的對象是 氨基酸結構 B蛋白質空間結構 C肽鏈結構 D基因結構 3以下關于蛋白質工程的說法錯誤的選項是A蛋白質工程能定向改造蛋白質分子的結構，使之更加符合人類的需要B蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構C蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子D蛋白質工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程4、蛋白質工程的基本流程正確的選項是蛋白質分子結構設計DNA合成 預期蛋白質功能根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列 A B C D5、蛋白質工程是在基因工程基礎上，延伸出來的第二代基因工程，其結果產生的蛋白質是A氨基酸種類增多 B氨基酸種類減少C仍為天然存在蛋白質 D可合成