蛋白質(zhì)工程的崛起(選修3)

胰島素是治療糖尿病特效藥，天然胰島素使用過程效果并不佳，究其原因，天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進入血液時間，而且進入血液的胰島素又會不斷被分解，因此患者無法維持相對穩(wěn)定的胰島素濃度，使其療效降低。科學家通過設(shè)計和定點誘變，將胰島素分子上的2個氨基酸加以改變，使胰島素既保持了天然胰島素分子的主要構(gòu)象，又能解聚成單，大大提高了胰島素進入血液的速度。目前，該速效胰島素已通過臨床實驗。資料1、資料中的天然胰島素和速效胰島素結(jié)構(gòu)是否完全一樣？2、你認為速效胰島素功能與天然胰島素一樣的原因是什么？3、經(jīng)過改造和設(shè)計的速效胰島素是否由傳統(tǒng)基因工程而來？探究討論基因工程原理：中心法則基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊1.4蛋白質(zhì)工程的崛起提問：什么是蛋白質(zhì)工程？蛋白質(zhì)工程崛起的緣由？蛋白質(zhì)工程的流程是怎樣的？1、基因工程的應(yīng)用（1）基因工程的實質(zhì)：將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的

，進而表現(xiàn)出新的

。（2）基因工程的不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的

。2、天然蛋白質(zhì)的不足天然蛋白質(zhì)是生物在長期

過程中形成的，它們的

符合特定物種

的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。3、蛋白質(zhì)工程的目的生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的

。蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因蛋白質(zhì)性狀蛋白質(zhì)進化結(jié)構(gòu)和功能生存蛋白質(zhì)應(yīng)用實例：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(zhì)工程是應(yīng)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。在操作時是直接改造蛋白質(zhì)還是改造與之對應(yīng)的基因？對天然蛋白質(zhì)進行改造，你認為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？答：應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：（1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。（2）對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。旁欄思考題蛋白質(zhì)工程的概念是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程基本思路：生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能DNA合成分子設(shè)計蛋白質(zhì)工程流程圖工程改造的實質(zhì)對象：基因由預(yù)期的蛋白質(zhì)找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列討論課本27頁【討論】答：（1）每種氨基酸都有對應(yīng)的三聯(lián)密碼子，只要查一下遺傳密碼子表，就可以將上述氨基酸序列的編碼序列查出來。但是由于上述氨基酸序列中有幾個氨基酸是由多個三聯(lián)密碼子編碼，因此其堿基排列組合起來就比較復(fù)雜，至少可以排列出16種，可以根據(jù)學過的排列組合知識自己排列一下。首先應(yīng)該根據(jù)三聯(lián)密碼子推出mRNA序列為GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根據(jù)堿基互補配對規(guī)律推出脫氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。（2）確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。蛋白質(zhì)工程的進展和前景1、前景誘人：如用此技術(shù)制成的

，具有