蛋白質(zhì)工程的崛起(自學(xué))

本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：①.通過(guò)分析基因工程的不足，理解蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。②.學(xué)習(xí)并理解蛋白質(zhì)工程的基本原理。③.結(jié)合實(shí)例了解蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展及前景。東安一中生物組蔣春苗1.4蛋白質(zhì)工程的崛起思考如何讓一種生物的性狀在另外一種生物中表達(dá)？種內(nèi)種間雜交育種基因工程

天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要。新的問(wèn)題實(shí)例1：干擾素的保存天然的干擾素在體外保存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，那么在-70℃的條件下，可以保存半年。玉米中賴(lài)氨酸含量比較低，原因是賴(lài)氨酸濃度達(dá)到一定時(shí)會(huì)抑制賴(lài)氨酸合成過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵酶—天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，所以賴(lài)氨酸含量很難提高。實(shí)例2:提高玉米賴(lài)氨酸含量玉米中賴(lài)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(lài)氨酸含量可提高數(shù)倍改造改造何謂蛋白質(zhì)工程？

1983年美國(guó)科學(xué)家Ulmer首先提出蛋白質(zhì)工程，它是指按照特定的需要，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)和改造的工程。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本身不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而表現(xiàn)出新的性狀。基因工程的不足：只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì)?；蚬こ桃?、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由天然蛋白質(zhì)的不足：是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要。蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程二、蛋白質(zhì)工程的基本原理中心法則回顧DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序列多肽鏈基因DNAmRNA生物功能轉(zhuǎn)錄翻譯折疊蛋白質(zhì)的合成過(guò)程蛋白質(zhì)工程的流程基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計(jì)天然蛋白質(zhì)的合成途徑：基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列酸蛋白質(zhì)工程的途徑：二、蛋白質(zhì)工程的基本原理討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：

……—丙氨酸—色氨酸—賴(lài)氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：

……—丙氨酸—色氨酸—賴(lài)氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫(xiě)出來(lái)。mRNA序列為：

GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）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，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類(lèi)的需要改造它，通過(guò)人工合成的方法或從基因庫(kù)中獲取。

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(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(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程的概念二、蛋白質(zhì)工程的基本原理預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)

→推測(cè)應(yīng)有的

序列→找到對(duì)應(yīng)的

序列。根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)

的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的

進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。小結(jié)：蛋白質(zhì)工程結(jié)構(gòu)預(yù)期的蛋白質(zhì)氨基酸脫氧核苷酸功能改造基因(基因

或基因

)。原理目的途徑修飾合成蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：是對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景進(jìn)展前景胰島素速效型藥品

制作電子元件應(yīng)用于微電子方面：具有

、耗電少和

的特點(diǎn)體積小效率高蛋白質(zhì)工程現(xiàn)狀蛋白質(zhì)工程目前的現(xiàn)狀：成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮其功能需要依賴(lài)于正確的空間結(jié)構(gòu)，而科學(xué)家目前對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)了解很少。項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作起點(diǎn)操作核心過(guò)程目標(biāo)結(jié)果聯(lián)系目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基因表達(dá)載體基因獲取目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)氨基酸序列→推測(cè)核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型或產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來(lái)的第二代基因工程。生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)課堂小結(jié)比較基因工程和蛋白質(zhì)工程1.蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是（）A.氨基酸結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C.肽鏈結(jié)構(gòu)

D.基因結(jié)構(gòu)D2.科學(xué)家將β干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高β-干擾素的抗病性活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為