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1、白质工程崛起的缘由二、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的进展和前景一、蛋白质工程崛起的缘由思考：如果想让某一个生物的基因 在另外一个生物体内表达，常用的 方法有哪些？1、在种内可以用什么方法？杂交育种2、在种间可以用什么方法?基因工程育种*基因工程的实质将一种生物的赛因_转移到另一种生物体内，后者产生它本不能产生的蛋白凰L,进而表现岀新的性火o顾总结基因工程的丰硕成果提高植物的抗虫、抗病.抗逆性 改良植物的品质动物方面提高诵物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物用转基因动物作器官移植的供体研制药物 基因治疗基因工程的局限性:基因工程在原则上只能生产自 然界已存在的蛋白质。这些蛋白
2、质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。干扰素是由动物体内的效应T细胞产生的一种糖蛋白,几乎能抵抗所有病毒引起的感染。同时，在治疗癌症方面也有十分可观的疗效。但是干扰素在体外保存相当困难。0八问题2:玉米中赖氨酸的含量比较低 赖氨酸的合成机理：负反馈调节酸天冬氨酸激酶二氢毗呢二竣酸合成酶前体物质沪気题3:在已研究过的几干种酶中,只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高,在这种条件下,大多数酶会很快
3、变性失活。延长干扰素的体外保存时间瞬玉米中赖氨酸的含量瘟高工业生产中蛋白质类酶的稳定性这些在科学研究和工业生产中亟待解 决的难题均无法通过基因工程来完成。于 是新一轮的探索拉开了序幕，人们开始着 眼于对现有蛋白质的改造，以及制造目前 从天然蛋白质中找不到的蛋白质。就这样, 蛋白质工程应运而生，并迅速崛起。天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）二氢毗呢二竣酸合成酶（104位的天冬酰胺）干扰杂（半胱氨酸）且造一 干扰素（丝氨酸） 体外很难保存体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量可提高25倍改造天冬氨酸激酶（异亮氨酸）改造-二氢毗噪二瘦酸合成 酶（异亮氨酸）目前科学家尝试通过对蛋白质
4、结构的改造，来延长酶的半衰期， 提咼酶的热稳定性，延长药用蛋白 的保存期，抵御由于重要氨基酸氧 化引起的活性丧失等，取得了一定 的进展。蛋白质工程的基本原理1 v蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白 质的分子结构进行分子设计。P26：对天然蛋白质进行改造，你认为应该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？为什么？需要通过对基因的操作来实现。2、跌然蛋白质的合成过程：遵循乍心法则,如图：鲁A（基因）如 mRN A肽链戈A具有空间结构的蛋白质- 农达生物豁有的功能或性状 结论：蛋白质的功能是由蛋白质的统构_决定的， 蛋白质的结构是由DNA （基因）决定的。3、H
5、白质工程流程饭白IfixwDNAmRNA分了没It氯孙M列折金展白敝 Y仗期功魁 Jt空构 勺物功储从预期的蛋白质功能出发【计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列 找到相应的脱氧核昔酸序列起点(基因)P27丙氨酸：色氨酸：赖氨酸：GCU、GCC. GCA、GCGUGGAAA、AAG将找到的基因导入受体细胞表达:某多肽链的一段氨基酸序列是： 氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯 丙氨酸甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：UUUx UUC(1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核昔酸序列?首先应该根据密码子推出mRNA序列：GCU （或C或A或G） UGGAAA （或G） AUGUUU （或C）再根据碱基互补配对规
6、律推出脱氧核昔酸序 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） ?可以通过人工合成或从基因文库获取;通过基因的定点诱变技术来改变。总结:蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与 生物功能的关系作为基础,通过基因修怖或基因 合成,对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋 白质，以满足人类对生产和生活的需求。原理:前提：了解蛋白质的结构和功能 由预期的蛋白质找到相对应的基因 目的：定向改造或制造蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求能不能根据人类需要的蛋白质 的结构设计相应的基因，
7、导入合 适的细菌中，让细菌生产人类所需 要的蛋白质食品呢？理论上是可行的，但目前还没 有真正成功的例子。K蛋白质工程的进展：(1)对胰岛素的改造Ill天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和 六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从 而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这 是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用 蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚 合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素 已通过临床实验。 (2)人鼠嵌合抗体 根据预期的嵌合抗体功能,设计嵌合抗体的结构, 最终必须对基因进行操作：从鼠杂交瘤细胞中获得可 变区特定基因然后与人的抗体恒定区基因连接颐于微电子方面生物和材料
8、科学家正积极探索将蛋白质 工程应用于微电子方面。用蛋白质工程方法 制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效 率高的特点，因此有极为广阔的发展前景。4 2、蛋白质工程的现状蛋白质r.程h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 依赖于正确的高级结构，而科学家目前对 大多数蛋白质的高级结构了解很少，要设计出更加符合人类需要的蛋白质还需要经过艰辛的探索。阳、蛋白质工程的前景:IMJJ UHH丄一一 比较基因工程和蛋白质工程加目基因工程蛋白质工程相同点都要改造，都属于水平产生新的产生的蛋白质联系工程以工程为基础, 是工程的应用和延伸启动时间2001年成立1990年正式启动主要内容“肝脏
9、蛋白质”和“血 浆蛋白质”的研究测定人类基因组24条 染色体上全部DNA序列参加国家16个国家，80多个实验 室6个国家，中国是唯一 的发展中国家我国承 担任务牵头执行“人类肝脏蛋 白质组计划”承担1%的测序工作意义揭示并确认肝脏（血浆） 蛋白质为重大疾病预防. 诊断.治疗以及新 药研发提供科学基础； 推动支持蛋白质工程遗传病的诊断和治疗； 揭示基因表达的机理基因组计划疋厶疋如44- 41基因工程和蛋白质工程（续）基因工程蛋白质工程操作起点目的基因实质实现基因的异体 表达生产自然界已存在 的蛋白质预期的蛋白质功能 定向改造或生产人 类所需要的蛋白质 生产自然界没有的 蛋白质结果蛋白质工程的本质
10、是通过改造基因进而形成自然界不存 在的蛋白质，所以被形象地称为第二代基因工程；（2）基因工程是蛋白质工程的关键技术；申质组计划和人类基因组计划的比较随堂练习:A.一一一C.一一一蛋白质工程的说法，错误的是（B） A蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构， 使之更加符合人类需要B 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直 接进行操作，定向改变分子的结构C蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新 型蛋白质分子D蛋白质工程与基因工程密不可分9又称为第 二代基因工程讦蟄白质工程的基本流程正确的是 谡计蛋白质分子结构DNA合成预期蛋白质功能据氨基酸序列推出脱氧核昔酸序列3.下*于蛋白质工程应用的叙述，不正确的是CA. 蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳 定性B. 通过蛋白质工程可以改变董白质的活性C. 利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人 的胰岛素D. 蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合 成速效型胰岛素制剂許头I I ij4稣工程与基因工程相比，其突出特点是（B）A 基因工程原则上能生产任何蛋白质B蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第 三代基因工程
