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1、目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由1.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,后者可以产生它本不能产生的蛋白质,进而表现出新的性状。2.蛋白质工程的崛起。(1)理论和技术条件:分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。(2)基因工程存在不足:原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。(3)天然蛋白质存在不足:天然蛋白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。(4)实例。延长干扰素保存时间:体外很难保存 体外可以保存半年提高玉米赖氨酸含量:改造后玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。目标导航预
2、习导引一二你知道人类蛋白质组计划吗?我国科学家承担了什么任务?它与蛋白质工程有什么关系?提示人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后,生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年,国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后,该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动:一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”;另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”,由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划,由我国贺福初院士牵头,这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划,总部设在北京。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质,为
3、重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。目标导航预习导引一二二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理1.蛋白质工程的目标:根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计。2.蛋白质工程的基本原理:由于基因决定蛋白质,因此可以通过基因修饰或基因合成来完成对蛋白质结构的设计改造。3.蛋白质工程技术流程:预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列进行基因修饰或基因合成转录、翻译结构改造的或新的蛋白质。目标导航预习导引一二4.蛋白质工程的概念:指以蛋白质分子的结
4、构规律及其与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。也就是说,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,是包含多学科的综合科技工程领域。5.蛋白质工程的进展和前景(1)前景诱人:通过对胰岛素的改造,使其成为速效型药品;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。(2)难度很大:主要是目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够,要设计出更加符合人类需要的蛋白质需要经过艰辛的探索。目标导航预习导引一二(1)蛋白质工程与基因工程相比有什么优越性?提示蛋白质工程可以生产出自然界
5、中不存在的蛋白质。(2)由蛋白质工程所得到的基因,与基因突变所产生的基因相比,有何不同?提示前者是人工合成的或对原有基因进行修饰的产物,因此具有定向性;后者具有不定向性。知识精要典题例解迁移应用蛋白质工程蛋白质工程1.蛋白质工程的操作流程(如图)2.蛋白质工程的实施方法方法一:通过改变蛋白质肽链中的个别氨基酸或一段氨基酸序列可以实现对蛋白质的改造。方法二:改变蛋白质肽链中个别氨基酸时,通常采用定点诱变技术,从而获得人类所需要的目的蛋白质。知识精要典题例解迁移应用知识精要典题例解迁移应用【例题】下列关于蛋白质工程的说法,错误的是()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
6、.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.蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D.蛋白质工程与基因工程密不可分,又被称为第二代基因工程解析由于基因决定蛋白质,因此,要对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过改造基因的结构来完成,这种操作既简单,又能够遗传;而不是直接对蛋白质分子进行操作。答案B知识精要典题例解迁移应用知识精要典题例解迁移应用下列有关蛋白质工程的基本流程,正确的是()蛋白质分子结构设计DNA合成预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A.B.C.D.解析蛋白质工程的流程是逆基因表达的顺序进行的,首先预期蛋白质功能,然后再分析
7、出蛋白质的分子结构从而得出氨基酸的序列,再推出基因中的脱氧核苷酸序列,最后进行人工DNA合成。答案C知识精要典题例解迁移应用蛋白质工程与基因工程的比较 知识精要典题例解迁移应用知识精要典题例解迁移应用1.误以为蛋白质工程不进行基因工程操作,仅仅是对蛋白质进行改造。任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因即对蛋白质进行了改造,而且改造过的蛋白质可以遗传下去。蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。改造后的基因需要表达出相应的蛋白质,同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。所以说,蛋白质工程是第二代基因工程。【例1】关于蛋白质工程,说法错误的是()A.蛋白质工程和基因工程的目的是获得
8、人类需要的蛋白质,所以二者没有区别B.通过蛋白质工程改造后的蛋白质不是天然的蛋白质C.蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质D.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答案A2.不能正确区分基因工程和蛋白质工程。蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而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生产和生活需求。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,体现人类所需的性状,或者获取所需的产品,原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。因此,判断基因工程还是蛋白质工程主要看是否对基因进行改造。【例2】下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是()A.基因工程需对基因进行操作,蛋白质工程需对蛋白质进行操作B.基因工程合成天然存在的基因,蛋白质工程合成天然存在的蛋白质C.基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作D.蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程解析基因工程和蛋白质工程都是对基因进行分子水平操作,基因工程合成的是自然界中存在的蛋白质,蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质。蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程。所以D正确。答案D
