1.4蛋白质工程的崛起(新).

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1、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。严e；一、蛋白质工程崛起的缘由阅读P26第二段思考：科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸 的产量上面临什么样的问题？如何解决 这些问题？蛋白质功能不能满足需求.解决：改变蛋白质的结构:改造方案:干扰素（半胱氨酸）II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天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）二氢毗噪二竣酸合成酶（104位的天冬酰胺）改造玉米中赖氨酸含量可提高数倍天冬氨酸激酶（异亮氨酸）改造二氢毗呢二竣酸合成酶（异亮氨酸）问题

2、：如何对天然蛋白质的结构进行改造?（你认为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？能否说出你的理由？） 答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对 天然蛋白质改造，主要原因如下：(1) 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。如果对蛋白质 直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白 质分子还是无法遗传的。(基因改造一可遗传；,蛋白质改造一不可遗传)|(2) 对基因进行改造比对蛋白质直接改造要 容易操作，难度要小得多。二、蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能 = 设计预期的蛋白质结构c推测应有的氨基酸序列蛋白质工程的途径中心法则

3、的逆推找到相应的脱氧核昔酸序列(得到相应目的基因)=基因工程操作程序= 得到符合人们需求的蛋白质基因氨基酸序列蛋白质7页期功能DNA*mRNA，多肽链=维结构.上生物功能转录翻译折叠II分子设计结构决定功能中心法则DNA合成某多肽链的一段氨基酸序列是:-丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸丙氨酸：GCU、GCC. GCA、GCG色氨酸：UGG赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：UUU、UUC讨论：1、请写出决定这一段肽链的mRNA片段和基因片段 的核昔酸序列。2. 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合应或改造目的基因（DNA） ?I（1） mRNA序列为:GCU （或C或A或G）

4、UGGAAA （或G） AUGUUU （或C） 脱氧核苜酸序列：CGA （或G或T或C） ACCTTT （或C） TACAAA （或G）（2）确定目的基因的碱基序勿后，通过人工合成的方法或从基因库中获取，或者就可以根据入类的需要改造它（可以通过定点突变）。4、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 满足人类对生产和生活的需求。前提廿解膏由质的修构如功催途径/实质：故al基曲（基曲修饰戎基曲令嚴丿足人类的产活雷疝目的：走向故al戎制建舍新的養由庚，講il5、基因工程与蛋白质工程的区

5、别基因工程蛋白质工程实质将目的基因从供体转移到受体细胞， 并在受体细胞中表 达（基因重组）通过改造基因.可以定向改造天然蛋白质，甚至创造自 然界不存在的蛋白质结果只能生产自然界 已存在的蛋白质能生产自然界 不存在的蛋白质联系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|I3计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的OT 而也正是因为，我们对蛋白质的结构和功能之间的对应关 系掌握的非常少，所以导致我们从蛋白质的预

6、期功能出发 时，不能一步到位的设计好蛋白质的结构和氨基酸序列,而只能设计一系列的候选的蛋白质结构，最终再从得到的 蛋白质中去筛选出符合我们要求的蛋白质。预期蛋 白质功 能设计一系 列预期的 蛋白质结A各个相应 的氨基酸序列;（设计一系列的模 拟肽）找到相 应的脱 氧核昔 酸序列 （得到一匕 系列相 应的候 选目的W 基因）基因 工程 操作得到许多 的蛋白质;=筛选出符 合人们需 求的蛋白 质确式三、蛋白质工程的进展和前景1.进展:（1）对胰岛素的改造，使其成为速效型药品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

7、岛素卩23卩28氨基酸残基结构所致。利用蛋 白质工程扌术改变这些残基，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. 舗过临床实盛。JI（2）水蛭素改造水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂,它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水 蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基 础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案， 将47位的Asn （天冬酰胺）变成Lys （赖氨酸），使其与分子内第4或第5位Thr （苏氨酸）间形成氢键 来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高抗礙 血效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检 验抗血

8、栓形成的效果，提高20倍。2、前景诱人:探索将蛋白质工程应用于微电子方面。用蛋白质工程制造的电子元件具有体积小、 耗电少和效率高的特点。3、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。|P28思考探究你知道酶工程吗?绝大多数酶都是蛋白质,酶工程和蛋白质工程有什么区别?酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助 工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境 保护等方面的一门科学技术。（如加酶洗衣粉）通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没 有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的 分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分

9、利用，7 而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的 改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应 用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。随堂练习i.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是d :A氨基酸结构B蛋白质空间结构C.肽链结构D基因结构2、蛋白质工程的基本流程正确的是（C）蛋白质分子结构设计 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A TTTC B TT D T3、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是A. 都是分子水平上的操作B. 基因工程就是改造基因的分子结构C. 蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构D. 基因工程能产生自然界根本不存在的基因, 蛋白质工程能产生自然界已存在的蛋白质4、关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（DA是生物在长期进化过程中形成的B. 它们的结构和功能符合特定物种生存的需要C. 构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种D. 一定完全符合人类生产和生活的需要5、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法 不正确的是（）A. 科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为 速效药品B. 生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面C. 蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用D. 蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前 成功的例子不多,.