第三節(jié)蛋白質工程的崛起

蛋白質工程的崛起基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質，這些天然蛋白質是生物在長期進化過程中形成的，它們的結構和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。一、蛋白質工程崛起的緣由蛋白質工程就是為了生產出符合人類生產和生活需要的蛋白質，甚至是自然界不存在的蛋白質。二、蛋白質工程的概念蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造或制造一種新的蛋白質，以滿足人類對生產和生活的需求。前提：手段：目的：了解蛋白質的結構和功能改造基因（基因修飾或基因合成）定向改造或制造蛋白質

蛋白質的功能是DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質，就要改造DNA，所以蛋白質工程的原理應該是中心法則的逆推。三、蛋白質工程的基本原理基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質三維結構預期功能生物功能mRNA轉錄翻譯折疊DNA合成分子設計討論：1、怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。

某多肽鏈的一段氨基酸序列是：……-丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG色氨酸：UGG賴氨酸：AAA、AAG甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：UUU、UUC每種氨基酸都有對應的三聯(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雜,至少可以排列出16種。同學們可以根據(jù)學過的排列組合知識自己排列一下。首先應該根據(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）?；蚨c誘變技術的常用方法是PCR法。突變點：人工合成的引物上手段：PCR技術（定點突變試劑盒）目的：獲得定點突變的基因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）？可以通過人工合成的方法獲取或基因的定點誘變技術來改變。蛋白質工程的主要步驟通常包括：（1）從生物體中分離純化目的蛋白；（2）測定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射線晶體衍射等手段，盡可能地了解蛋白質的二維重組和三維晶體結構;（4）設計各種處理條件，了解蛋白質的結構變化，包括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響；（5）設計編碼該蛋白的基因改造方案，如定點突變；（6）分離、純化新蛋白，功能檢測后投入實際使用。

蛋白質工程的實質對編碼蛋白質的基因進行改造三、蛋白質工程的進展和前景

蛋白質工程匯集了當代分子生物學等學科的一些前沿領域的最新成就，它把核酸與蛋白質結合、蛋白質空間結構與生物功能結合起來研究。蛋白質工程將蛋白質與酶的研究推進到嶄新的時代，為蛋白質和酶在工業(yè)、農業(yè)和醫(yī)藥方面的應用開拓了誘人的前景。蛋白質工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質的新時期。蛋白質工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因為蛋白質發(fā)揮作用必須依賴于正確的高級結構，這種高級結構十分復雜，而且目前科學家對大多數(shù)蛋白質的高級結構的了解還很不夠，要設計出更加符合人類需要的蛋白質還需要經過艱辛的探索。1、

蛋白質工程中直接需要進行操作的對象是（）Ａ．氨基酸結構

B．蛋白質空間結構

C．肽鏈結構

D．基因結構

練習：Ｄ2、

下列關于蛋白質工程的說法錯誤的是（）A．蛋白質工程能定向改造蛋白質分子的結構，使之更加符合人類的需要B．蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構C．蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子D．蛋白質工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程Ｂ3以下關于蛋白質工程的說法正確的是（）A、蛋白質工程以基因工程為基礎B、蛋白質工程就是酶工程的延伸C、蛋白質工程就是用蛋白酶對蛋白質進行改造D、蛋白質工程只能生產天然的蛋白質

Ａ4蛋白質工程的基本流程正確的是（）①蛋白質分子結構設計②DNA合成③預期蛋白質功能④根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A．①②③④B．④②①③

C．③①④②D．③④①②Ｃ5蛋白質工程是在基因工程基礎上，延伸出來的第二代基因工程，其結果產生的蛋白質是（）A．氨基酸種類增多

B．氨基酸種類減少C．仍為天然存在蛋白質

D．可合成天然不存在蛋白質Ｄ1、你知道人類蛋白質組計劃嗎？它與蛋白質工程有什么關系？我國科學家承擔了什么任務？旁欄思考題人類蛋白質組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學乃至自然領域一項重大的科學命題。2001年，國際人類蛋白質組組織宣告成立。2003年，該組織正式提出啟動了兩項重大國際合作行動：一項是由中國科學家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質組計劃”；另一項是以美國科學家牽頭的“人類血將蛋白質組計劃”，由此拉開了人類蛋白質組計劃的帷幕?！叭祟惛闻K蛋白質組計劃”是國際上第一個人類組織器官的蛋白質組計劃，由我國賀福初院士牽頭，這是中國科學家第一次領銜重大國際科研協(xié)作計劃，總部設在北京。它的科學目標是揭示并確認肝臟的蛋白質，為重大肝病預防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破提供重要的科學基礎。隨后，相繼啟動了由德國、瑞士、英國、加拿大和日本等國牽頭的各類蛋白質組計劃。人類蛋白質組計劃的深入研究將是對蛋白質工程的有力推動和理論支持。2、對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？答：毫無疑問應該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質改