蛋白質工程的崛起(選修3)

胰島素是治療糖尿病特效藥，天然胰島素使用過程效果并不佳，究其原因，天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進入血液時間，而且進入血液的胰島素又會不斷被分解，因此患者無法維持相對穩(wěn)定的胰島素濃度，使其療效降低。科學家通過設計和定點誘變，將胰島素分子上的2個氨基酸加以改變，使胰島素既保持了天然胰島素分子的主要構象，又能解聚成單，大大提高了胰島素進入血液的速度。目前，該速效胰島素已通過臨床實驗。資料1、資料中的天然胰島素和速效胰島素結構是否完全一樣？2、你認為速效胰島素功能與天然胰島素一樣的原因是什么？3、經(jīng)過改造和設計的速效胰島素是否由傳統(tǒng)基因工程而來？探究討論基因工程原理：中心法則基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質三維結構生物功能mRNA轉錄翻譯折疊1.4蛋白質工程的崛起提問：什么是蛋白質工程？蛋白質工程崛起的緣由？蛋白質工程的流程是怎樣的？1、基因工程的應用（1）基因工程的實質：將一種生物的

轉移到另一種生物體內，使后者產生本不能產生的

，進而表現(xiàn)出新的

。（2）基因工程的不足：在原則上只能生產自然界已存在的

。2、天然蛋白質的不足天然蛋白質是生物在長期

過程中形成的，它們的

符合特定物種

的需要，卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。3、蛋白質工程的目的生產符合人類生產和生活的需要的

。蛋白質工程崛起的緣由基因蛋白質性狀蛋白質進化結構和功能生存蛋白質應用實例：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴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）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍改造改造蛋白質工程是應人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。在操作時是直接改造蛋白質還是改造與之對應的基因？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：應該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質改造，主要原因如下：（1）任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質分子還是無法遺傳的。（2）對基因進行改造比對蛋白質直接改造要容易操作，難度要小得多。旁欄思考題蛋白質工程的概念是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其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，以滿足人類的生產和生活的需求。蛋白質工程基本思路：生物功能mRNA轉錄翻譯折疊基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質三維結構預期功能DNA合成分子設計蛋白質工程流程圖工程改造的實質對象：基因由預期的蛋白質找到對應的脫氧核苷酸序列討論課本27頁【討論】答：（1）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，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）。（2）確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。蛋白質工程的進展和前景1、前景誘人：如用此技術制成的

，具有