蛋白質(zhì)工程的崛起

蛛絲蛋白閱讀P26.

回答:為什么要進(jìn)行蛋白質(zhì)工程?

我們已經(jīng)掌握了基因工程，它能夠定向的改變生物的性狀，為什么還要去研究蛋白質(zhì)工程，難道基因工程有什么不足之處？一.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.基因工程的實質(zhì):

將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的

，進(jìn)而表現(xiàn)出

?；虻鞍踪|(zhì)新性狀2.基因工程的不足:在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的

。蛋白質(zhì)即天然蛋白質(zhì)

3.天然蛋白質(zhì)的不足:

天然蛋白質(zhì)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(chǎn)和生活的需要。進(jìn)化結(jié)構(gòu)和功能生存4.蛋白質(zhì)工程的目的:生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活需要的

。蛋白質(zhì)天然蛋白質(zhì)的不足的實例: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）改造改造天冬氨酸激酶(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)倍許多工業(yè)用酶是在改變天然酶的特性后，才使之適應(yīng)生產(chǎn)和使用需要的。實例1:實例2:思考:對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？

應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：(1)任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。(2)對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。二.蛋白質(zhì)工程的基本原理資料：干擾素是抗病毒的特效藥，可用于醫(yī)學(xué)治療。傳統(tǒng)的方法是從人血液的白細(xì)胞中提取。每300L血液中提取1mg。用傳統(tǒng)的方法獲取人的干擾素有何缺陷？科技探索之路探究一：如何能大量生產(chǎn)純度較高的人的干擾素？（請同學(xué)們設(shè)計出具體方案）新的問題：干擾素在體外很難保存提示：經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將其中第17位的半胱氨酸變成絲氨酸，則可在-70℃保存半年。探究二：如何在體外大量生產(chǎn)易保存的干擾素？科技探索之路蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序列多肽鏈基因DNA預(yù)期功能DNA合成分子設(shè)計mRNA蛋白質(zhì)工程流程圖蛋白質(zhì)工程的基本原理二.蛋白質(zhì)工程的基本原理

從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，到找到相對應(yīng)的

，即

的逆推。(2)原理:基因中心法則(3)途徑:預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計

→推測應(yīng)有的

序列→找到對應(yīng)的

序列預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸脫氧核苷酸生產(chǎn)出自然界從來沒有過的蛋白質(zhì)。(4)最終結(jié)果:蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序列多肽鏈基因DNA預(yù)期功能DNA合成分子設(shè)計mRNA生物功能轉(zhuǎn)錄翻譯折疊(5)蛋白質(zhì)工程的流程（與天然蛋白合區(qū)別）

蛋白質(zhì)的功能是DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA，所以蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推。主要是目前科學(xué)家對大多數(shù)蛋白質(zhì)

的了解還很不夠。三.蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景(1)前景誘人:采用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有

、

和

的特點；通過對胰島素的改造，使其成為

藥品。體積小耗電少速效型(2)難度很大:效率高高級結(jié)構(gòu)基因工程是遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)→折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。思考與探究

:P282.蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？3.你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋白質(zhì)工程有什么區(qū)別？

酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學(xué)的手段，應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護(hù)等方面的一門科學(xué)技術(shù)。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點則在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會應(yīng)用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。項目基因工程蛋白質(zhì)工程操作起點操作核心過程目標(biāo)（實質(zhì)）結(jié)果聯(lián)系目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基因表達(dá)載體基因獲取目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測與表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測氨基酸序列→推測核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因的修飾或基因的合成。生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較小結(jié)：1.關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，下列說法不正確的是（）A.是生物在長期進(jìn)化過程中形成的B.它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要C.構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有20種D.一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要D當(dāng)堂訓(xùn)練

2.蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對象是（）Ａ.氨基酸結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)

C.肽鏈結(jié)構(gòu)D.基因結(jié)構(gòu)D3.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是（）

A.蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的需要

B.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)

C.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子

D.蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程B4、蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)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(zhì)D.可合成天然不存在蛋白質(zhì)D5.科學(xué)家將β-干擾素基因進(jìn)行定點突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第17位的半胱氨酸變成絲氨酸，結(jié)果大大提高了β-干擾素的抗病活性，并且提高了儲存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為A．基因工程B．蛋白質(zhì)工程

C．基因突變D．細(xì)胞工程B6、以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（）A、蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ)B、蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸C、蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì)

A7、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計②DNA合成③預(yù)期蛋白質(zhì)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．③④①②C8、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和應(yīng)用，下列說法不正確的是（）A.科學(xué)家通過對胰島素的改造，已使其成為速效藥品B.生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C.蛋白質(zhì)工程技術(shù)已經(jīng)非常成熟，目前正被大力推廣應(yīng)用D.蛋白質(zhì)工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多C9、人們發(fā)現(xiàn)蛛絲蛋白比蠶絲蛋白更細(xì)，但強(qiáng)度卻更大，于是有人試圖通過破解蛛絲