2023學(xué)年完整公開(kāi)課版蛋白質(zhì)工程

1965年,我國(guó)科學(xué)工作者首次人工合成了結(jié)晶牛胰島素，成為轟動(dòng)世界的大事。人工合成蛋白質(zhì)為人類認(rèn)識(shí)生命、揭示生命奧秘作出了巨大貢獻(xiàn)。20世紀(jì)80年代初,在蛋白質(zhì)晶體學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和分子生物學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的蛋白質(zhì)工程，為認(rèn)識(shí)和改造蛋白質(zhì)提供了強(qiáng)有力的手段。第三節(jié)蛋白質(zhì)工程一、蛋白質(zhì)工程的概念和原理閱讀教材P22頁(yè)第一段并思考下列問(wèn)題：1、什么是蛋白質(zhì)工程？2、為什么蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程？3、蛋白質(zhì)工程一般包括哪些步驟？1、什么是蛋白質(zhì)工程？指通過(guò)物理化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)誘變和重組DNA技術(shù)改造基因，以定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)的技術(shù)。2、為什么蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程？基因工程是蛋白質(zhì)工程中的關(guān)鍵技術(shù)。3、蛋白質(zhì)工程一般包括哪些步驟？結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)基因工程蛋白質(zhì)純化功能分析不斷完善結(jié)構(gòu)分析閱讀教材P22頁(yè)第二段獲得蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)信息，確定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。是實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提條件。測(cè)定三維空間結(jié)構(gòu)X射線晶體衍射法了解構(gòu)象核磁共振法一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸序列）DNA和蛋白質(zhì)測(cè)序技術(shù)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)利用已知的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息構(gòu)建蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)模型?；蚬こ贪ɑ蚍蛛x、誘變、克隆、表達(dá)等，它們是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)。蛋白質(zhì)純化純化蛋白質(zhì)，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行測(cè)定和分析。功能分析分析蛋白質(zhì)的生物學(xué)和化學(xué)特性，為進(jìn)一步預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。應(yīng)用蛋白質(zhì)工程對(duì)蛋白質(zhì)改造的種類：“大改”：指根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)，使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能。閱讀教材P23頁(yè)第一段“中改”：指在蛋白質(zhì)分子中替代某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域?！靶「摹保褐竿ㄟ^(guò)基因工程中的定點(diǎn)誘變技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能?；虻亩c(diǎn)誘變技術(shù)是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)之一。積極思維：在基因水平上是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的改造的？事實(shí)：1、通過(guò)改變蛋白質(zhì)肽鏈中的個(gè)別氨基酸或一段氨基酸序列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的改造。2、改變蛋白質(zhì)肽鏈中的個(gè)別氨基酸時(shí)，通常采用定點(diǎn)誘變技術(shù)，從而獲得人類所需要的目的蛋白質(zhì)。CCCCCG分析：為什么說(shuō)蛋白質(zhì)的定點(diǎn)誘變過(guò)程是在基因水平上對(duì)蛋白質(zhì)的改造呢？閱讀教材P24頁(yè)第1~3自然段，思考以下問(wèn)題：1、目前常用的基因定點(diǎn)誘變技術(shù)的具體操作方法是什么？大體過(guò)程如何？2、如何改造已知空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)？3、如何改造空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)？1、目前常用的基因定點(diǎn)誘變技術(shù)的具體操作方法是什么？大體過(guò)程如何？PCR法人工合成帶有突變點(diǎn)的誘變引物獲得定點(diǎn)突變的基因PCR擴(kuò)增基因工程導(dǎo)入受體細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)出所需蛋白質(zhì)2、如何改造已知空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)？通過(guò)定點(diǎn)誘變技術(shù)在蛋白質(zhì)肽鏈中引入替代氨基酸，從而改變其結(jié)構(gòu)，有目的地改造蛋白質(zhì)的功能。B28脯氨酸——B29賴氨酸B28賴氨酸——B29脯氨酸單體速效胰島素3、如何改造空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)？采用非定點(diǎn)誘變進(jìn)行改造。特點(diǎn)：目的性、針對(duì)性不強(qiáng)，但突變位點(diǎn)多，可能會(huì)產(chǎn)生意想不到的改造效果。二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用閱讀教材P24頁(yè)第4~6自然段，并思考以下問(wèn)題：1、如何提高酶的熱穩(wěn)定性？2、鼠-人嵌合抗體是如何形成的？有什么作用？1、如何提高酶的熱穩(wěn)定性？事實(shí)：在高溫下，酶肽鏈中的天門冬酰胺和谷氨酰胺易發(fā)生脫氨反應(yīng)，導(dǎo)致酶的結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而使酶喪失功能。解決方法：1、