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1、第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質工蛋白質工程程學習目標學習目標1簡述蛋白質工程的基本原理簡述蛋白質工程的基本原理2舉例說明蛋白質工程的應用和舉例說明蛋白質工程的應用和發(fā)展發(fā)展3嘗試運用逆向思維分析和解決嘗試運用逆向思維分析和解決問題問題問題問題1：蛋白質工程崛起的緣由是：蛋白質工程崛起的緣由是什么？什么？問題問題2：請簡述蛋白質工程是怎么：請簡述蛋白質工程是怎么回事？回事？為什么說它是第二代基因為什么說它是第二代基因工程？工程？問題問題3：天然蛋白質合成的過程是：天然蛋白質合成的過程是怎樣進行的？怎樣進行的？問題問題4：蛋白質工程的基本流程是：蛋白質工程的基本流程是什么？什么？蛋白質工程的崛蛋白質工程的崛
2、起起1965年，我國科學工年，我國科學工作者首次人工合成了作者首次人工合成了結晶牛胰島素結晶牛胰島素19831983年，美國科學家提出蛋年，美國科學家提出蛋白質工程這一名詞白質工程這一名詞蛋白質工程的概念和蛋白質工程的概念和原理原理1什么是蛋白質工程？什么是蛋白質工程？2為什么要進行蛋白質工程的研究？為什么要進行蛋白質工程的研究？3實施蛋白質工程的前提條件是什么？實施蛋白質工程的前提條件是什么？科學家測定蛋白質結構時主要采用哪兩科學家測定蛋白質結構時主要采用哪兩種方法？種方法？4基因定點誘變技術是改變蛋白質結構基因定點誘變技術是改變蛋白質結構的核心技術之一。的核心技術之一。PCR技術是基因定點
3、誘技術是基因定點誘變技術常用的方法之一。其具體過程是變技術常用的方法之一。其具體過程是怎樣的？怎樣的？蛋白質工程是指通過蛋白質工程是指通過物理化學物理化學與與生物化學生物化學等技術了解等技術了解蛋白質的結蛋白質的結構和功能構和功能，并借助，并借助計算機輔助設計算機輔助設計計、基因定點誘變基因定點誘變和和重組重組DNA技技術術改造基因，以改造基因，以定向改造天然蛋定向改造天然蛋白質白質，甚至，甚至創(chuàng)造自然界不存在的創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質蛋白質的技術。的技術。一、蛋白質工程的概念一、蛋白質工程的概念和原理和原理結構分結構分析析結構預結構預測與設測與設計計基基因因工工程程蛋白蛋白質純質純化化功能分
4、功能分析析一、蛋白質工程的概念一、蛋白質工程的概念和原理和原理不斷不斷完善完善實施蛋白質工程的前提條件是了解蛋白質的實施蛋白質工程的前提條件是了解蛋白質的結構和功能的關系?？茖W家測定蛋白質結構結構和功能的關系?？茖W家測定蛋白質結構是主要采用是主要采用X射線晶體衍射法和核磁共振法。射線晶體衍射法和核磁共振法。基因定點誘變技術是改變蛋白質結基因定點誘變技術是改變蛋白質結構的核心技術之一。構的核心技術之一。PCR技術是基技術是基因定點誘變技術常用的方法之一。因定點誘變技術常用的方法之一。其具體過程是怎樣的？其具體過程是怎樣的？一般先人工合成帶有突變位點的引一般先人工合成帶有突變位點的引物，通過物，通
5、過PCR擴增而獲得定點突變的擴增而獲得定點突變的基因，再通過基因工程的方法，將基因，再通過基因工程的方法，將突變基因導入受體細胞，經過轉錄突變基因導入受體細胞，經過轉錄和翻譯就可合成所需的蛋白質。和翻譯就可合成所需的蛋白質。蛋蛋白白質質的的定定點點誘誘變變過過程程【例【例1】科學家將】科學家將-干擾素基因進行定點突變后導入大干擾素基因進行定點突變后導入大腸桿菌表達，使干擾素第腸桿菌表達，使干擾素第1717位的半胱氨酸改變成絲氨酸，位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結果大大提高了結果大大提高了-干擾素的抗病活性及其儲存穩(wěn)定性，干擾素的抗病活性及其儲存穩(wěn)定性，該生物技術為該生物技術為 （）A基因工程基因工
6、程 B蛋白質工程蛋白質工程 C基因突變基因突變 D細胞工程細胞工程B蛋白質工程的應蛋白質工程的應用用1工業(yè)化生產中的酶促反應要求所使用的工業(yè)化生產中的酶促反應要求所使用的酶具有高度的穩(wěn)定性和催化活性，特別是酶具有高度的穩(wěn)定性和催化活性，特別是對高溫的穩(wěn)定性。利用蛋白質工程可以獲對高溫的穩(wěn)定性。利用蛋白質工程可以獲得這種耐高溫酶嗎？得這種耐高溫酶嗎？通過改造酶的結構，有通過改造酶的結構，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定目的地提高酶的熱穩(wěn)定性性將天門冬酰胺和谷氨酰胺轉變?yōu)閷⑻扉T冬酰胺和谷氨酰胺轉變?yōu)槠渌被崞渌被嵋攵攵蜴I硫鍵制藥領域制藥領域 鼠人嵌合鼠人嵌合抗體、抗體、改造的纖維蛋白改造的纖維
7、蛋白溶解酶原激活因子溶解酶原激活因子（tPA）恒定恒定區(qū)區(qū)可變可變區(qū)區(qū)蛋白質工程的應蛋白質工程的應用用2現有某多肽鏈的一段氨基酸序列是：現有某多肽鏈的一段氨基酸序列是：“丙氨酸丙氨酸色氨酸色氨酸賴氨酸賴氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸”請討論、回答下列問題：請討論、回答下列問題：（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸）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。序列？請把相應的堿基序列寫出來。（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能）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（合成或改造目的基因（DNA）？）？（3）通過以上分析和討論，你能說出什么是）通過
8、以上分析和討論，你能說出什么是蛋白質工程嗎？蛋白質工程嗎？生生物物功功能能氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈基因基因DNAmRNA轉轉錄錄翻翻譯譯蛋白質蛋白質三維結構三維結構折折疊疊預預期期功功能能中心法中心法則則分子設計分子設計DNA合成合成蛋白質工蛋白質工程程蛋白質工程的應用蛋白質工程的應用3蛋白質工程與基因工程有什么區(qū)別蛋白質工程與基因工程有什么區(qū)別和聯(lián)系？和聯(lián)系？項目項目基因工程基因工程蛋白質工程蛋白質工程操作環(huán)境操作環(huán)境操作對象操作對象目的基因目的基因基本過程基本過程結果結果聯(lián)系聯(lián)系生物體外生物體外生物體外生物體外基因基因基因基因一般為自然一般為自然存在的基因存在的基因一般為自一般為自
9、然不存在然不存在的基因的基因剪切、拼剪切、拼接、導入、接、導入、表達表達見教材見教材P30人類需要人類需要的基因產的基因產物物創(chuàng)造出適合人類需求創(chuàng)造出適合人類需求的新基因，然后使其的新基因，然后使其表達出具有特定結構表達出具有特定結構和功能的蛋白質和功能的蛋白質 蛋白質工程的關鍵技術是基因蛋白質工程的關鍵技術是基因工程，因為蛋白質的合成是由工程，因為蛋白質的合成是由基因控制的，所以說蛋白質工基因控制的，所以說蛋白質工程又被稱為第二代基因工程。程又被稱為第二代基因工程。蛋白質工程的應蛋白質工程的應用用4蛋白質工程的現狀是怎樣的？蛋白質工程的現狀是怎樣的？蛋白質工程使我們不僅能更充分地利蛋白質工程使我們不僅能更充分地利用自然界存在的基因和蛋白質，而且用自然界存在的基因和蛋白質，而且能在分子水平上對基因和蛋白質進行能在分子水平上對基因和蛋白質進行再設計和改造，進而創(chuàng)造出自然界不再設計和改造，進而創(chuàng)造出自然界不存在的基因和蛋白質。當然，蛋白質存在的基因和蛋白質。當然，蛋白質工程中還有許多理論和技術問題有待工程中還有許多理論和技術問題有待于研究和探索，但是可以相信，蛋白于研究和探索，但是可以相信，蛋白質工程的發(fā)展前景一定非常廣闊。質工程的發(fā)展前景一定非常廣闊。
生物 第一章 基因工程 第3節(jié) 蛋白質工程 蘇教版選修3
