蛋白质工程的崛起学习导航1.举举例说说出蛋白质质工程崛起的缘缘由。2.理解蛋白质质工程的原理。 重点3.了解蛋白质质工程的应应用。 难难点蛋白质的改造P26v干扰素在体外保存困难v玉米中赖氨酸含量比较低将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸第352位的苏氨酸变成异亮氨酸解除赖氨酸对酶活性的限制赖氨酸天冬氨酸激酶二氢吡啶二羧酸合成酶一、蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质：将一种生物的_转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的_，进而表现出新的性状。2.基因工程的不足：原则上只能生产_的蛋白质。基因蛋白质质自然界已存在二、蛋白质工程的基本原理1.蛋白质工程的目标根据人们对_的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。2.对概念的理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与_的关系。蛋白质质功能生物功能(2)手段：_。(3)目的：对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。3.基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的_推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列。基因修饰饰或基因合成蛋白质结质结 构想一想对对天然蛋白质进质进 行改造，是直接对对蛋白质质分子进进行操作来实现实现 的吗吗？【提示】 不是，由于基因决定蛋白质质，因此要对对蛋白质质的结结构进进行设计设计 改造，最终终必须须通过过基因改造来完成。三、蛋白质质工程的进进展和前景1.进进展：如科学家通过对过对 胰岛岛素的改造，已使其成为为速效型药药品。2.前景：生物和材料科学家正积积极探索将蛋白质质工程应应用于微电电子方面。制成的电电子元件具有_的特点。3.面临临困难难：对对蛋白质发挥质发挥 功能必须须依赖赖的_了解不够够。体积积小、耗电电少和效率高高级结级结 构要点一 蛋白质质工程的基本原理和途径1.原理：根据中心法则则逆向推理。图图示如下：2.设计设计 中的困难难：如何推测测非编码编码 区以及内含子的脱氧核苷酸序列。3.蛋白质质工程的步骤骤4.结结果：生产产出自然界从来没有的蛋白质质。胰岛岛素可以用于治疗疗糖尿病，但是胰岛岛素被注射到人体后，会堆积积在皮下，要经过较长经过较长 的时间时间 才能进进入血液，而进进入血液的胰岛岛素又容易分解，因此，治疗疗效果受到影响。如图图是用蛋白质质工程设计设计 速效胰岛岛素的生产过产过 程，请请据图图回答有关问题问题 ：例1(1)构建新的蛋白质质模型是蛋白质质工程的关键键,图图中构建新的胰岛岛素模型的主要依据是_。(2)通过过DNA合成形成的新基因应应与_结结合后转转移到_中才能得到准确表达。胰岛素的预期功能载体 大肠杆菌等受体细胞【解析】 (1)蛋白质质工程首先要根据人们对们对蛋白质质功能的特定需求，对对蛋白质质的结结构进进行分子设计设计 ，因此，图图中构建新的胰岛岛素模型的主要依据是预预期胰岛岛素的功能，即速效胰岛岛素。(2)合成的目的基因应应与载载体结结合，构建基因表达载载体后导导入受体细细胞中才能表达。(3)若要利用大肠肠杆菌生产产速效胰岛岛素，需用到的生物工程有_、_和发发酵工程。(4)图图解中从新的胰岛岛素模型到新的胰岛岛素基因的合成的基本思路是什么？(3)利用蛋白质质工程生产产速效胰岛岛素，需合成新的胰岛岛素基因，改造好的目的基因需要通过过基因工程来生产产基因产产物，并在生产产中要借助工程菌，所以还还需要发发酵过过程，因此，此过过程涉及蛋白质质工程、基因工程、发发酵工程。蛋白质工程 基因工程根据新的胰岛素中氨基酸的序列 ，推测出其基因中的脱氧核苷酸 序列，然后利用DNA合成仪合成 出新的胰岛素基因。要点二 基因工程和蛋白质质工程的比较较基因工程蛋白质工程 操作环境 (场所)生物体外生物体外操作起点目的基因预期的蛋白质功能 基本过程 剪切拼接 导入表达确定蛋白质功能应有的高 级结构应具备的折叠状态 应有氨基酸序列应有的 碱基序列改造的蛋白质 实质定向改造或生 产人类所需的 蛋白质定向改造生物的遗传特性,以 获得人类所需的生物类型或 生物产品(基因的异体表达) 结果生产自然界已 存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的 蛋白质特别别提醒 (1)蛋白质质工程最终还终还 是回到基因工程上来，因为为蛋白质质的合成由基因控制，所以说说蛋白质质工程是在基因工程的基础础上延伸出来的第二代基因工程。(2)基因工程中的目的基因一般为为自然存在的基因，而蛋白质质工程中的目的基因不是自然存在的。完成下列一组组填空。(1)蛋白质质工程是以_为为基础础，通过过_或_，对现对现 有蛋白质进质进 行改造，或制造一种新的蛋白质质，以满满足人类类的生产产和生活的需求。例2蛋白质分子的结构规律及其 与生物功能的关系 基因修饰 基因合成(2)基因工程是遵循中心法则则的,即_ _折叠产产生有一定功能的蛋白质质,它主要是生产产自然界中_(填“存在”或“不存在”)的蛋白质质。(3)蛋白质质工程操作程序的基本思路是：_,它可以创创造自然界中_ (填“存在”或“不存在”)的蛋白质质。DNA mRNA 多肽链存在预期蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧 核苷酸序列 不存在8.科学家对对鼠源杂杂交瘤抗体进进行改造，生产产出效果更好的 鼠人嵌合抗体，用于癌症治疗疗。 如图图表示形成鼠人嵌合抗体的 过过程，据图图回答：(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠人嵌合抗体，属于_(生物 工程)的范畴。 (2)图示过程是根据预期的_，设计_，最终 必须对_进行操作，此操作中改变的是 _。 (3)经过改造的鼠人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是 _(从免疫角度考虑)。 (4)上述过程中对科学家来说难度最大的是 _ _解析：(1)通过图过图 示可知鼠人嵌合抗体是通过过人工设计设计 而形成的 特定功能蛋白质质，其生产过产过 程应应属于蛋白质质工程的范畴。 (2)蛋白质质工程的流程：预预期蛋白质质的功能设计预设计预 期的蛋白质质 结结构推测应测应 有的氨基酸序列找到相对应对应 的脱氧核苷酸序列(基 因)通过过基因工程操作生产预产预 期的蛋白质质。 (3)从免疫的角度考虑虑，对对人体来说说鼠源抗体为为抗原，若利用人 的抗体与之嵌合，则则排斥作用会减轻轻，对对人体的副作用会减少。 (4)由于蛋白质质空间结间结 构比较较复杂杂，不易确定，所以成为为蛋白质质 工程中最大的障碍 蛋白质工程鼠人嵌合抗体功能鼠人嵌合抗体的结构基因碱基对对人体的不良反应减少设计鼠人嵌合抗体的空间结构