本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：①.通過分析基因工程的不足，理解蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。②.學(xué)習(xí)并理解蛋白質(zhì)工程的基本原理。③.結(jié)合實例了解蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展及前景。東安一中生物組蔣春苗1.4蛋白質(zhì)工程的崛起1.采用轉(zhuǎn)基因方法將人的凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是人的凝血因子只存在于轉(zhuǎn)基因山羊的乳汁中。這說明，在該轉(zhuǎn)基因山羊中，只有乳腺細(xì)胞中存在人凝血因子基因，而其他細(xì)胞中不存在。2.基因治療是指將缺陷基因誘變?yōu)檎；?基因診斷依據(jù)的原理是DNA分子雜交;一種基因探針能夠檢測水體中的各種病毒。3.為檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成胰島素原，常用抗原抗體雜交技術(shù)。4.抗生素-卡那霉素可以用來對轉(zhuǎn)基因的植物細(xì)胞起到篩選的作用。1.采用轉(zhuǎn)基因方法將人的凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩嘤隽宿D(zhuǎn)基因羊。但是人的凝血因子只存在于轉(zhuǎn)基因山羊的乳汁中。這說明，在該轉(zhuǎn)基因山羊中，只有乳腺細(xì)胞中存在人凝血因子基因，而其他細(xì)胞中不存在。2.基因治療是指將缺陷基因誘變?yōu)檎；?基因診斷依據(jù)的原理是DNA分子雜交;一種基因探針能夠檢測水體中的各種病毒。3.為檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成胰島素原，常用抗原抗體雜交技術(shù)。4.抗生素-卡那霉素可以用來對轉(zhuǎn)基因的植物細(xì)胞起到篩選的作用。錯錯對對思考如何讓一種生物的性狀在另外一種生物中表達(dá)？種內(nèi)種間雜交育種基因工程

天然蛋白質(zhì)是生物在長期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。新的問題實例1：干擾素的保存天然的干擾素在體外保存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，那么在-70℃的條件下，可以保存半年。玉米中賴氨酸含量比較低，原因是賴氨酸濃度達(dá)到一定時會抑制賴氨酸合成過程中的兩個關(guān)鍵酶—天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，所以賴氨酸含量很難提高。實例2:提高玉米賴氨酸含量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)倍改造改造何謂蛋白質(zhì)工程？

1983年美國科學(xué)家Ulmer首先提出蛋白質(zhì)工程，它是指按照特定的需要，對蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計和改造的工程。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因工程的實質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本身不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而表現(xiàn)出新的性狀。基因工程的不足：只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì)。基因工程一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由天然蛋白質(zhì)的不足：是生物在長期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程二、蛋白質(zhì)工程的基本原理中心法則回顧DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序列多肽鏈基因DNAmRNA生物功能轉(zhuǎn)錄翻譯折疊蛋白質(zhì)的合成過程蛋白質(zhì)工程的流程基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計天然蛋白質(zhì)的合成途徑：基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列蛋白質(zhì)工程的途徑：二、蛋白質(zhì)工程的基本原理討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：

……—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：

……—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。mRNA序列為：

GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）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，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？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(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程的概念二、蛋白質(zhì)工程的基本原理預(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。根據(jù)人們對蛋白質(zhì)

的特定需求，對蛋白質(zhì)的

進(jìn)行分子設(shè)計。小結(jié)：蛋白質(zhì)工程結(jié)構(gòu)預(yù)期的蛋白質(zhì)氨基酸脫氧核苷酸功能改造基因(基因

或基因

)。原理目的途徑修飾合成蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)：是對編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景進(jìn)展前景胰島素速效型藥品

制作電子元件應(yīng)用于微電子方面：具有

、耗電少和

的特點體積小效率高蛋白質(zhì)工程現(xiàn)狀蛋白質(zhì)工程目前的現(xiàn)狀：成功的例子不多，主要是因為蛋白質(zhì)發(fā)揮其功能需要依賴于正確的空間結(jié)構(gòu)，而科學(xué)家目前對大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)了解很少。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)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。生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)課堂小結(jié)比較基因工程和蛋白質(zhì)工程1.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)D2.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位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高β-干擾素的抗病性活