從社會(huì)中來(lái)左圖是用發(fā)出不同顏色熒光的細(xì)菌“畫(huà)"的美妙圖案。細(xì)菌能夠發(fā)出熒光，是因?yàn)樵谒鼈凅w內(nèi)導(dǎo)入了熒光蛋白基因。最早被發(fā)現(xiàn)熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學(xué)家通過(guò)改造它，獲得了黃色熒光蛋白等。這些熒光蛋白在細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng)的檢測(cè)、腫瘤的示蹤研究等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)工程優(yōu)質(zhì)食物蛋白

基因工程是指按照人們的愿望，通過(guò)________等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做__________技術(shù)。

轉(zhuǎn)基因重組DNA基因工程基因工程不足：原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在（天然）的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，它們的

符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合

的需要。

天然蛋白質(zhì)的不足:結(jié)構(gòu)和功能人類生產(chǎn)和生活一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)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

比如，干擾素是動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療

的感染和癌癥，但在體外保存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，那么在-70℃的條件下，可以保存半年。病毒蛋白質(zhì)工程為什么蛋白質(zhì)工程需改造基因而不是直接改造蛋白質(zhì)？①蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，直接改造難度大；②蛋白質(zhì)是由基因編碼的，改造了基因可以間接改造蛋白質(zhì)；③基因可以遺傳，蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳；mRNA:UGU-UCU預(yù)期功能生物功能設(shè)計(jì)推測(cè)改造或合成行使折疊目的基因轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)（三維結(jié)構(gòu)）多肽鏈蛋白質(zhì)工程的基本設(shè)計(jì)思路：PCR技術(shù)二、蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程：是指以蛋白質(zhì)分子的

及其

的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)

或

，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行

，或

，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。也就是說(shuō)，蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的

，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)規(guī)律生物功能基因改造基因合成改造制造一種新的蛋白質(zhì)第二代基因工程實(shí)例1：蛋白質(zhì)工程的基本思路從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因獲得所需要的蛋白質(zhì)——用綠色熒光蛋白改造出黃色熒光蛋白讓熒光蛋白發(fā)黃色熒光設(shè)計(jì)黃色熒光蛋白的結(jié)構(gòu)推測(cè)黃色熒光蛋白的氨基酸序列找到并改變綠色熒光蛋白基因的脫氧核苷酸序列或合成新的基因獲得黃色熒光蛋白賴氨酸合成調(diào)控達(dá)到一定濃度兩種酶的活性352位的蘇氨酸變成異亮氨酸二氫吡啶二羧酸合成酶天冬氨酸激酶+104位的天冬酰胺變成異亮氨酸賴氨酸含量抑制提高提高限制提高提高5倍提高2倍蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別與聯(lián)系比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程區(qū)別起點(diǎn)過(guò)程實(shí)質(zhì)

結(jié)果聯(lián)系生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中非天然的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需要的生物類型或生物產(chǎn)品改造或制造人類所需要的蛋白質(zhì)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能目的基因獲取目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)①蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程；②蛋白質(zhì)工程離不開(kāi)基因工程，其包含基因工程的基本操作。蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較是否合成新的基因蛋白質(zhì)工程是否對(duì)原有基因進(jìn)行改造是否是否蛋白質(zhì)工程基因工程二看蛋白質(zhì)一看基因是否為天然蛋白質(zhì)是否蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程還是或蛋白質(zhì)工程辨別應(yīng)用實(shí)例醫(yī)藥工業(yè)方面其他工業(yè)方面農(nóng)業(yè)方面教材P95改造胰島素基因，獲得速效胰島素類似物改造干擾素基因，延長(zhǎng)保存時(shí)間生產(chǎn)人鼠嵌合抗體，降低了誘發(fā)人體免疫反應(yīng)的強(qiáng)度改進(jìn)酶的性能或開(kāi)發(fā)新的工業(yè)用酶改造某些參與調(diào)控光合作用的酶設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥三、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞中，讓宿主細(xì)胞生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？理論上講可以，但目前還沒(méi)有真正成功的例子

主要原因是蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)如何行使功能了解得還不夠，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)全新的而又具有功能的蛋白質(zhì)。即使設(shè)計(jì)并獲得了一個(gè)全新的蛋白質(zhì)，它的生理生化特性、用它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)食品的安全性等都需要長(zhǎng)期深入的研究蛋白質(zhì)食品的工廠化生產(chǎn)想象圖異想天開(kāi)面臨的問(wèn)題：蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，而這種高級(jí)結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜。前景展望：要設(shè)計(jì)出更加符合人類需要的蛋白質(zhì)，還需要不斷地攻堅(jiān)克難。隨著科技的深入發(fā)展，蛋白質(zhì)工程將會(huì)給人類帶來(lái)更多的福祉。課堂小結(jié)蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因工程的局限性蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用速效胰島素類似物的設(shè)計(jì)醫(yī)藥工業(yè)方面的其他應(yīng)用天然蛋白質(zhì)不能完全滿足生產(chǎn)生活需求蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程的基本思路蛋白質(zhì)工程的改造必須通過(guò)改造或合成基因完成蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程在工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.蛋白質(zhì)工程可以說(shuō)是基因工程的延伸。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）基因工程需要在分子水平對(duì)基因進(jìn)行操作，蛋白質(zhì)工程不需要對(duì)基因進(jìn)行操作。（）（2）蛋白質(zhì)工程需要改變蛋白質(zhì)分子的所有氨基酸序列。（）（3）蛋白質(zhì)工程可以改造酶，提高酶的熱穩(wěn)定性。（）xx√2.蛋白質(zhì)工程是在深入了解蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它最終要達(dá)到的目的是（）A.分析蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)

B.研究蛋白質(zhì)的氨基酸組成C.獲取編碼蛋白質(zhì)的基因序列信息D.改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)，滿足人類的需求D3.水蛭素是一種蛋白質(zhì)，可用于預(yù)防和治療血栓。研究人員發(fā)現(xiàn)，用賴氨酸替換水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在這項(xiàng)替換研究中，目前可行的直接操作對(duì)象是（）A.基因B.氨基酸C.多肽鏈D.蛋白質(zhì)AT4溶菌酶是一種重要的工業(yè)用酶，但是它在溫度較高時(shí)容易失去活性。為了提高T4溶菌酶的耐熱性，科學(xué)家首先對(duì)影響T4溶菌酶耐熱性的一些重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。然后以此為依據(jù)對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行改造，使T4溶菌酶的第3位異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?。于是，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，T4溶菌酶的耐熱性得到了提高。這項(xiàng)工作屬于什么工程的范疇？在該實(shí)例中引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的根本原因是什么？如果要將該研究成果應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐，還需要做哪些方面的工作？這項(xiàng)工作屬于蛋白質(zhì)工