1.4-蛋白质工程的崛起-(2)VIP专享VIP免费

一、蛋白质工程崛起的缘由1、基因工程的应用（1）基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。（2）基因工程的不足：阅读P26天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。2、天然蛋白质的不足3、蛋白质工程的目的生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质。例如：改造干扰素（半胱氨酸）体外很难保存干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍改造改造问题1：解决：蛋白质功能不能满足需求改变蛋白质的结构-----半胱氨酸-----体外很难保存？如何改造------丝氨酸-------体外可以保存半年问题2：如何对天然蛋白质的结构进行改造？干扰素干扰素（改）(你认为直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？能否说出你的理由？)答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（基因改造—可遗传；蛋白质改造—不可遗传）（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。-----半胱氨酸-----体外很难保存？如何改造------丝氨酸-------体外可以保存半年问题3、你能推测出干扰素基因改造前和改造后的该部分序列吗？（半胱氨酸：UGU；丝氨酸：UCU）干扰素干扰素（改）某多肽链的一段氨基酸序列是：……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG色氨酸：UGG赖氨酸：AAA、AAG甲硫氨酸：AUG苯丙氨酸：UUU、UUC讨论：1、请写出决定这一段肽链的mRNA片段和基因片段的核苷酸序列。2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？（1）mRNA序列为：GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）（2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或可以通过基因的定点诱变技术来改变后从基因文库中获取。二、蛋白质工程的基本原理根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。1、目标：2、原理(实质)：改造基因（基因修饰或基因合成）逆转录转录DNARNA翻译蛋白质复制复制天然蛋白质的合成遵循中心法则3、中心法则:转录DNARNA翻译肽链折叠等具有空间结构的蛋白质表达生物特有的功能或性状天然蛋白质的合成过程遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变4.蛋白质工程的基本途径:预期的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（基因）蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNA预期功能DNA合成分子设计mRNA生物功能转录翻译折叠图图1-291-29蛋白质工程流程图蛋白质工程流程图总结:蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。1.从预期的蛋白质功能出发2.设计预期的蛋白质结构3.推测应有的氨基酸序列4.找到相应的脱氧核苷酸序列•答：基因工程是遵循中心法则，DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。•蛋白质工程是按照以下思路进行的：•确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？前提：原理：目的：了解蛋白质的结构和功能改造基因（基因修饰或基因合成）定向改造或制造蛋白质蛋白质工程的实质：对编码蛋白质的基因进行改造蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或...