1.4　蛋白質(zhì)工程的崛起 (12)

1、蛋白質(zhì)工程的崛起 回答:為什么要進行蛋白質(zhì)工程?一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1、你知道人類蛋白質(zhì)組計劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關系？我國科學家承擔了什么任務？ 旁欄思考題 人類蛋白質(zhì)組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學乃至自然科學領域一項重大的科學命題。2001年，國際人類蛋白質(zhì)組組織宣告成立。2003年，該組織正式提出啟動了兩項重大國際合作行動：一項是由中國科學家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”；另一項是以美國科學家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質(zhì)組計劃”，由此拉開了人類蛋白質(zhì)組計劃的帷幕。 “人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”是國際上第一個人類組織器官的蛋白質(zhì)組計劃，由我國賀福初院士牽頭，這是中國科學家第一

2、次領銜的重大國際科研協(xié)作計劃，總部設在北京，目前有16個國家和地區(qū)的80多個實驗室報名參加。它的科學目標是揭示并確認肝臟的蛋白質(zhì)，為重大肝病預防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破提供重要的科學基礎。 人類蛋白質(zhì)組計劃的深入研究將是對蛋白質(zhì)工程的有力推動和理論支持。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.天然蛋白質(zhì)的不足 天然蛋白質(zhì)的 不能完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。2.實例:(1)干擾素的體外保存(2)富含賴氨酸的玉米新品種培育結(jié)構和功能2.對天然蛋白質(zhì)進行改造，你認為應該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？答：毫無疑問應該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：（1）任何一種天

3、然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。（2）對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。旁欄思考題 二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1.目標：根據(jù)人們對蛋白質(zhì) 的特定需求，對蛋白質(zhì)的 進行分子設計。2.手段：改造基因（基因 或基因 ） 3.途徑： 預期蛋白質(zhì)功能設計 推測應有的 序列找到對應的脫氧核苷酸序列。功能結(jié)構修飾合成預期的蛋白質(zhì)結(jié)構氨基酸蛋白質(zhì)工程的概念： 是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，

4、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。（第二代基因工程） 蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？ 基因工程是通過基因的轉(zhuǎn)移，使某種基因在另一生物體內(nèi)表達，從而使該生物表現(xiàn)某種新的性狀，此過程中沒有產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)工程是通過基因的修飾或基因的合成，制造出自然界不存在蛋白質(zhì)?；顒?： 討論1 對照密碼表，至少寫出三種決定“丙氨酸色氨酸賴氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸”的脫氧核苷酸序列。 討論：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。 異想天開 能不能根據(jù)人類

5、需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構，設計相應的基因，導入合適的細菌中，讓細菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？ 理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子。一些報道利用細菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)往往都是自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設計出來而自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構非常復雜，人類對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少，很難設計出一個嶄新而又具有生命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個嶄新的蛋白質(zhì)會帶來什么危害也是人們所擔心的。 三、蛋白質(zhì)工程的進展與前景蛋白質(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，而科學家目前對大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構了解很

6、少。蛋白質(zhì)工程的進展和前景蛋白質(zhì)工程匯集了當代分子生物學等學科的一些前沿領域的最新成就，它把核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合、蛋白質(zhì)空間結(jié)構與生物功能結(jié)合起來研究。蛋白質(zhì)工程將蛋白質(zhì)與酶的研究推進到嶄新的時代，為蛋白質(zhì)和酶在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的應用開拓了誘人的前景。蛋白質(zhì)工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質(zhì)的新時期。1、蛋白質(zhì)工程是應怎樣的社會需要而崛起的？這說明社會需要與科技發(fā)展之間有什么關系？ 蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎理論研究的需要。 而結(jié)構生物學對大量蛋白質(zhì)分子的精確立體結(jié)構及其復雜的生物功能的分析結(jié)果，為設計改造天然蛋白質(zhì)提供了藍圖。分子遺傳學的以定點突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g為蛋白質(zhì)工程提供了手段。 社會需要推動了科技發(fā)展，科技發(fā)展進一步滿足了社會需要。P28 思考與探究2、蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別：蛋白質(zhì)工程基因工程原理操作程序產(chǎn)品聯(lián)系遵循中心法則中心法則的逆向推導生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地