2023學(xué)年完整公開課版蛋白質(zhì)工程

1.4

蛋白質(zhì)工程的崛起一、蛋白質(zhì)工程的崛起的緣由1、基因工程產(chǎn)物基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中形成的,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。實例1：干擾素的保存天然的干擾素在體外保存相當困難。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。2、蛋白質(zhì)工程實例：實例2：玉米中賴氨酸的含量比較低如果對賴氨酸合成過程中的兩個關(guān)鍵酶進行改造,可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸分別提高5倍和2倍。原因：賴氨酸合成過程中兩個關(guān)鍵酶——天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，受細胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響。當賴氨酸濃度達到一定量時，就會抑制這兩種酶的活性。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由滿足人類生產(chǎn)和生活的需要例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年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）改造改造天冬氨酸激酶（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

3、蛋白質(zhì)工程產(chǎn)物：是自然界原本不存在的新的蛋白質(zhì)。二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、蛋白質(zhì)工程的目標

根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。2、天然蛋白質(zhì)的合成過程DNA（基因）轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)基因→表達（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３、蛋白質(zhì)工程的基本途徑預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(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對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）4、蛋白質(zhì)工程的概念是指以蛋白質(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。5、蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系蛋白質(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，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域?；蚬こ淌峭ㄟ^基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進行表達，它的產(chǎn)品是該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)。三、蛋白質(zhì)工程的進展和前景1、科學(xué)家通過對胰島素的改造，已使其成為速效型藥品。2、生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面。3、蛋白質(zhì)工程目前成功的例子不多,原因是對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)了解不夠。但隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，它將會給人類帶來更多的福音。2.基因工程是遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)→折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進行的：確定蛋白