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1、3.4 3.4 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有重要作用，科学家如何对蛋白质分子进行设计和改造？阅读P93.回答:为什么要进行蛋白质工程?我们已经掌握了基因工程，它能够定向的改变生物的性状，为什么还要去研究蛋白质工程，难道基因工程有什么不足之处？一.蛋白质工程崛起的缘由一.蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质:将一种生物的 转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的 ，进而表现出 。基因蛋白质新性状2.基因工程的不足:在原则上只能生产自然界已存在的 。蛋白质即天然蛋白质 3.天然蛋白质的不足:天然蛋白质是生物在长期 过程中形成的，它
2、们的 符合特定物种 的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。进化结构和功能生存4.蛋白质工程的目的:生产符合人类生产和生活需要的 。蛋白质思考:对天然蛋白质进行改造，你认为应该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？应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，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。(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。二.蛋白质工程的基本原理二.蛋白质工程的基本原理获得满足人类生产和生活需求的新的 。
3、(1)理解蛋白质工程概念的3个角度:基础:蛋白质分子的 及其与 的关系。手段:通过 或 ，对现有蛋白质进行 ，或制造一种新的蛋白质。目的:结构规律生物功能基因修饰基因合成“改造”蛋白质二.蛋白质工程的基本原理 从预期的蛋白质功能出发，到找到相对应的 ，即 的逆推。(2)原理:基因中心法则(3)途径:预期蛋白质功能设计 推测应有的 序列找到对应的 序列预期的蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸生产出自然界从来没有过的蛋白质。(4)最终结果:(5)蛋白质工程的流程（与天然蛋白合区别）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。某多肽链的一段氨
4、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 思考与讨论:讨论:1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。首先推出mRNA序列为GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)，再推出脱氧核苷酸序列为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，怎样才能合成或改造目的基因(DNA)？可以通过人工合成的方法获取。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
5、-苯丙氨酸-思考与讨论:主要是目前科学家对大多数蛋白质 的了解还很不够。三三.蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程的进展和前景(1)前景诱人:采用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有 、和 的特点；通过对胰岛素的改造，使其成为 药品。体积小耗电少速效型(2)难度很大:效率高高级结构项目项目基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程操作起点操作起点操作核心操作核心过程过程目标目标（实质）（实质）结果结果联系联系目的基因目的基因 预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能 基因表达载体基因表达载体基因基因获取目的基因获取目的基因构建表达构建表达载体载体导入受体细胞导入受体细胞目目的基因的检测与表达的基因的检测与表达预期
6、蛋白质功能预期蛋白质功能设计蛋白质结构设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测氨基酸序列推测核苷酸序列推测核苷酸序列合成合成DNA DNA 表达出蛋白质表达出蛋白质定向改造生物的遗传特性，获得定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或生物产品人类所需的生物类型或生物产品定向改造或生产人定向改造或生产人类所需的蛋白质类所需的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质蛋白质工程是在基因工程的基础上蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。生产自然界没生产自然界没有的蛋白质有的蛋白质基因工程与蛋白质工程的比较基因工程与蛋白质工程的比较小结：小结：