1.4蛋白质工程的崛起

生物精华课件：蛋白质工程的崛起
1.4 蛋白质工程的崛起
怎样让一种生物的性状在另一种生物中表达？
在种内可以用常规的杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了,则应采用什幺技术？
杂交育种
基因工程思考生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中产生的，它的结构和性能不能完全满足人类生产生活的需要。

例如：干扰素是动物体内的一种蛋白质是一种抗病毒抗肿瘤的药物，但在体外保存相当困难。

于是我们要对现有的蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。

这样人们由开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。

你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什幺关系？我国科学家承担了什幺任务？
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域中的一项重大的科学命题。

2001 年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。

之后，该组织正是提出启动两项重大国际合作行为：一项是有中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”。

“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16 个国家和地区的80 多个实验室报名参加。

它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治。

1.4 蛋白质工程的崛起编制：杜翠华审核：温信梅黄婷婷使用日期：11月25日一、学习目标1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.简述蛋白质工程的原理。

3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。

二、重要知识再现1、基因工程的实质是将一种生物的转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的，进而表现出。

其缺点是在原则上只能生产，而天然蛋白质的符合的需要，却不一定完全符合的需要。

2.蛋白质工程的实例（1）干扰素的体外保存①具体问题：②解决的措施：（2）富含赖氨酸的玉米新品种培育①具体问题：②解决的措施：5、蛋白质工程的目标——是根据人们对的特定需求，对进行分子设计。

6、要对蛋白质的结构进行设计改造通过改造完成。

7、蛋白质工程的重点在于对改造，改造的对象是序列8、对基因进行改造的蛋白质可以下去，而直接改造蛋白质却下去,且蛋白质的空间结构比基因，对基因进行改造比对蛋白质直接改造要，难度要小。

9、天然蛋白质合成的过程是按照进行：基因一表达( 和 )一形成的多肽链——形成具有的蛋白质，行使。

10、蛋白质工程的基本途径是从出发→设计→推测应有的→找到相对应的（基因）。

其流程图如下：11、蛋白质工程的概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的规律及其与生物的关系作为基础，通过或，对进行改造，或制造一种，以满足人类的和的需求。

蛋白质工程是在的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。

12、蛋白质工程的实质：。

13、蛋白质工程的进展向人们展示出诱人的前景，如：通过对胰岛素的改造，使其成为一种，再如：将蛋白质工程应用与微电子方面，制成，具有、、等优点。

14、蛋白质工程难度很大主要是目前科学家对大多数蛋白质的不够。

三、习题训练1、基因工程的实质是A．基因重组 B．基因突变 C．产生新的蛋白质 D．产生新的基因2、蛋白质工程崛起的缘由不包括A．基因工程生产的蛋白质是自然界已存在的蛋白质B ．基因工程生产的蛋白质不一定完全符合人类的需要C ．蛋白质工程可使科学家扬名世界D ．蛋白质工程可以生产完全符合人类需要的蛋白质3、科学家将β一干扰素基因进行定点突变导人大肠杆菌体内表达，使干扰素第l7位的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了β一干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。

1.4蛋白质工程的崛起1.4 蛋白质工程的崛起█[目标与重难点]1知识目标、举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2能力目标、简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。

3情感目标、尝试运用逆向思维分析和解决问题。

[教学重点和难点]1、教学重点——（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？（2）蛋白质工程的原理2、教学难点——蛋白质工程的原理█[教学关键句段]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处生物体内，后者产生它本不能产的，从而产生新性状。

2．蛋白质工程目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的。

二．蛋白质工程基本原理1．目标：根据人们对功能的特定需求，对结构进行分析设计。

2．原理：基因改造。

3．过程：预期蛋白质功能→设计结构→推测应有序列→找到对应的序列(基因)。

三、蛋白质工程的进展和前景例如：科学家通过对的改造，已使其成为速效型药品；用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有、和的特点，因此有极为广阔的发展前景。

█【课堂流程】1、回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。

中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图所示。

遗传信息的流动方向那么，既然蛋白质的功能是由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。

（结合课本中插图）2、原理：中心法则的逆推天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的：基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能；而蛋白质工程却与之相反，它的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）（如图3一l一3所示）。

蛋白质工程是先按照人们的意愿创造出满足人们需求的新基因，然后表达出具有不同功能的蛋白质。

3、蛋白质工程的主要步骤通常包括：（1）从生物体中分离纯化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用4、蛋白质工程的概念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,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。

第4节蛋白质工程的崛起(1课时)【学习目标】1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由2.简述蛋白质工程的原理3.通过讨论、进展追踪等活动，提高收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。

【基础知识】1、基因通过控制细胞中的合成，进而控制生物的性状，蛋白质的功能决定于，而蛋白质的结构最终决定于蛋白质分子中氨基酸的。

2、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，使后者可以产生它本不能产生的蛋白质，从而获得新的性状，但基因工程原则上是（能/不能）生产非天然蛋白质。

蛋白质工程崛起的缘由就是运用基因工程或直接从生物组织中获取的蛋白质分子分子的结构和功能3、蛋白质工程就是：通过，对现有蛋白质进行改造或制造出一种新的蛋白质（非天然蛋白），实现对蛋白质结构的定向改造。

蛋白质工程以为基础，是基因工程的延伸、发展。

4、蛋白质工程的应用如：①通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性；②合成嵌合抗体；③改变蛋白质的活性。

活动一设计生产干扰素的思路资料1：干扰素（免疫活性蛋白），它是一种糖蛋白，具有抗病毒、抗肿瘤的功能。

传统的干扰素生产方法是从人体血液中的白细胞内提取的，每300ml血液只能提取出1mg 干扰素，产量低，价格昂贵。

那么现在是如何实现干扰素的大量生产的呢？思考1：如何实现干扰素的大量生产？资料2：干扰素在体外不易保存，如果将其分子中的一个半胱氨酸转化为丝氨酸，则可在-70℃条件下保存半年。

思考2：如何进行干扰素分子中氨基酸的改造？活动二了解蛋白质工程的一般过程1．蛋白质工程的基本原理和目标：蛋白质工程的原理：蛋白质工程的目标：2．结合对蛋白质工程的流程图（教材P.27）的理解，完成课本“讨论”。

【巩固练习】1．以下关于蛋白质工程的说法正确的是：A. 蛋白质工程以基因工程为基础B. 蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造C. 蛋白质工程只能生产天然的蛋白质D. 蛋白质工程的实质是改造蛋白质2．蛋白质工程的基本流程正确的是：①设计蛋白质分子结构②DNA合成③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A.①→②→③→④B.④→②→①→③C.③→④→①→②D.③→①→④→②3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程4．（多选）下列物质中，可应用蛋白质工程按人的意愿定向改造的是A．磷脂分子B．白细胞介素-2 C．胰岛素D．甲状腺激素5．下图是利用定点突变技术获取所需蛋白质的过程示意图。

2010寒假生物预习学案—————————————④1.4 蛋白质工程的崛起制作人：王军审阅人：任金龙魏巍 2010-2-2 班级：__________ 小组:____________ 姓名：_____________学习目标：1、简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。

2、解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。

3、分析蛋白质工程将来的发展前景。

巩固练习：1．在遗传研究中，常用信使RNA进行基因的克隆（即形成许多完全相同的DNA），这种快速克隆基因的步骤依次是（）①DNA复制②转录③逆转录④翻译A、③②①B、③①C、②①④D、③①④2、蛋白质工程中目前已成功的是（）A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品B．蛋白质工程应用于微电子方面C．体外耐保存的干扰素D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米3、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）A、单倍体育种B、杂交育种C、基因工程育种D、多倍体育种4、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白，以下有关该基因工程的叙述，错误的是（）A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的C、马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D、用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA 分子5、科学家在基因工程技术中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是（）A、繁殖速度快B、结构简单、操作方便C、遗传物质含量少D、性状稳定、变异少学案完成时间：________________。