上课用蛋白质工程..doc

、蛋白质工程崛起的缘由1、基因工程的应用皆中（D基因工程的实质：将一种生物的基因泰移到另 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。（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。2、天然蛋白质的不足 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枣,却不 一定完全符合人类生产和生活的需要。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。蛋白质工程就是为了生产出符合人 类生产和生活需要的蛋白质，甚至是 自然界不存在的蛋白质。二、蛋白质工程的基本原理1、目标: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。o°O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 作来实现？旁栏思考题2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？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。(2)对基因改造比对蛋白质直接改造要容易，难度 小。2、原理由于基因决定蛋白质，要对蛋白质结构 进行设计改造，必须从基因入手。原理：改造基因1、蛋白质工程的目标 P262、原理：基因改造3、蛋白质工程流程图：P27:、蛋白质工程的基本原理1、目标：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。2、原理：改造基因（基因修饰或基 合成因）。3、流程:预期蛋白质功能一设棘的蛋白质结构T推测应有的氨基酸序列T找到对应的脱氧核昔酸答：（1）每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查 一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码 序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基 酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起 来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以根据学过 的排列组合知识自己排列一下。首先应该扌艮据三联密 码子推出mRNA序列为GCU （或C或A或G ） UGGAAA （或G ） AUGUUU （或C）,再根据碱基互 补配对规律推出脱氧核昔酸序列：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 或从基因库中获取。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。蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二基因工程。蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造。蛋白质工程操作程序的基本思路与基因 工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从 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一应有的氨基酸序列一应 有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。法扁塾蛋白质工程的原理应该是中心项目基因工程蛋白质工程操作起点目的基因预期的蛋白质功能操作核心基因表达载体基因过程获取目的基因T 构建表达载体T 导入受体细胞T 目的基因的检测与表达预期蛋白质功能- 设计蛋白质结构T 推测氨基酸序列T 推测核昔酸序列T 合成DNAT表达出蛋白质目标定向改造生物的遗传特 性，获得人类所需的生 物类型或生物产品定向改造或生产人类所 需的蛋白质结果生产自然界中已有的蛋 白质生产自然界没有的蛋 白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上，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 新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。()蛋白质工程的内容蛋白质工程的内容主要有两方面：一是 根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结 构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及 空间结构与生物功能之间的关系。 I实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质的结 构和功能的关系。（三）蛋白质改造工程举例1.水蛭素改造水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有 多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在 临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭 素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出败造水 蛭素主要变异体HV2的设计方案，将47位的Asn （天冬 酰胺）变成Lys （赖氨酸），使其与分子内第4或第5位 Thr （苏氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正 确取向，从而提高凝血效率，试管试验活性提高4倍， 在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高20倍。异想天开能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基 因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋 白质食品呢？理论讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是 自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计 出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质 的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所 担心的。三、蛋白质工程的进展和前景1、前景诱人：如用此技术制成的电子元件，具有体积小耗电少和效率高的特点。2、难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋 白质睜级结构 的了解还很不够。