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课件网) 3.4蛋白质工程的原理和应用 01 课堂导入 你见过用细菌画画吗？ 下图是用发出不同颜色荧光的细菌“画"的美妙图案。这些细菌能够发出荧光，是因为在它们的体内导入了荧光蛋白的基因。 最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。这些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着重要应用。 那么，科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？ 目录/CONTENTS 蛋白质工程崛起的缘由 01 蛋白质工程的基本原理 02 蛋白质工程的应用 03 蛋白质工程崛起的缘由 Part 01 01 蛋白质工程崛起的缘由 地位： 在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程 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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 直接操作对象 目的 分子生物学、晶体学和计算机技术(了解） 理论及技术： 1.基因决定蛋白质的合成； 2.改造基因可以遗传； 3.改造基因更容易操作。 01 蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程的不足： 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质) 天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质 实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。 天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要 蛋白质工程崛起 01 蛋白质工程崛起的缘由 2.实例 赖氨酸合成 调控 达到一定浓度 两种酶的活性 352位的苏氨酸变成异亮氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 天冬氨酸激酶 + 104位的天冬酰胺变成异亮氨酸 赖氨酸含量 抑制 限制 提高 提高5倍 提高2倍 赖氨酸含量低 01 蛋白质工程崛起的缘由 以基因为对象的原因： （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，而且基因改造可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传的。 （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。 蛋白质工程的基本原理 Part 02 02 蛋白质工程的基本原理 1.目标： 3.天然蛋白质合成过程： 基因 形成具有特定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 （转录和翻译） 2. 实质： 通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。 表达 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造 中心法则 02 蛋白质工程的基本原理 预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 获得所需蛋白质 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因 蛋白质工程与天然蛋白质合成的过程相反： 02 蛋白质工程的基本原理 02 蛋白质工程的基本原理 项目 蛋白质工程 基因工程 操作对象 操作起点 操作水平 操作流程 结果 实质 联系 基因 基因 DNA分子水平 DNA分子水平 预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到并改变对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→获得所需要的蛋白质 目的基因的筛选与获取→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 可生产自然界没有的蛋白质 生产自然界已有的蛋白质 通过改造或合成基因来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状 ①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程； ②蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程的基本操作。 预期蛋白质功能 目的基因 02 蛋白质工程的基本原理 是否合成新的基因 蛋白质工 ... ...
