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课件网) 本节聚焦： 蛋白质工程的基本原理是什么 蛋白质工程已有哪些实际的应用 3.4蛋白质工程的原理和应用 你见过用细菌画画吗 左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，是因为它们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 从社会中来 蛋白质工程 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 操作对象： 改造或合成基因 结果： 改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质 与基因工程的关系：在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 理论和技术： 分子生物学、晶体学和计算机技术 蛋白质工程 概 念 ：P93 基因工程原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。 2.蛋白质工程崛起的缘由 ①天然蛋白质的缺陷：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要，却不一定完全符合人类 生产和生活的需要。 ② 理论和技术条件：分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。 基因工程是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。 蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程的实质及缺陷 实 例 天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的 需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。 玉米中赖氨酸的含量较低，原因是赖氨酸合 成过程中的两种关键酶--天冬氨酸激酶 和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内 赖氨酸浓度的影响较大。 玉米中赖氨酸含量比较低 天冬氨酸激酶 改造 (352位的苏氨酸) 二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 (104位的天冬酰胺) 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 天冬氨酸激酶 (异亮氨酸) 二氢吡啶二羧酸合成酶 (异亮氨酸) 蛋白质工程的基本原理 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设计改 造 ，最终通过改造或合成基因来完成。 思 考：为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质 蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质； 基因可以遗传，蛋白质无法遗传； 2.天然蛋白质合成过程：按照中心法则 从预期的蛋白质功能出发 → 设计预期的蛋白质结构 →推测应有的氨基酸 序列 → 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 → 获得所需要的蛋白质 设计 推测 改造或合成 预期功能 目的基因 二 蛋白质工程的基本原理 行使 蛋白质 (三维结构) 基本思路逆中心法则 折叠 多肽链 生物功能 转录 翻译 mRNA 第一个核 苷酸(5') 第二个核苷酸 第三个核 苷酸(3) U C A G U 苯丙氨酸UUU 丝氨酸UCU 酪氨酸UAU 半胱氨酸UGU U C A G 苯丙氨酸UUC 丝氨酸UCC 酪氨酸UAC 半胱氨酸UGC 亮氨酸UUA 丝氨酸UCA 终止密码UAA 终止密码UGA 亮氨酸UUG 丝氨酸UCG 终止密码UAG 色氨酸UGG C 亮氨酸CUU 脯氨酸CCU 组氨酸CAU 精氨酸CGU U C A G 亮氨酸CUC 脯氨酸CCC 组氨酸CAC 精氨酸CGC 亮氨酸CUA 脯氨酸CCA 谷氨酰胺CAA 精氨酸CGA 亮氨酸CUG 脯氨酸CCG 谷氨酰胺CAG 精氨酸CGG A 异亮氨酸AUU 苏氨酸ACU 天冬酰胺AAU 丝氨酸AGU U C A G 异亮氨酸AUC 苏氨酸ACC 天冬酰胺AAC 丝氨酸AGC 异亮氨酸AUA 苏氨酸ACA 赖氨酸AAA 精氨酸AGA 甲硫氨酸AUG 苏氨酸ACG 赖氨酸AAG 精氨酸AGG 出来。 AAA、 或C 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 人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。对基因的改造经常会用到基 ... ...
