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课件网) 新课导入 神经芯片 荧光蛋白 美国科研人员发现流感病毒的“死穴”核蛋白 1.4 蛋白质工程的崛起 教学目标 知识目标 1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 尝试运用逆向思维分析和解决问题。 能力目标 2、简述蛋白质工程的原理。 情感态度与价值观 关注蛋白质工程的进展以及实施工程的目标，论述了蛋白质工程取得的若干研究进展，并展望了其未来发展趋势。 重点 难点 教学重难点 1、为什么要开展蛋白质工程的研究。 蛋白质工程的原理。 2、蛋白质工程的原理。 何谓蛋白质工程？ 1983年美国科学家Ulmer首先提出蛋白质工程，它是指按照特定的需要，对蛋白质进行分子设计和改造的工程。自此以后，蛋白质工程迅速发展，已成为生物工程的重要组成部分。 一、蛋白质工程崛起的缘由 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，使后者产生本身不能产生的蛋白质，从而表现出新的性状。 基因工程的实质： 在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。 基因工程 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。 天然蛋白质的不足 一般来说，提高蛋白质的稳定性包括： 1、延长酶的半衰期 2、提高酶的热稳定性 3、延长药用蛋白的保存期 4、抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等 通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。其中基因工程是关键技术。 因此蛋白质工程又被称为第二代基因工程。 蛋白质工程的概念 基础: 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。 手段: 基因修饰或基因合成： 借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术 二、蛋白质工程的基本原理 目的: 对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要。 由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行改造，最终还必须通过基因来完成。 通过基因工程来改造蛋白质 预期 功能 DNA合成 分子设计 蛋白质 三维结构 氨基酸序列 多肽链 基因 DNA mRNA 生物 功能 转录 翻译 折叠 蛋白质工程流程图 中心法则 蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的。而蛋白质工程的过程却与之相反。 蛋白质工程的主要步骤 从生物体中分离纯化目的蛋白； 测定其氨基酸序列； 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; 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； 设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变； 分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。 讨论 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—苯丙氨酸——— （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。 （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。 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，可以让学生根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU（或C或A或G）UGGAAA ... ...
