蛋白质工程崛起的原因
蛋白质工程的崛起 课件
概
通过基因修饰 或 基因合成 ，对现有蛋白质进行改
手段
念
造，或制造一种新的蛋白质
目的
获得 满足人类生产和生活需求 的蛋白质
原理
由预期的蛋白质功能找到相对应的_脱__氧__核__苷__酸__序__列__(基__因__)
目标 根据人们对蛋白质功能的 特定需求 对蛋白质结构进行分子设计
基本流程 预期蛋白质的功能→设计预期的
1.基因工程的优势与不足分别是什么？ 答案 (1)优势：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，进而表现出新性状。这是基因工程 的实质。 (2)不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质。
2.蛋白质工程的实例： (1)经改造的干扰素基因合成的干扰素和原来的相比，在结构和功能 上有什么改变？ 答案 经改造的干扰素，其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，结 果大大提高该干扰素在体外储存的稳定性。 (2)可以通过哪些途径提高玉米中的赖氨酸含量？ 答案 ①可以将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，②可以改 变赖氨酸合成途径中关键酶的活性。
3.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(1) 代 表 蛋 白 质 工 程 操 作 思 路 的 过 程 是 _④__⑤__ ； 代 表 中 心 法 则 内 容 的 是 __①__②__③___(填写数字)。 (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①_转__录__；②__翻__译__；③___折__叠___；④_分__子__设__计__；⑤_D__N_A__合__成__。 (3)蛋白质工程的目的是_根__据__人__们__对__蛋__白__质__功__能__的__特__定__需__求Байду номын сангаас_，__对__蛋__白_ _质__的__结__构__进__行__分__子__设__计_，通过__基__因__合__成__或__改__造___实现。 (4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是___相__反___的。
1.4蛋白质工程的崛起
9、蛋白质工程流程是（ C） A、基因→表达→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 B、对蛋白质进行分子设计→改造蛋白质分子 →行使功能 C、预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构 →推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核 苷酸序列 D、预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构 →推测应有的氨基酸序列→合成相应的mRNA
满足人类 生产和生 活的需要
干扰素（丝氨酸）
体外可以保存半年 玉米中赖氨酸含量可提高数倍
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺）
改造
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
改造
体后会堆积 在皮下，要经过较长时间才 能进入血液，而且进入到血 液中的胰岛素又会不断地被 分解。
你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质， 酶工程与蛋白质工程有什么区别？
• 酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助 工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和 环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶 工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶 工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医 药工业中。 • 通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没 有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由 酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。 因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利 用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白 质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展， 其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白 质工程的一部分。
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。 怎么操作呢？
请问， 对天然 蛋白质进行改造， 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？
高三生物蛋白质工程的崛起
三、蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的 一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质 结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研 究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭 新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药 方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开 创了按照人类意愿改造、创造究过的几千种酶中，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。一般来说，提高 蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶 的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于 重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。
/ 优游
Ø “后基因组时代”将是“蛋白质组学时代”， 即从对基因信息的研究转向对蛋白质信息的研 究，包括研究蛋白质结构、功能与应用及蛋白 质相互关系和作用。
Ø 蛋白质工程就是在对蛋白质的化学、晶体学、 动力学等结构与功能认识的基础上，对蛋白质 人工改造与合成，最终获得商业化的产品。
二、蛋白质工程的基本原理
（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；
例如:干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将 人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生 的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天 然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式
蛋白质工程的崛起
二、蛋白质工程的基本原理
1 蛋白质工程的概念 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。
2 前提： 了解蛋白质的结构和功能 原理： 改造基因（基因修饰或基因合成） 目的： 定向改造或制造蛋白质
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
课堂练习：
2、蛋白质工程的基本流程正确的是：( D )
①设计蛋白质分子结构 ②DNA合成
③预期蛋白质功能 核苷酸序列
④据氨基酸序列推出脱氧
A. ①→②→③→④
蛋白质工程流程图：
基因 DNA
DNA合成
分子 设计
氨基酸序列
转录 mRNA翻译 多肽链 折叠
蛋白质 三维结构
1. 从预期的蛋白质功能出发 2. 设计预期的蛋白质结构 3. 推测应有的氨基酸序列 4. 找到相应的脱氧核苷酸序列
生物 预期 功能 功能
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
B. ④→②→①→③
C. ③→④→①→②
D. ③→①→④→②
2 蛋白质工程的目的： 生产符合人们生活需要的并非自然界已存在 的蛋白质
例如：
干扰素（半胱氨酸） 改造
体外很难保存
干扰素（丝氨酸）
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
天冬氨酸激酶
1.4蛋白质工程的崛起
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。
蛋白质工程崛起的原因
蛋白质工程的崛起——研究性学习报告蛋白质工程崛起的缘由：通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存在的活性物质，并借助转基因而改变动植物性状，得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。
在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。
然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现这些蛋白质只是适应生物自身的需要，而对开发它们进行产业化，开发往往不合意，需要加以改造。
蛋白质工程的目的：生产符合人类生产和生活需要的蛋白质。
对天然蛋白质进行改造，应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质基因的改造。
主要原因如下：1、任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，基因既对蛋白质进行了改造，而且改造过得蛋白质可以遗传下去。
如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
2、对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作的多。
蛋白质工程的途径：天然蛋白质的合成途径：表达（转录或翻译）、基因表达链（转录或翻译）、形成具有高级结构的蛋白质、形成氨基酸序列的多肽、行使生物功能。
蛋白质工程的流程：DNA合成合成基因 DNA mRNA 转录翻译氨基酸系列多肽链折叠分子设计蛋白质三维结构预期功能生物功能蛋白质工程的概念：基础：蛋白质的结构和功能途径：基因修饰和基因合成目标：改造蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的生产和生活的需要。
蛋白质工程的实质：是对编码蛋白质的基因进行改造，蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。
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；借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段尽可能的了解蛋白质的二维结构和三维晶体结构。
3、设计各种处理条件。
4、了解蛋白质的结构变化，包括折叠等对其活性与功能的影响。
5、设计编码该蛋白质的基因改造方案6、分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际应用。
高二12班李艺。
高一生物蛋白质工程的崛起知识点
该知识点包括蛋白质工程崛起的缘由、蛋白质工程的基本原理、蛋白质工程的进展和前景等几个要点知识。
1.蛋白质工程崛起的缘由：蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。
而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。
分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。
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。
(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)2.蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代基因工程。
基本途径：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，找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。
(注意：目的基因只能用人工合成的方法)流程图：3.蛋白质工程的进展和前景：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，使其成为一种速效性药品，再如：将蛋白质工程应用于微电子方面，制成电子元件，具有体积小、耗电少、效率高等优点。
但是由于蛋白质发挥功能必须依赖于它的高级结构(空间结构)，这是相当复杂的，所以，目前成功的例子还不多，还需要人们的努力。
总之，蛋白质工程的前景是光明的，道路是曲折的。
【蛋白质工程的崛起考点分析】在平常测试中，该知识点比例不大，多以选择题的形式出现。
通常考查蛋白质工程的概念、基本原理、流程及应用等内容，难度不大。
有关蛋白质工程的内容极少出现在高考试题中，即使有也是依附在基因工程的试题中，有1-2个空。
所以同学们记住基础知识即可。
【蛋白质工程的崛起知识点误区】有关蛋白质工程的易错点：①对蛋白质分子进行改造，其本质是改变其基因组成。
如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质分子还是无法遗传。
高二生物蛋白质工程的崛起
https:///yyhh/25o7.html
https:///yyhh/l8t6.html
https:///yyhh/zxpt.html
https:///yyhh/iau5.html
https:///yyhh/zhjh.html
https:///yyhh/u7gi.html https:///yyhh/shk3.html https:///yyhh/6gbm.html https:///yyhh/5f24.html
https:///yyhh/ffbl.html https:///yyhh/x1xt.html https:///yyhh/urpl.html https:///yyhh/7ccv.html
mRNA： GCU(或C或A或G)UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
DNA的一条链：
CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)
娆嘉妖女的身形，她有着紧缩的酷似鲜笋模样的肩膀，肩膀下面是瘦小的酷似短棍模样的手臂，她破烂的鹅黄色簸箕模样的手掌仿佛特别帅气却又透着一丝神气，很大
的海蓝色腰带模样的手指真的有些古怪但又有些绝妙。她不大的酷似柳枝模样的腿好像十分漂亮顽强，平常的酷似铁链模样的脚感觉空前粗野却又透着一丝标新立异，
她
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奇特的武功『蓝雨摇圣木屑爪』，看家的魔法是『黄影蚌魔沙砾语录』，另外身上还带着一件奇异的法宝『红金缸圣葡萄囊』。她有着瘦弱的浓绿色假山形态的身材和
破落的青古磁色篦子模样的皮肤，显得极为狂野同时还隐现着几丝浪漫，她头上是有根羽毛的暗灰色谷堆般的头发，戴着一顶冒烟的海蓝色狮子似的秤砣思翠盔，她上
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蛋白质工程的崛起——研究性学习报告
蛋白质工程崛起的缘由：
通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存在的活性物质，并借助转基因而改变动植物性状，得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。
在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。
然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现这些蛋白质只是适应生物自身的需要，而对开发它们进行产业化，开发往往不合意，需要加以改造。
蛋白质工程的目的：
生产符合人类生产和生活需要的蛋白质。
对天然蛋白质进行改造，应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质基因的改造。
主要原因如下：1、任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，基因既对蛋白质进行了改造，而且改造过得蛋白质可以遗传下去。
如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
2、对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作的多。
蛋白质工程的途径：
天然蛋白质的合成途径：表达（转录或翻译）、基因表达链（转录或翻译）、形成具有高级结构的蛋白质、形成氨基酸序列的多肽、行使生物功能。
蛋白质工程的流程：
DNA合成合成基因DNA mRNA 转录翻译氨基酸系列多肽链折叠分子设计蛋白质三维结构预期功能生物功能
蛋白质工程的概念：
基础：蛋白质的结构和功能
途径：基因修饰和基因合成
目标：改造蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的生产和生活的需要。
蛋白质工程的实质：
是对编码蛋白质的基因进行改造，蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。
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；借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段尽可能的了解蛋白质的二维
结构和三维晶体结构。
3、设计各种处理条件。
4、了解蛋白质的结构变化，包括折叠等对其活性与功能的影响。
5、设计编码该蛋白质的基因改造方案
6、分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际应用。
高二12班
李艺。