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1、蛋白質是一切生命活動的體現者。基因控制蛋白質的合成第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質工程蛋白質工程 基因工程一般只能生產自然界中已存在的蛋白質，不一定滿足人類的需要。 如：干擾素是動物體內的蛋白質，可用于治療病毒的感染和癌癥，但在體內不易保存，如果將它的一個半胱氨酸轉化為絲氨酸，則可在-70條件下保存半年。 為什么要開展蛋白質工程？對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現？子進行操作，還是通過對基因的操作來實現？答：毫無疑問應該從對基因的操作來實現對天然蛋白質改答：毫無疑問應該從對基因的操作來實現對天然蛋白質改造，主要
2、原因如下：造，主要原因如下：（1）任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因）任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質分子還是無法遺傳的。蛋白質分子還是無法遺傳的。（2）對基因進行改造比對蛋白質直接改造要容易操作，難）對基因進行改造比對蛋白質直接改造要容易操作，難度要小得多。度要小得多。蛋白質工程一般是先創(chuàng)造出適合人類需求的新基因，然后表達具有特定結構和功能的蛋白質。關鍵技術：基因
3、工程蛋白質工程稱為第二代基因工程 前提：了解蛋白質的結構和功能的關系空間結構的測定： X射線晶體衍射法、 核磁共振（ 一級結構的測定（氨基酸序列）蛋白質的一級結構蛋白質的一級結構 蛋白質的二級結構蛋白質的二級結構 胰島素的三級結構胰島素的三級結構血紅蛋白質的四級結構血紅蛋白質的四級結構 血紅蛋白分子血紅蛋白分子就是由二個由就是由二個由141個氨基酸殘個氨基酸殘基組成的基組成的亞基亞基和二個由和二個由146個個氨基酸殘基組氨基酸殘基組成的成的亞基按特亞基按特定的接觸和排定的接觸和排列組成的一個列組成的一個球狀蛋白質分球狀蛋白質分子，每個亞基子，每個亞基中各有一個含中各有一個含亞鐵離子的血亞鐵離子
4、的血紅素輔基。紅素輔基。 返回蛋白質工程的基本原理 根據人們對蛋白質功能的特定要求，對蛋白質的結構進行分子設計。由于基因決定蛋白質，要對蛋白質結構進行設計改造，必須從基因入手。 途徑： 預期蛋白質功能設計出預期的蛋白質結構推測應用的氨基酸序列設計DNA的脫氧核苷酸序列（基因改造）（基因工程）蛋白質工程流程圖蛋白質工程流程圖基因基因DNA氨基酸序列氨基酸序列多肽鏈多肽鏈蛋白質三蛋白質三維結構維結構預期蛋白預期蛋白質功能質功能分子設計分子設計DNA合成合成基因基因工程工程合成相應合成相應的蛋白質的蛋白質 蛋白質的改造大改：設計并制造自然界中不存在的全新蛋白質，使之具有特定的氨基酸序列、空間結構和預
5、期功能中改：在蛋白質分子中替代某一個肽段或一個特定的結構域小改：通過基因工程中的定點誘變技術，有目的改造蛋白質分子中某活性部位的1個或幾個氨基酸殘基，以改善蛋白質的性質和功能 PCR技術是基因定點誘變的常用方法 利用人工合成帶有突變點的誘變引物，通過PCR擴增而獲得定點突變的基因，再通過基因工程的方法，將突變基因導入受體細胞，經過轉錄和翻譯合成所需的蛋白質。胰島素改造胰島素改造天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進入血液，從而延緩體，延緩胰島素從注射部位進入血液，從而延緩了其降血糖作用，也增加了抗原性，利用蛋白質了其降血糖作用
6、，也增加了抗原性，利用蛋白質工程技術將胰島素工程技術將胰島素B鏈由鏈由B28脯氨酸脯氨酸-B29賴氨酸賴氨酸改為改為B28賴氨酸賴氨酸-B29脯氨酸，則可降低其聚合作脯氨酸，則可降低其聚合作用，使胰島素快速起作用。該速效胰島素已通過用，使胰島素快速起作用。該速效胰島素已通過臨床實驗。臨床實驗。非定點誘變： 對蛋白質的空間結構不完全了解時，采用非定點誘變改造蛋白質，不具有目的性和針對性，可產生意想不到的結果二、蛋白質工程的應用 改造酶的結構，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性 制藥領域 例：鼠人嵌合抗體的形成 在基因水平上對抗體進行重組，產生人恒定區(qū)和可變區(qū)嵌合體,對人體的不良反應減少。蛋白質芯片 蛋白質檢測、分析技術
高二生物選修3 蛋白質工程 課件
