1、第節(jié) 4蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用高中生物 選擇性必修3第3章1.說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2.概述蛋白質(zhì)工程的基本原理。3.舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程。學(xué)習(xí)目標(biāo)2022-3-12從社會(huì)中來從社會(huì)中來 你見過用細(xì)菌畫畫嗎？右圖是用發(fā)出不同顏你見過用細(xì)菌畫畫嗎？右圖是用發(fā)出不同顏色熒光的細(xì)菌色熒光的細(xì)菌“畫畫 的美妙圖案。這些細(xì)菌能夠的美妙圖案。這些細(xì)菌能夠發(fā)出熒光，是因?yàn)樵谒鼈兊捏w內(nèi)導(dǎo)入了熒光蛋白發(fā)出熒光，是因?yàn)樵谒鼈兊捏w內(nèi)導(dǎo)入了熒光蛋白的基因。最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，的基因。最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學(xué)家通過

2、改造它，獲得了黃色熒光蛋白等。這科學(xué)家通過改造它，獲得了黃色熒光蛋白等。這些熒光蛋白在細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng)的檢測、腫瘤的示些熒光蛋白在細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng)的檢測、腫瘤的示蹤研究等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。蹤研究等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。 那么，科學(xué)家是那么，科學(xué)家是怎樣對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造的呢？怎樣對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造的呢？ 科學(xué)家科學(xué)家解析了多管水母綠色熒光蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)解析了多管水母綠色熒光蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)行輔助設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，在此基礎(chǔ)上再采用定點(diǎn)突變的技術(shù)將綠色熒光蛋白發(fā)光基再采用定點(diǎn)突變的技術(shù)將綠色熒光蛋白發(fā)光基團(tuán)正下方的第團(tuán)正下方的第203203位的蘇氨酸

3、替換為酪氨酸位的蘇氨酸替換為酪氨酸，從而，從而獲得了獲得了一種新的綠色熒一種新的綠色熒光蛋白的衍生物光蛋白的衍生物-黃色熒光蛋白黃色熒光蛋白。用細(xì)菌用細(xì)菌“畫畫”的畫的畫2022-3-12 蛋白質(zhì)工程是指蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過，通過改造或合成基因改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或，或制造一種新的蛋白質(zhì)制造一種新的蛋白質(zhì)，以，以滿滿足人類生產(chǎn)和生活的需求足人類生產(chǎn)和生活的需求。 蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程是是在基因工程的基礎(chǔ)上在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來，延伸出來的的第二代基因工程第二代

4、基因工程。特別注意：特別注意：蛋白質(zhì)工程的操作對象蛋白質(zhì)工程的操作對象基因！基因！2022-3-12 你知道人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？我國科學(xué)你知道人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？我國科學(xué)家承擔(dān)了什么任務(wù)？家承擔(dān)了什么任務(wù)？ 人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃是繼人類基因組計(jì)劃之后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域重大人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃是繼人類基因組計(jì)劃之后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域重大的國際合作科研項(xiàng)目。的國際合作科研項(xiàng)目。20012001年，國際人類蛋白質(zhì)組組織宣布成立。年，國際人類蛋白質(zhì)組組織宣布成立。20032003年，該組織年，該組織正式提出啟動(dòng)兩項(xiàng)重大國際合作項(xiàng)目正式提出啟動(dòng)

5、兩項(xiàng)重大國際合作項(xiàng)目：一：一項(xiàng)是由項(xiàng)是由中國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的中國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃蛋白質(zhì)組計(jì)劃”；另另一一項(xiàng)是由項(xiàng)是由美國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的美國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質(zhì)組計(jì)劃人類血漿蛋白質(zhì)組計(jì)劃”，由此拉開了由此拉開了人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃的帷幕。的帷幕?！叭祟惛闻K蛋白質(zhì)組計(jì)劃人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”是國際上第一個(gè)是國際上第一個(gè)人類組織器官的蛋白質(zhì)組計(jì)劃，由我國賀福初院人類組織器官的蛋白質(zhì)組計(jì)劃，由我國賀福初院士士牽頭，這是中國科學(xué)家第牽頭，這是中國科學(xué)家第一一次領(lǐng)次領(lǐng)銜重大國際科研協(xié)作計(jì)劃。它的目標(biāo)是銜重大國際科研協(xié)作計(jì)劃。它的目標(biāo)是通過對肝臟蛋白質(zhì)

6、高通量、規(guī)?；难芯?，通過對肝臟蛋白質(zhì)高通量、規(guī)?；难芯浚馕龈闻K蛋白質(zhì)在生理、病理過程中的功能意義，為重大肝病的預(yù)防、診斷、治療解析肝臟蛋白質(zhì)在生理、病理過程中的功能意義，為重大肝病的預(yù)防、診斷、治療和新藥的研發(fā)提供重要的科學(xué)依據(jù)和新藥的研發(fā)提供重要的科學(xué)依據(jù)。20102010年，該計(jì)劃年，該計(jì)劃“兩譜、兩圖、三庫兩譜、兩圖、三庫”的目標(biāo)的目標(biāo)初步實(shí)現(xiàn)。我國科學(xué)家完成了人類肝臟蛋白質(zhì)組表達(dá)譜和修飾譜，繪制了蛋白質(zhì)相初步實(shí)現(xiàn)。我國科學(xué)家完成了人類肝臟蛋白質(zhì)組表達(dá)譜和修飾譜，繪制了蛋白質(zhì)相互作用連鎖圖和定位圖?；プ饔眠B鎖圖和定位圖?！叭龓烊龓臁眲t是建立符合國際標(biāo)準(zhǔn)的肝臟標(biāo)本庫、發(fā)展規(guī)模則是建立

7、符合國際標(biāo)準(zhǔn)的肝臟標(biāo)本庫、發(fā)展規(guī)?；贵w制備技術(shù)并建立肝臟蛋白質(zhì)抗體庫和建立完整的肝臟蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫。人類化抗體制備技術(shù)并建立肝臟蛋白質(zhì)抗體庫和建立完整的肝臟蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫。人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃取得的成果有力推動(dòng)了蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，為它提供了重要的理論支蛋白質(zhì)組計(jì)劃取得的成果有力推動(dòng)了蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，為它提供了重要的理論支持。持。20142014年年6 6月，中國人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃啟動(dòng)月，中國人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃啟動(dòng)。2022-3-12一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.1.基因工程的實(shí)質(zhì)基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物另一種生物體體內(nèi)，后者內(nèi)，

8、后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀性狀。2.2.基因工程的局限性基因工程的局限性：原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)白質(zhì)。3.3.天然蛋白質(zhì)的不足天然蛋白質(zhì)的不足：天然蛋白質(zhì)是：天然蛋白質(zhì)是生物在生物在長期進(jìn)化過程中形成的長期進(jìn)化過程中形成的，它們的，它們的結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要符合特定物種生存的需要，卻，卻不一定完全符不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要合人類生產(chǎn)和生活的需要。如玉米中賴氨酸。如玉米中賴氨酸含量較低，經(jīng)人工設(shè)計(jì)改造，可使其葉片和含量較低，經(jīng)人工設(shè)計(jì)改造，可使其葉片

9、和種子中種子中游離賴氨酸的含量分別提高游離賴氨酸的含量分別提高5 5倍和倍和2 2倍倍。賴氨酸合成賴氨酸合成調(diào)控調(diào)控達(dá)到一定濃度達(dá)到一定濃度兩種酶的活性兩種酶的活性352352位的蘇氨酸變位的蘇氨酸變成異亮氨酸成異亮氨酸二氫吡啶二二氫吡啶二羧酸合成酶羧酸合成酶天冬氨天冬氨酸激酶酸激酶+ +104104位的天冬酰胺位的天冬酰胺變成異亮氨酸變成異亮氨酸賴氨酸含量賴氨酸含量抑制抑制提高提高提高提高限制限制提高提高2022-3-12二、蛋白質(zhì)工程的基本原理二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1.1.蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能功能的特定需求，的特定需求，對蛋白質(zhì)的對蛋白

10、質(zhì)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。2.2.蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：通過：通過改造或合成基因改造或合成基因，來，來定向改造現(xiàn)定向改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)。3.3.天然蛋白質(zhì)合成天然蛋白質(zhì)合成的的過程過程：天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照：天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中中心法則心法則進(jìn)行的?；蜻M(jìn)行的?；虮磉_(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）形成具有特定形成具有特定氨基酸序列氨基酸序列的多肽鏈的多肽鏈形成具有形成具有高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)行使行使生生物功能。物功能。而蛋白質(zhì)工程卻與之而蛋白質(zhì)工程卻與之相反相反！2022-3-124.4.蛋白質(zhì)工程蛋白

11、質(zhì)工程的的基本思路基本思路：從：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)出發(fā)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測推測應(yīng)有的氨基酸序列應(yīng)有的氨基酸序列找到并改變找到并改變相相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）（基因）或或合成新的基因合成新的基因獲得獲得所需所需要的蛋白質(zhì)要的蛋白質(zhì)。折疊折疊目的基因目的基因2022-3-12思考思考討論討論蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用 某多肽鏈的一段氨基酸序列是：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸丙氨酸苯丙苯丙氨酸氨酸色氨酸色氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸賴氨酸1.1.怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列怎樣得出決定這一段肽鏈的脫

12、氧核苷酸序列? ?請把相應(yīng)的堿基序列請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。提示：丙氨酸（寫出來。提示：丙氨酸（GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG)GCG)、色氨酸、色氨酸(UGG)(UGG)、賴氨賴氨酸酸(AAA(AAA、AAGAAG）、谷氨酸（谷氨酸（GAAGAA、GAGGAG）、苯丙氨酸（苯丙氨酸（UUUUUU、UUCUUC）。2.2.確定目的基因的堿基序列后，怎樣確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能才能合成或改造目的基因？合成或改造目的基因？mRNAmRNA序列為：序列為：GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGG AAAUGG AAA（或（或G G）GAAGAA（或（或G

13、G）UUUUUU（或（或C C）DNADNA序列為：序列為：CGACGA（或（或G G或或T T或或C C）ACC TTTACC TTT（或（或C C）CTTCTT（或（或C C）AAAAAA（或（或G G） GCT GCT（或（或C C或或A A或或G G）TGG AAATGG AAA（或（或G G）GAAGAA（或（或G G）TTTTTT（或（或C C） 確定目的基因的堿基序列后，可以確定目的基因的堿基序列后，可以人工合成目的基因人工合成目的基因或或從基因文從基因文庫中獲取目的基因庫中獲取目的基因。對基因的改造經(jīng)常會(huì)用到對基因的改造經(jīng)常會(huì)用到基因定點(diǎn)突變技術(shù)來進(jìn)基因定點(diǎn)突變技術(shù)來進(jìn)行堿基的

14、替換、增添行堿基的替換、增添等等。項(xiàng)目項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程操作對象操作對象操作起點(diǎn)操作起點(diǎn)操作水平操作水平操作流程操作流程結(jié)果結(jié)果實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系基因基因基因基因DNADNA分子水平分子水平DNADNA分子水平分子水平預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨推測氨基酸序列基酸序列找到并改變對應(yīng)的脫氧核苷酸序找到并改變對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新基因列（基因）或合成新基因獲得所需要的蛋獲得所需要的蛋白質(zhì)白質(zhì)目的基因的篩選與獲取目的基因的篩選與獲取構(gòu)建基因構(gòu)建基因表達(dá)載體表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞胞目的基因的檢測與鑒定目的基

15、因的檢測與鑒定可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)通過改造或合成基因來定向改造現(xiàn)有蛋白通過改造或合成基因來定向改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程；蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程；蛋白質(zhì)工程離不開基因工程，其包含基因工程的基本操作。蛋白質(zhì)工程離不開基因工程，其包含基因工程的基本

16、操作。預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能目的基因目的基因2022-3-125.5.蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較2022-3-12 能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞中，讓宿主細(xì)胞生產(chǎn)人類基因，導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞中，讓宿主細(xì)胞生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？所需要的蛋白質(zhì)食品呢？ 理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子。利用改造。利用改造后的動(dòng)物細(xì)胞、微生物細(xì)胞等可以生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)，但后的動(dòng)物細(xì)胞、微生物細(xì)胞等可以生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)，但這些蛋白質(zhì)往往都是

17、自然界中已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是這些蛋白質(zhì)往往都是自然界中已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設(shè)計(jì)出來的、自然界中不存在的蛋白質(zhì)。人工設(shè)計(jì)出來的、自然界中不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白主要原因是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和蛋質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)如何行使功能了解得還不夠，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)白質(zhì)在生物體內(nèi)如何行使功能了解得還不夠，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)全新的而又具有功能的蛋白質(zhì)。全新的而又具有功能的蛋白質(zhì)。即使設(shè)計(jì)并獲得了一個(gè)全新的即使設(shè)計(jì)并獲得了一個(gè)全新的蛋白質(zhì)，它的生理生化特性、用它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)食品的安全性蛋白質(zhì)，它的生理生化特性

18、、用它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)食品的安全性等都需要長期深入的研究。等都需要長期深入的研究。天然蛋白質(zhì)易天然蛋白質(zhì)易形成二聚體或形成二聚體或六聚體六聚體預(yù)期結(jié)構(gòu)預(yù)期結(jié)構(gòu)改造改造B28B28位脯氨酸替換位脯氨酸替換為天冬氨酸或?qū)樘於彼峄驅(qū)⑺c它與B29B29位的賴氨位的賴氨酸交換位置酸交換位置新胰島新胰島素基因素基因轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA折疊折疊預(yù)期預(yù)期功能功能行使行使功能功能降低胰島降低胰島素的聚合素的聚合作用作用設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)改變改變B B鏈第鏈第20202929位氨位氨基酸組成基酸組成推測推測序列序列翻譯翻譯多肽鏈多肽鏈有效抑制有效抑制胰島素的胰島素的聚合聚合2022-3-12三、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)

19、用三、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1.1.醫(yī)藥工業(yè)方面醫(yī)藥工業(yè)方面（1 1）研發(fā)速效胰島素類似物）研發(fā)速效胰島素類似物天然干擾素天然干擾素不易保存不易保存預(yù)期預(yù)期結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)改造改造一個(gè)半胱氨酸一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸變成絲氨酸新干擾新干擾素基因素基因轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA折疊折疊預(yù)期預(yù)期功能功能行使行使功能功能延長保延長保存時(shí)間存時(shí)間設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)氨基酸氨基酸替換替換推測推測序列序列翻譯翻譯多肽鏈多肽鏈在在-70-70下可以保下可以保存半年存半年2022-3-12（2 2）延長干擾素體外保存時(shí)間）延長干擾素體外保存時(shí)間（3 3）降低人對小鼠單抗隆抗體的免疫反應(yīng)）降低人對小鼠單抗隆抗體的免疫反應(yīng) 通過通過改

20、造基因改造基因，將小鼠抗體上將小鼠抗體上結(jié)合抗結(jié)合抗原的區(qū)域原的區(qū)域（即（即可變區(qū)可變區(qū)）“嫁接嫁接”到到人的抗人的抗體體（即（即恒定區(qū)恒定區(qū)）上，上，經(jīng)過這樣改造的抗體經(jīng)過這樣改造的抗體誘發(fā)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度誘發(fā)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度就就會(huì)減低很多會(huì)減低很多。2022-3-122.2.其他工業(yè)方面其他工業(yè)方面 蛋白質(zhì)工程被廣泛用于蛋白質(zhì)工程被廣泛用于改進(jìn)酶的性能改進(jìn)酶的性能或或開發(fā)新的工業(yè)用酶開發(fā)新的工業(yè)用酶。如如枯草桿菌蛋白酶枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用，常被用于洗滌劑工具有水解蛋白質(zhì)的作用，常被用于洗滌劑工業(yè)、絲綢工業(yè)等。迄今為止，利用蛋白質(zhì)工程獲得的該酶的突業(yè)、絲綢工業(yè)等。迄今為止，利用蛋白

21、質(zhì)工程獲得的該酶的突變體已有上百種，從中可能篩選出一些符合工業(yè)化生產(chǎn)需求的變體已有上百種，從中可能篩選出一些符合工業(yè)化生產(chǎn)需求的突變體，從而提高這種酶的使用價(jià)值。突變體，從而提高這種酶的使用價(jià)值。3.3.農(nóng)業(yè)方面農(nóng)業(yè)方面（1 1）改造某些參與調(diào)控光合作用的酶改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，以，以提高植物光合作用提高植物光合作用的速率，增加糧食的產(chǎn)量的速率，增加糧食的產(chǎn)量。（2 2）利用蛋白質(zhì)工程的思路）利用蛋白質(zhì)工程的思路設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，通過改造設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，通過改造微生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)微生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使它，使它防治病蟲害的效果增強(qiáng)防治病蟲害的效果增強(qiáng)。2022-3-12 蛋白質(zhì)工程

22、是一項(xiàng)蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大難度很大的工程，主的工程，主要是要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級結(jié)構(gòu)，而這種高級結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜高級結(jié)構(gòu)，而這種高級結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜。要設(shè)計(jì)出更加符合人類需要的蛋白質(zhì)，還需要設(shè)計(jì)出更加符合人類需要的蛋白質(zhì)，還需要不斷地攻堅(jiān)克難。隨著科技的深入發(fā)展，要不斷地攻堅(jiān)克難。隨著科技的深入發(fā)展，蛋白質(zhì)工程將會(huì)給人類帶來更多的福祉。蛋白質(zhì)工程將會(huì)給人類帶來更多的福祉。由計(jì)算機(jī)建立的血紅由計(jì)算機(jī)建立的血紅蛋白三維結(jié)構(gòu)模型蛋白三維結(jié)構(gòu)模型三三級級結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)一一級級結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)四四級級結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)二二級級結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)2022-3-12到社會(huì)中去到社會(huì)中

23、去 酶用作工業(yè)催化劑，比無機(jī)催化劑具有更大的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)酶用作工業(yè)催化劑，比無機(jī)催化劑具有更大的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。由于在以下幾個(gè)方面。由于酶促反應(yīng)能在常溫、常壓和中性酶促反應(yīng)能在常溫、常壓和中性pHpH條件下進(jìn)行，條件下進(jìn)行，因此可以節(jié)省大量的能源和設(shè)備投資；生產(chǎn)過程中不會(huì)造成嚴(yán)重的污因此可以節(jié)省大量的能源和設(shè)備投資；生產(chǎn)過程中不會(huì)造成嚴(yán)重的污染，符合環(huán)境保護(hù)的要求；生產(chǎn)過程簡單、效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，生染，符合環(huán)境保護(hù)的要求；生產(chǎn)過程簡單、效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低產(chǎn)成本低。因此，。因此，酶制劑在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用酶制劑在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，通。近年來

24、，通過引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備、優(yōu)良菌種以及開發(fā)新型酶制劑，我國酶制劑產(chǎn)過引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備、優(yōu)良菌種以及開發(fā)新型酶制劑，我國酶制劑產(chǎn)業(yè)保持了較快的增長態(tài)勢，品種越來越豐富，產(chǎn)品的市場競爭力也在業(yè)保持了較快的增長態(tài)勢，品種越來越豐富，產(chǎn)品的市場競爭力也在不斷提升。不斷提升。20162016年，我國工業(yè)酶制劑年產(chǎn)量達(dá)年，我國工業(yè)酶制劑年產(chǎn)量達(dá)120120萬噸，年增長率保萬噸，年增長率保持在持在10%10%左右。在全球范圍內(nèi)，我國酶制劑的市場份額已占到了左右。在全球范圍內(nèi)，我國酶制劑的市場份額已占到了30%30%左左右，我國進(jìn)入酶制劑生產(chǎn)大國的行列。右，我國進(jìn)入酶制劑生產(chǎn)大國的行列。在酶制劑產(chǎn)業(yè)中，蛋白質(zhì)工

25、程在酶制劑產(chǎn)業(yè)中，蛋白質(zhì)工程被廣泛用于開發(fā)酶的新品種或改進(jìn)酶的性能被廣泛用于開發(fā)酶的新品種或改進(jìn)酶的性能，如，如提高酶的熱穩(wěn)定性，提高酶的熱穩(wěn)定性，增加某些被用作去污劑的酶的去污效率增加某些被用作去污劑的酶的去污效率等。等。當(dāng)堂檢測1. 2020江蘇徐州一中高二開學(xué)考科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸含量，計(jì)劃將天冬氨酸激酶的第 352 位的蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中第 104 位的氨基酸由天冬氨酸變成異亮氨酸，就可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸含量分別提高 5 倍和 2 倍。下列對蛋白質(zhì)的改造，操作正確的是 （）A. 直接通過分子水平改造蛋白質(zhì)B. 直接改造相應(yīng)的 mRNAC. 對

26、相應(yīng)的基因進(jìn)行操作D. 重新合成新的基因【答案】C【解析】蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。根據(jù)蛋白質(zhì)被改造部位的多少，可以將這種改造分為“大改”“中改”和“小改”。“小改”是指通過基因工程中的定點(diǎn)誘變技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能。題干中對蛋白質(zhì)的改造屬于“小改”層次，需直接對相應(yīng)的基因進(jìn)行改造，即對相應(yīng)的基因進(jìn)行定點(diǎn)誘變。2. 2020山東萊州一中高二月考蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，有

27、廣闊的發(fā)展前景。關(guān)于蛋白質(zhì)工程的描述，正確的是 （）A. 由于需要對蛋白質(zhì)直接改造，因此操作更難B. 由于蛋白質(zhì)不能遺傳，因此蛋白質(zhì)工程的產(chǎn)物不能大量生產(chǎn)C. 蛋白質(zhì)工程也需要設(shè)計(jì)出相應(yīng)的基因D. 蛋白質(zhì)工程在各個(gè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用【答案】C【解析】蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，是在分子水平上對基因分子直接進(jìn)行操作，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；分子水平上對基因分子直接進(jìn)行操作使其遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，可以遺傳給下一代，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程對基因分子直接進(jìn)行操作，需要推測出應(yīng)有的氨基酸序列，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的基因，C 項(xiàng)正確；蛋白質(zhì)工程的發(fā)展并不成熟，仍需一段時(shí)間提升，其目前并不能在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，D 項(xiàng)錯(cuò)誤。3. 2020山東濰坊模擬蛋白質(zhì)工程中，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋白質(zhì)的主要原因是 （）A. 缺乏改造蛋白質(zhì)所必需的工具酶B. 蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序千變?nèi)f化，操作難度大C. 人類對大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)知之甚少D. 改造基因易于操作且改造后能夠遺傳【答案】D【解析】蛋白質(zhì)工程應(yīng)該從對基因的操作來實(shí)現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造，原因是：（1）任何一種天然蛋