實例一：傳統(tǒng)生產(chǎn)胰島素的方法是從豬、牛等動物的胰腺中提取。曾經(jīng)生產(chǎn)供一位糖尿病病人使用一年的胰島素，需要上千頭牛，生產(chǎn)的成本非常高。1978年，科學家將編碼人胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌細胞中，使大腸桿菌表達重組人胰島素。我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程物---重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到廣泛應用。實例二：目前越來越多的抗病基因正在被轉(zhuǎn)入植物，使人們在品嘗鮮果美味的同時，達到防病的目的。這類食品被稱為“疫苗食品”。例如，我國正在研制的能夠預防乙肝的西紅柿。基因工程在生產(chǎn)生活中有哪些應用呢？問題探討：3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應用問題探討：你見過用細菌畫畫嗎？左圖是用發(fā)出不同顏色熒光的細菌“畫”的美妙圖案。這些細菌能夠發(fā)出熒光，是因為它們體內(nèi)導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，科學家通過改造它，獲得了黃色熒光蛋白等。這些熒光蛋白在細胞內(nèi)生命活動的檢測、腫瘤的示蹤研究等領(lǐng)域有著重要應用。那么，科學家是怎樣對蛋白質(zhì)分子進行設(shè)計和改造的呢？蛋白質(zhì)工程2001年，國際人類蛋白質(zhì)組組織宣布成立。2003年，該組織正式提出啟動兩項重大國際合作項目：一項是由中國科學家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”；另一項是由美國科學家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質(zhì)組計劃”，由此拉開了人類蛋白質(zhì)組計劃的帷幕。人類蛋白質(zhì)組計劃一、蛋白質(zhì)工程的概念：①基礎(chǔ)：②操作手段及對象：③結(jié)果：④目的：⑤困難：任務一：閱讀蛋白質(zhì)工程的概念，回答以下問題：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系改造或合成基因改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴正確的高級結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復雜，難度很大的工程。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，是涉及多學科的綜合科技工程。二、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.基因工程的實質(zhì)及不足2.天然蛋白質(zhì)的不足基因工程是將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者可以產(chǎn)生它原本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進而表現(xiàn)出新性狀。實質(zhì)：基因重組不足：基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在（天然）的蛋白質(zhì)。

天然蛋白質(zhì)是生物長期進化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。實例：提高玉米賴氨酸含量賴氨酸合成調(diào)控達到一定濃度兩種酶的活性352位的蘇氨酸變成異亮氨酸二氫吡啶二羧酸合成酶天冬氨酸激酶+104位的天冬酰胺變成異亮氨酸賴氨酸含量抑制提高提高限制提高提高5倍提高2倍三、蛋白質(zhì)的基本原理閱讀課本，嘗試用導圖分析出：1.天然蛋白合成的過程；2.蛋白質(zhì)工程基本思路1.天然蛋白質(zhì)合成過程：按照中心法則進行三、蛋白質(zhì)的基本原理基因表達形成具有特定氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能轉(zhuǎn)錄翻譯2.蛋白質(zhì)工程的基本思路三、蛋白質(zhì)工程的基本原理——逆中心法則預期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列對應脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因獲得所需要的蛋白質(zhì)某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸苯丙氨酸色氨酸谷氨酸賴氨酸1.怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。……-丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……氨基酸序列GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)GAA(或G）UUU(或C)mRNA序列已知：丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、賴氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。脫氧核苷酸序列GCT(或C或A或G)TGGAAA(或G)GAA（或G）TTT(或C)CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)CTT（或C）AAA(或G)四、蛋白質(zhì)工程的應用1.醫(yī)藥工業(yè)方面①實例1：研發(fā)速效胰島素類似物天然胰島素易形成二聚體或六聚體預期結(jié)構(gòu)改造B28位脯氨酸替換為天冬氨酸或?qū)⑺cB29位的賴氨酸交換位置新胰島素基因轉(zhuǎn)錄mRNA折疊預期功能行使功能降低胰島素的聚合作用設(shè)計結(jié)構(gòu)改變B鏈第20～29位氨基酸組成推測序列翻譯多肽鏈有效抑制胰島素的聚合實例2.延長干擾素體外保存時間四、蛋白質(zhì)工程的應用1.醫(yī)藥工業(yè)方面天然干擾素不易保存預期結(jié)構(gòu)改造一個半胱氨酸變成絲氨酸新干擾素基因轉(zhuǎn)錄mRNA折疊預期功能行使功能延長保存時間設(shè)計結(jié)構(gòu)氨基酸替換推測序列翻譯多肽鏈在-70℃下可以保存半年2.其他工業(yè)方面的應用—廣泛用于改進酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶①改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，以提高植物光合作用的速率，增加糧食的產(chǎn)量；②設(shè)計優(yōu)良微生物農(nóng)藥，通過改造微生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使它防治病蟲害的效果增強。如枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用