蛋白質工程的原理和應用從社會中來你見過用細菌畫畫嗎？右圖是用發出不同顏色熒光的細菌“畫"的美妙圖案。這些細菌能夠發出熒光，是因為在它們的體內導入了熒光蛋白的基因。最早被發現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生命活動的檢測、腫瘤的示蹤研究等領域有著重要應用。

那么，科學家是怎樣對蛋白質分子進行設計和改造的呢？對蛋白質分子的設計和改造是通過蛋白質工程來實現的①基礎：②操作：③操作對象：④目的：⑤地位：⑥理論和技術：蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系改造或合成基因改造現有蛋白質或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求在基因工程基礎上延伸出來的第二代基因工程基因分子生物學、晶體學和計算機技術一蛋白質工程概述蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求。①基因工程原則上只能生產自然界中已存在的蛋白質；②天然蛋白質是生物長期進化過程中形成的，它們的結構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和生活的需要；基因本不能產生的蛋白質新的性狀只能生產自然界中已存在的蛋白質二蛋白質工程崛起的緣由將一種生物的______轉移到另一種生物體內，后者可以產生它______________________，進而表現出____________基因工程的局限性:蛋白質工程崛起的緣由:基因工程的實質:123實例賴氨酸合成調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二蛋白質工程崛起的緣由4天然蛋白質合成的過程是按照___________進行的功能結構改造或合成基因（來定向改造現有蛋白質或制造新的蛋白質）中心法則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構的蛋白質形式生物功能轉錄翻譯三蛋白質工程的基本原理蛋白質工程的目標:蛋白質工程的實質*天然蛋白質合成過程根據人們對蛋白質______的特定需求，因此要對蛋白質的_____進行設計改造123蛋白質工程與天然蛋白質合成的過程_____：從____________________出發→設計____________________→推測___________________→找到并改變____________________________或_____________→獲得所需要的蛋白質相反預期的蛋白質功能預期的蛋白質結構應有的氨基酸序列相對應的脫氧核苷酸序列合成新基因預期功能預期結構推測氨基酸序列（多肽鏈）改造或合成目的基因轉錄mRNA翻譯折疊設計行使三蛋白質工程的基本原理蛋白質工程思路4蛋白質工程基本思路的應用思考某多肽鏈的一段氨基酸序列是：—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—谷氨酸—苯丙氨酸—討論1.請寫出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？提示：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）mRNA序列為：GCUUGGAAAGAAUUUDNA序列為：CGAACCTTTCTTAAAGCTTGGAAAGAATTT共___種可能序列32三蛋白質工程的基本原理蛋白質工程基本思路的應用思考某多肽鏈的一段氨基酸序列是：—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—谷氨酸—苯丙氨酸—討論2.確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因？三蛋白質工程的基本原理

確定目的基因的堿基序列后，可以人工合成目的基因，或應用基因定點突變技術來進行堿基的替換、增添等進而改造基因；基因的定點突變技術1——重疊PCR三蛋白質工程的基本原理補充①該過程需要___種引物；②PCR1的產物AB是引物___和引物___擴增的結果；③PCR2的產物CD是引物___和引物___擴增的結果；④產物AD的形成需要引物嗎？_______________________⑤需要改變的堿基位于引物___和引物___上⑥引物b和引物c之間有什么關系？_________________⑦PCR3中突變產物AD的擴增需要引物___和引物___4abcdbc引物b和引物c應有部分堿基互補ad不需要，需要耐高溫的DNA聚合酶三蛋白質工程的基本原理現學現用：利用重疊PCR技術進行定點突變可以實現對纖維素酶基因進行合理性改造，過程如下圖，下列分析正確的是（

）A.PCR1過程中的產物AB是依賴引物a和引物b擴增的結果B.引物c和引物b上均含有與模板鏈不能互補的堿基C.①過程需要先加熱至90-95℃再冷卻至55-60℃D.②過程需要利用引物a和引物d獲得突變產物ADABC三蛋白質工程的基本原理基因的定點突變技術2——大引物PCR該過程需要三條引物，第一輪PCR利用突變上游引物和常規下游引物進行擴增；第二輪PCR利用第一輪擴增產物中的一條鏈作為下游大引物，與常規上游引物一起擴增得到完整的含有突變位點的DNA片段；三蛋白質工程的基本原理補充基因的定點突變技術3三蛋白質工程的基本原理補充基因定點突變技術和基因突變的比較定點突變基因突變相同點類型結果不同點場所手段方向產生新基因生物體外生物體內PCR技術誘變因素定向改造不定向性堿基對的增添、缺失、替換三蛋白質工程的基本原理補充項目蛋白質工程基因工程操作對象操作起點操作水平操作流程結果實質聯系基因基因DNA分子水平DNA分子水平預期蛋白質功能→設計蛋白質結構→推測氨基酸序列→找到并改變對應的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→獲得所需要的蛋白質目的基因的篩選與獲取→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定可生產自然界沒有的蛋白質可生產自然界已有的蛋白質通過改造或合成基因來定向改造現有蛋白質或制造新的蛋白質將一種生物的基因轉移到另一種生物體內，后者可以產生它本不能產生的蛋白質，進而表現出新的性狀①蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出來的第二代基因工程；②蛋白質工程離不開基因工程，其包含基因工程基本操作；預期蛋白質功能目的基因四蛋白質工程和基因工程的比較思考：如何辨別一個操作是基因工程還是蛋白質工程？是否合成新的基因蛋白質工程是否對原有基因進行改造是否是否蛋白質工程基因工程看蛋白質看基因是否為天然蛋白質是否蛋白質工程基因工程四蛋白質工程和基因工程的比較1.研發速效胰島素類似物天然蛋白質易形成二聚體或六聚體預期結構改造B28位脯氨酸替換為天冬氨酸或將它與B29位的賴氨酸交換位置新胰島素基因轉錄mRNA折疊預期功能行使功能降低胰島素的聚合作用設計結構改變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五蛋白質工程的應用2.延長干擾素體外保存時間天然干擾素不易保存預期結構改造一個半胱氨酸變成絲氨酸新干擾素基因轉錄mRNA折疊預期功能行使功能延長保存時間設計結構氨基酸替換推測序列翻譯多肽鏈在-70℃下可以保存半年五蛋白質工程的應用通過__________，將小鼠抗體上__________的區域（即________）“嫁接”到_________（即_______）上，經過這樣改造的抗體__________________________；改造基因結合抗原可變區人的抗體恒定區誘發免疫反應的強度就會降低很多五蛋白質工程的應用3.降低人對小鼠單抗了抗體的免疫反應4.其他①改進酶的性能或開發新的工業用酶；②改造某些參與調控光合作用的酶，以提高植物光合作用的速率，增加糧食的產量；③改造微生物蛋白質的結構，使它防治病蟲害的效果增強；五蛋白質工程的應用蛋白質工程現狀蛋白質工程是一項難度很大的工程；主要原因是：___________________________________________________