1.4　蛋白质工程的崛起

旁栏思考题 你知道人类蛋白质组计划吗 它与蛋白质工程有什么关系 我国科学家承担了什么任务 人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后 生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题 2001年 国际人类蛋白质组组织宣告成立 之后 该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动 一项是由中国科学家牵头执行的 人类肝脏蛋白质组计划 另一项是以美国科学家牵头执行的 人类血浆蛋白质组计划 由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕 人类肝脏蛋白质组计划 是国际上第一个人类组织 器官的蛋白质组计划 由我国贺福初院士牵头 这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划 总部设在北京 目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加 它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质 为重大肝病预防 诊断 治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础 人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持 思考 1 要使某一生物的基因在另一生物中得以表达 同一种生物可采用 育种方式可以实现 如纯合子高茎豌豆DD和矮茎豌豆dd培育杂合子豌豆Dd 2 要使具有生殖隔离的种间生物实现基因交流 可采用 技术 可以克服远缘杂交不亲和的障碍 如利用大肠杆菌生产出了人胰岛素 牛的乳腺生物反应器制造出了蛋白质类药物 3 生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的 它的结构 性能不能完全满足人类生产生活的需要 如干扰素在体外保存相对困难 那么我们能不能对蛋白质 如干扰素 进行分子改造 使其在体外能长时期保存 阅读P26第二段 掌握蛋白质工程崛起的缘由 1 4蛋白质工程的崛起 一 蛋白质工程崛起的缘由 1 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 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 二 蛋白质工程的基本原理 2 蛋白质工程流程图 P27 蛋白质三维结构 氨基酸序列多肽链 基因DNA mRNA 中心法则 1 原理 基因改造 蛋白质工程为什么不对蛋白质分子直接进行改造 3 蛋白质工程 1 理论基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 2 工程手段 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 3 目的 以满足人类的生产和生活的需求 蛋白质工程和基因工程的区别和联系 蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同 答 基因工程是遵循中心法则 从DNA mRNA 蛋白质 折叠产生功能 基本上是生产出自然界已有的蛋白质 蛋白质工程是按照以下思路进行的 确定蛋白质的功能 蛋白质应有的高级结构 蛋白质应具备的折叠状态 应有的氨基酸序列 应有的碱基排列 可以创造自然界不存在的蛋白质 思考与探究 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 创造符合人类需要的蛋白质的新时期 目前蛋白质工程成功的例子还很少 为什么 练习 1 以下关于蛋白质工程的说法正确的是 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 A 2 蛋白质工程的基本流程正确的是 设计蛋白质分子结构 DNA合成 预期蛋白质功能 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A B C D D 讨论 答 1 每种氨基酸都有对应的三联密码子 只要查一下遗传密码子表 就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来 但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码 因此其碱基排列组合起来就比较复杂 至少可以排列出16种 可以根据学过的排列组合知识自己排列一下 首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU 或C或A或G UGGAAA 或G AUGUUU 或C 再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列 CGA 或G或T或C ACCTTT 或C