1.4　蛋白质工程的崛起

蛋白质工程的崛起 想一想 1 要想让一种生物的性状在另一种生物中表达 在种内可以进行什么办法实现 基因工程的诞生 为克服着 远缘杂交的障碍问题 带来希望 种内可以用常规杂交育种的办法实现 2 要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流应用什么方法 1 基因工程的应用 1 基因工程的实质 将一种生物的转移到另一种生物体内 使后者产生本不能产生的 进而表现出新的 2 基因工程的不足 在原则上只能生产自然界已存在的 2 天然蛋白质的不足天然蛋白质是生物在长期过程中形成的 它们的符合特定物种的需要 却不一定完全符合人类生产和生活的需要 3 蛋白质工程的目的生产符合人类生产和生活的需要的 基因 蛋白质 性状 蛋白质 进化 结构和功能 生存 蛋白质 一 蛋白质工程崛起的缘由 满足人类生产和生活的需要 玉米中赖氨酸含量比较低 天冬氨酸激酶 352位的苏氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 104位的天冬酰胺 天冬氨酸激酶 异亮氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 异亮氨酸 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 你知道人类基因组计划吗 它是指对人类基因组进行碱基对的测序 因为人类体细胞中有22对常染色体 每对染色体中的两个DNA分子结构基本相同 又由于X和Y这两个性染色体中DNA分子结构有较大差异 需要各自单独测序 对人类基因组测序实际上是指对人类体细胞中一套常染色体 22个 和X Y这两个性染色体中共24个DNA分子的测序 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中的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 该组织正是提出启动两项重大国际合作行为 一项是有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 二 蛋白质工程的基本原理 目标 根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质的结构进行分子设计 蛋白质的结构及其多样性 蛋白质工程是改造基因 而不是直接改造蛋白质 中心法则 蛋白质工程的途径 天然蛋白质的合成途径 蛋白质工程的基本原理 基因DNA 氨基酸序列多肽链 蛋白质三维结构 预期功能 生物功能 mRNA 转录 翻译 折叠 DNA合成 分子设计 2 蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 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 以满足人类对生产和生活的需求 前提 原理 目的 了解蛋白质的结构和功能 改造基因 基因修饰或基因合成 定向改造或制造蛋白质 讨论 某多肽链的一段氨基酸序列是 丙氨酸 色氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 讨论 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列 请把相应的碱基序列写出来 2 确定目的基因的碱基序列后 怎样才能合成或改造目的基因 可以通过人工合成的方法或从基因文库中获取 金榜学案第10题 三 蛋白质工程的进展和前景 1 改造酶结构 提高酶的热稳定性和催化活性 2 生物制药 3 蛋白质芯片 4 蛋白质电子元件 前景诱人 但难度很大 异想天开 能不能根据人类需要的蛋白质的结构 设计相应的基因 导入合适的细菌中 让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢 理论上讲可以 但目前还没有真正成功的例子 一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质 并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质 主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂 人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功