第3节 蛋白质工程 漯河高中丁鹏举 dpj7210@sina.com
一、蛋白质工程崛起的缘由 1、基因工程产物 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的,它们的结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
2、蛋白质工程实例： 实例1：干扰素的保存 天然的干扰素在体外保存相当困难。 如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在—70℃的条件下，可以保存半年。
实例2：生产单体速效胰岛素 原因：胰岛素注射到人体后会堆积在皮下，要经过较长时间才能进入血液，而且进入到血液中的胰岛素又会不断地被分解。 如果把胰岛素B链由B28脯氨酸-B29赖氨酸改为B28赖氨酸-B29脯氨酸就可以避免胰岛素分子形成聚合体以保证其效能的及时发挥。
实例3:工业用酶 许多工业用酶是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产和使用需要的。 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。
蛋白质工程的概念 是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（第二代基因工程）
蛋白质工程的基本途径 预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
对蛋白质的改造： 大改：设计并制造出自然界不存在的蛋白质 改造蛋白质 中改：替换一个肽段或一个特定的结构域 小改：改造活性部位的一个或几个氨基酸残基
在基因水平改造蛋白质： （1）定点诱变技术（已知蛋白质的空间结构） 优点：目的性和针对性较强 突变位点多，诱变结果难预测 （2）非定点诱变技术（不确定诱变位点） 突变位点多，诱变结果难预测
蛋白质工程与基因工程的关系 蛋白质工程 基因工程 实质 结果 联系 通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质 将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达 合成自然界不存在的蛋白质 只能生产自然界已存在的蛋白质 蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程
蛋白质工程的应用 丙糖磷酸异构酶 工业生产上 异亮氨酸 天门冬酰胺 天门冬酰胺 苏氨酸 热稳定性提高50％ 酵母菌
制药领域上 可变区 恒定区 鼠抗体 可变区 嵌合抗体 恒定区 对人体的不良反应减少 人抗体
练习 B D 1、下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是（ ） A、蛋白质工程的实现需要多学科技术的参与 B、蛋白质工程创造出新的基因 1、下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是（ ） A、蛋白质工程的实现需要多学科技术的参与 B、蛋白质工程创造出新的基因 C、蛋白质工程又称为第二代基因工程 D、定点诱变技术用于蛋白质的“中改” D B 2、基因工程与蛋白质工程的区别是（ ） A、基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基 因进行操作 B、基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的 可以不是天然存在的蛋白质 C、基因工程是分子水平操作、蛋白质工程是细胞水平 D、基因工程完全不同于蛋白质工程
C 3、蛋白质工程流程是（ ） A、基因→表达→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能 3、蛋白质工程流程是（ ） A、基因→表达→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能 B、对蛋白质进行分子设计→改造蛋白质分子→行使功能 C、预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列 D、预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成相应的mRNA 4、科学家测定蛋白质结构时主要采用两类方法，它们分别是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ X射线晶体衍射法 和核磁共振法
谢谢