2014蛋白质工程的崛起
1.4《蛋白质工程的崛起》课件(新人教版-选修3)
基因工程的实质： 基因工程的实质
基因 将一种生物的 转移到 另一种生物体内， 另一种生物体内，后者产生它本不 蛋白质 能产的 ，进而表现 出 。 新的性状
基因工程的局限性： 基因工程的局限性：
基因工程在原则上只能生产 自然界已存在的蛋白质。 自然界已存在的蛋白质。 这些蛋白质的结构和功能 结构和功能符合 这些蛋白质的结构和功能符合 特定物种生存的需要 生存的需要， 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。 人类生产和生活的需要 全符合人类生产和生活的需要。
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， 的结构，设计相应的基因，导入合 适的细菌中， 适的细菌中，让细菌生产人类所需 要的蛋白质食品呢？ 要的蛋白质食品呢？ 理论上是可行的， 理论上是可行的，但目前还没 有真正成功的例子。 有真正成功的例子。
三、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的进展：
o
• 玉米中赖氨酸的含量比较低。 玉米中赖氨酸的含量比较低。
赖氨酸的合成机理： 赖氨酸的合成机理：
天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶
负反馈调节
前体物质
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 位的苏氨酸） 位的苏氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺） 位的天冬酰胺） 位的天冬酰胺
赖氨酸
改造
天冬氨酸激酶 异亮氨酸） （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 异亮氨酸） （异亮氨酸）
蛋白质工程是在基因工程的基础上，延 伸出来的第二代基因工程。
1、从预期的蛋白质功能出发 2、设计预期的蛋白质结构 3、推测应有的氨基酸序列 4、找到相应的脱氧核苷酸序列 基因） （基因）
二、蛋白质工程的基本原理
1、基因工程的基本原理
高中生物 专题1 基因工程 1
专题1 基因工程 1。
5 蛋白质工程的崛起一、选择题1．蛋白质工程的实质是(）A．改造蛋白质B．改造mRNAC．改造基因D．改变氨基酸解析：蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特殊要求，对蛋白质的结构进行分子设计，由于基因决定蛋白质,因此要对蛋白质结构进行设计改造，必须从基因入手。
答案:C2．葡萄糖异构酶（GⅠ)在工业上应用广泛,为提高其热稳定性,科学家对GⅠ基因进行体外定点诱变,以脯氨酸（Prol38)替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达,结果最适反应温度提高10～12 ℃。
这属于生物工程中的（)A．基因工程B．蛋白质工程C．发酵工程D．酶工程解析：酶工程的重点在于对已存在的酶合理充分利用（如：加酶洗衣粉、嫩肉粉等)，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。
通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。
答案:B3．下列哪项不是蛋白质工程中的蛋白质分子设计(）A．对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换B．对不同来源的蛋白质分子进行拼接组装C．从氨基酸的排列顺序开始设计全新蛋白质D．设计控制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列解析：蛋白质工程的重要方面是蛋白质的分子设计,它可以分为三类：一是对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换,二是对不同来源的蛋白质进行拼接组装，三是设计制造自然界中全新的蛋白质。
D项中的内容是合成基因，属于基因工程.答案：D4．下列不属于蛋白质工程成果的是(）A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性B．生产出鼠—人嵌合抗体C．将t。
PA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺D．蛋白酶洗衣粉容易洗掉奶渍、血渍解析:A、B、C三项所述都是对现存的蛋白质分子进行改造，属于蛋白质工程的成果。
而加酶洗衣粉属于酶制剂的应用，属于酶工程的成果.答案：D5．下列关于蛋白质工程应用的叙述错误的是（）A．蛋白质工程可以改造酶的结构,提高酶的热稳定性B．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素D．蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂解析：蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子结构来改造基因，进而控制合成或改变自然界中的蛋白质，而在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便可达到。
蛋白质工程崛起教学设计.doc
《蛋白质工程的崛起》教学设计程雪梅一、教学目标的确定蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的，正如课本中开头描述的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关（本书“前沿动态”中有简要介绍）。
蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。
可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。
这是学习新知识的基础。
既然蛋白质的功能是由 DNA 决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造 DNA 质工程的原理应该是中心法则的逆推。
结合课本中插图，可以较明确地说明教学目标：1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
教学重点：（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？（2）蛋白质工程的原理。
教学难点：蛋白质工程的原理。
教学方法：采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
二、教学设计思路新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。
基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。
于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
但一个三、教学实施的程序教学过程教学内容教学手段师：根据前面所学内容，试概括说出基因工程学生讨论解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。
1．创设情生：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰景，引入岛素、干扰素等，我们吃的，使对蛋白质某些食品如番茄、土豆等农业中的抗虫棉、抗工程崛起病毒烟草等，上述产品有些是常规方法难以生的学习。
蛋白质工程的崛起 课件
概
通过基因修饰 或 基因合成 ，对现有蛋白质进行改
手段
念
造，或制造一种新的蛋白质
目的
获得 满足人类生产和生活需求 的蛋白质
原理
由预期的蛋白质功能找到相对应的_脱__氧__核__苷__酸__序__列__(基__因__)
目标 根据人们对蛋白质功能的 特定需求 对蛋白质结构进行分子设计
基本流程 预期蛋白质的功能→设计预期的
1.基因工程的优势与不足分别是什么？ 答案 (1)优势：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可 以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。这是基因工程 的实质。 (2)不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质。
2.蛋白质工程的实例： (1)经改造的干扰素基因合成的干扰素和原来的相比，在结构和功能 上有什么改变？ 答案 经改造的干扰素，其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，结 果大大提高该干扰素在体外储存的稳定性。 (2)可以通过哪些途径提高玉米中的赖氨酸含量？ 答案 ①可以将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，②可以改 变赖氨酸合成途径中关键酶的活性。
3.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(1) 代 表 蛋 白 质 工 程 操 作 思 路 的 过 程 是 _④__⑤__ ； 代 表 中 心 法 则 内 容 的 是 __①__②__③___(填写数字)。 (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①_转__录__；②__翻__译__；③___折__叠___；④_分__子__设__计__；⑤_D__N_A__合__成__。 (3)蛋白质工程的目的是_根__据__人__们__对__蛋__白__质__功__能__的__特__定__需__求Байду номын сангаас_，__对__蛋__白_ _质__的__结__构__进__行__分__子__设__计_，通过__基__因__合__成__或__改__造___实现。 (4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是___相__反___的。
原创11：1.4 蛋白质工程的崛起
蛋白质工程崛起的缘由
活动：阅读P26
满足人类 生产和生 活的需要
满足人类生产和 生活的需要
蛋白质工程崛起的缘由
学生活动
阅读课本 思考分析 从以下几方面总结
基因工程 的实质
基因工程 的不足
天然蛋白 质的不足
蛋白质工程
崛起的缘由
蛋白质工 程的目的
蛋白质工程的基本原理
基本原理
思考感悟 对天然蛋白质进行改造，是直接对蛋白质分 子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
基础知识巩固
【尝试解答】 (1)根据氨基酸序列反推mRNA上密码子序列，再反推DNA上脱氧核苷酸序列。 其DNA碱基序列为：
(2)确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的 方法，或从基因库中获取
基础知识巩固
二、下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下面的问题。
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是________；代表中心法则 内容的是________。(填写数字) (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①________；②________；③________；④________； ⑤________。 (3)蛋白质工程的目的是___________________，通过________实现。 (4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是________的。
应用于微电子方面、制 作电子元件具有体积小 、耗电少和效率高的特 点
前景 进展 现状
胰岛素速效型药品
目前成功的例子不多 ，原因是对蛋白质的 高级结构了解不够。 要设计出更加符合人 类需求的蛋白质还需 经过艰辛的探索
基础知识巩固
一、 某多肽链的一段氨基酸序列是：…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色 氨酸—…(氨基酸及对应的密码子为：甲硫氨酸AUG，色氨酸UGG，苯丙氨 酸UUU、UUC） (1)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(DNA)?
1.4蛋白质工程的崛起5
4.原理 中心法则的逆推
分子
DNA合成
设计
基因
氨基酸序
蛋白质
DNA
mRNA
列多肽链
三维结构
转录
翻译
折叠
图1-29蛋白质工程流程图 生物 预期
功能 功能
四、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（手段），以满足人类的生产和生 活的需求（目的）。
❖ A．①②③④ B．④②①③
❖ C．③①④② D．③④①②
❖ 6、蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出 来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质
是（ Ｄ ）
❖ A．氨基酸种类增多 ❖ B．氨基酸种类减少 ❖ C．仍为天然存在蛋白质 ❖ D．可合成天然不存在蛋白质
7、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法
基因工程的基本步骤（如基因改造时需要工具酶，
需构建表达载体、导入受体细胞等）
五、蛋白质工程的进展和前景
1.进展 胰岛素速效型药品
2.前景 应用于微电子方面
制作电子元件
具有 体积小 、耗电少和 效率高 的特点
3.现状
蛋白质工程目前成功的例子不多,原因是对蛋白质 的高级结构了解不够。要设计出更加符合人类需 求的蛋白质还需经过艰辛的探索。
一、蛋白质工程崛起的缘由
活动1:阅读P26.
回答:为什么要进行蛋白质工程?
1）基因工程在原则上只能生产自然界已存 在的蛋白质。 2）天然蛋白质只是适应生物自身的需要， 但不一定完全符合人类生产和生活需要， 所以需要加以改造。
一、蛋白质工程崛起的缘由
1.基因工程的应用
人教版教学课件湖南省安仁一中生物必修三《14蛋白质工程的崛起》课件
1.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱 生物发生器的研究也取得了一定进展。最 近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱 上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿 液中。请回答： 1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞， 显微注射 常用方法是___________。 2）进行基因转移是，通常要将外源基因转到 受精卵 ________中，原因是： 受精卵具有全能性，
mRNA： GCU(或C或A或G)UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
DNA的一条链：
CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)
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-…… 1、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（DNA）？
可使外源基因在相应组织细胞表达。
练习
1.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱 生物发生器的研究也取得了一定进展。最 近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱 上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿 液中。请回答： DNA分子杂交 3）通常采用_____________技术检测外源基 因是否插入了小鼠的基因组。 4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因 膀胱上皮 在小鼠的_________细胞中特异表达。
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 相同点 蛋白质工程
产生新的
产生的蛋白质 联系
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 相同点 蛋白质工程
都要改造基因，都属于分子水平 基因型，无新基因 原有的 基因（型） 新的
产生新的
产生的蛋白质 联系
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
蛋白质工程的崛起 课件
结果
可生产天然没有的蛋白质Fra bibliotek只能生产自然界已有的蛋 白质
联 ①都在生物体外对基因进行操作； 系 ②蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
蛋白质工程的崛起
一、蛋白质工程崛起的缘由 1．基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内， 后者可以产生它本不能产生的 蛋白质 ，进而表现出 新的性状 。 2．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界 已存在 的蛋白质。 3．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合 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。
核心要点一 蛋白质工程的基本原理 1．对蛋白质工程内容的理解 (1)改造对象：改造蛋白质的结构，本质上是改造控 制该蛋白质合成的基因的结构。 (2)产物：产生新的蛋白质。 (3)原理：基因改造。由于基因决定蛋白质，要对蛋 白质的结构进行改造，最终还必须通过改造基因来完成。
(4)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因 有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质 工程中的新基因则没有。
(5)蛋白质工程的内容主要有两方面：一是根据需要设计具有特定氨 基酸序列和空间结构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及空间结构 与生物功能之间的关系，在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的 空间结构和生理功能，设计合成具有特定生理功能的全新蛋白质，而氨 基酸的排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应基因中 的脱氧核苷酸序列，或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片 段，用于蛋白质工程。
三、蛋白质工程的进展和前景 1．进展：科学家通过对 胰岛素 的改造，已使其 成为速效型药品。 2．前景：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质 工程应用于微电子方面，用蛋白质工程方法制成的电子 元件，具有 体积小、耗电少和效率高 的特点。 3．面临的困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的 高级结构 了解不够。
山东省菏泽一中2014年高中生物教案1.4《蛋白质工程的崛起》(新人教版选修3)
山东省菏泽一中2014年高中生物 1.4蛋白质工程的崛起教案人教版选修3教学目标的确定蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的，正如课本中开头描述的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关（本书“前沿动态”中有简要介绍）。
蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。
这样学习，可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。
这是学习新知识的基础。
既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
结合课本中插图，可以较明确地说明这一点。
二、教学设计思路新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。
基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。
于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
但一个新问题出现了，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和生活的需要。
为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。
于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。
这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
本节内容实验操作部分共1课时，发酵部分在课下时间完成。
三、教学实施的程序教学过程教学内容教学手段预期目标。
蛋白质工程的崛起的课件.ppt
人类所需蛋白质 人类所需要的生物类型或生物产品
结果有的蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代 基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质， 必须通过基因修饰或基因合成实现。
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法
不正确的是（D ）
5、蛋白质工程的操作流程：
DNA合成 基因
DNA
转 录
mRNA
分子
氨基酸序列 设计 蛋白质
翻 译 多肽链
折 叠
三维结构
预期功能 生物功能
5、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，以满足人类的生生产和生活 的需求。
改造
天冬氨酸激酶（ 异亮氨酸 ）
二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的 天冬酰胺 ）
改造
二氢吡啶二羧酸合成酶 （ 异亮氨酸 ）
二、蛋白质工程的基本原理
1、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。
对天然蛋白质进行改造，你认为直接对蛋白质分子 进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
基因工程
场所
生物体外
生物体外
起点
预期的蛋白质功能
目的基因
对象
基因
过程 预期蛋白质功能→设计预期蛋 白质结构
→
推测氨基 酸序列
→ 推测脱氧 核苷酸序列
基因 目的基因的获取
基因表达载体的构建
目的基因导入受体细胞
→ 合成DNA → 表达出蛋白质 目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产 定向改造生物的遗传特性，以获得
蛋白质工程崛起的原因
蛋白质工程的崛起——研究性学习报告蛋白质工程崛起的缘由：通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存在的活性物质，并借助转基因而改变动植物性状，得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。
在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。
然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现这些蛋白质只是适应生物自身的需要，而对开发它们进行产业化，开发往往不合意，需要加以改造。
蛋白质工程的目的：生产符合人类生产和生活需要的蛋白质。
对天然蛋白质进行改造，应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质基因的改造。
主要原因如下：1、任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，基因既对蛋白质进行了改造，而且改造过得蛋白质可以遗传下去。
如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
2、对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作的多。
蛋白质工程的途径：天然蛋白质的合成途径：表达（转录或翻译）、基因表达链（转录或翻译）、形成具有高级结构的蛋白质、形成氨基酸序列的多肽、行使生物功能。
蛋白质工程的流程：DNA合成合成基因 DNA mRNA 转录翻译氨基酸系列多肽链折叠分子设计蛋白质三维结构预期功能生物功能蛋白质工程的概念：基础：蛋白质的结构和功能途径：基因修饰和基因合成目标：改造蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的生产和生活的需要。
蛋白质工程的实质：是对编码蛋白质的基因进行改造，蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。
蛋白质工程的主要步骤通常包括：1、从生物体中分离纯化目的蛋白。
2、测定其氨基酸序列；借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段尽可能的了解蛋白质的二维结构和三维晶体结构。
3、设计各种处理条件。
4、了解蛋白质的结构变化，包括折叠等对其活性与功能的影响。
5、设计编码该蛋白质的基因改造方案6、分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际应用。
高二12班李艺。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、蛋白质工程的进展和前景
前景诱人 难度很大
改造
二、蛋白质工程的基本原理
天然蛋白质合成的过程——遵循中心法则
复制 复制 转录 逆转录 翻译
DNA
RNA
蛋白质
肽链
盘曲 折叠
具有空间结 构的蛋白质
表达生物特有 的功能或性状
蛋白质工程基本途径:
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）
DNA合成 基因 DNA 转录 mRNA 翻译
三、蛋白质工程的进展和前景
成功实例二：水蛭素改造 水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂， 它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水 蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。 为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基 础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案， 将47位的Asn（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸）， 使其与分子内第4或第5位Thr（苏氨酸）间形成氢 键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高凝 血效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检 验抗血栓形成的效果，提高20倍。
基因型，无新基因 基因（型）
原有的 新的
联系
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
三、蛋白质工程的进展和前景
成功实例一：胰岛素改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚 体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓 了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素 B23-B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程 技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰 岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。
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（DNA）？ 确定目的基因的碱基序列后，就可以 根据人类的需要改造它，通过人工合成的 方法或可
基因工程 相同点 蛋白质工程 都要改造基因，都属于分子水平
产生新的
产生的蛋白质
一、蛋白质工程崛起的缘由
例1：
干扰素（半胱氨酸） 改造
体外很难保存
满足人类 生产和生 活的需要
干扰素（丝氨酸）
体外可以保存半年
例2：
玉米中赖氨酸含量比较低 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 改造
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）
1.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。
mRNA序列 GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
脱氧核苷酸 GCT (或C或A或G) TGGAAA (或G)ATGTTT (或C) 序列
CGA (或G或T或C) ACCTTT（或C)TACAAA (或G)
分子 设计ຫໍສະໝຸດ 氨基酸序 列多肽链折叠
蛋白质 三维结构
图1-29蛋白质工程流程图
生物 预期 功能 功能
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…… GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 丙氨酸：
赖氨酸：AAA、AAG UUU、UUC 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：