1.3蛋白质工程
1.3蛋白质工程 教案(苏教版选修3)
第三节蛋白质工程●课标要求简述蛋白质工程。
●课标解读1．简述蛋白质工程的概念和原理。
2．说明蛋白质工程和基因工程的区别与联系。
3．举例说明蛋白质工程的应用和发展。
●教学地位蛋白质工程是基因工程的延伸，又称为第二代基因工程，是按照人们的需要，利用基因工程的原理对蛋白质进行改造。
目前蛋白质工程还有许多理论和技术问题等待解决，成功的实例还不多，但发展前景广阔。
在高考中考到的次数还不多，常在考查基因工程的非选择题中有一问涉及蛋白质工程。
●教法指导1．结合过程图，让学生理解蛋白质工程的基本原理。
2．结合具体的应用实例，让学生理解蛋白质工程的应用。
●新课导入建议玉米的营养价值不如小麦，原因是玉米中必需氨基酸赖氨酸的含量比较低。
玉米中赖氨酸含量低的原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受到赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，会抑制两种酶的活性。
所以玉米中赖氨酸的含量很难提高，如果我们将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米种子中的赖氨酸含量提高2倍，那么怎样对这两种酶进行改造呢？这就要依靠蛋白质工程。
●教学流程设计课前自主探究：阅读教材P30～35有关知识，填充【课前自主导学】空白，完成思考交流1、2。
⇒步骤1：课程导入：建议用【新课导入建议】方法导入课题。
⇒步骤2：尝试作答【课前自主导学】部分的【正误判断】，检查自学效果。
⇒步骤3：教师结合教材P30图1－17和教材P31图1－18让学生理解蛋白质工程的原理，通过【课堂互动探究】探究1归纳总结，通过例1强化。
⇓步骤6：诵读【结论语句】，尝试构建最优知识网络图解，互评后参看【本课知识小结】的网络构建。
课下完成【当堂双基达标】。
⇐步骤5：通过教材中的实例让学生认识蛋白质工程的应用，认识蛋白质工程的意义。
⇐步骤4：引导学生讨论蛋白质工程和基因工程的区别与联系，通过【课堂互动探究】探究2的表格进行比较。
现代生物技术在食品工程中的应用
T logy科技食品科技按照技术研究与应用形式的不同，可将现代生物科学分为细胞工程、生物酶工程、蛋白质工程及基因工程等几种类型。
现代生物科学在食品生产各个环节的应用形式不同，为保障食品安全，在技术应用的过程中，相关企业与科研单位应在全面、深入认识各项生物技术特征的基础上，及时掌握前沿技术研究成果，为食品产业的创新化、多元化发展提供技术方面的支持。
1 现代生物技术在食品工程中的应用1.1 生物酶工程在食品生产与加工过程中，运用生物酶可有效提升食品的转化速率，增强生产效率，如在果汁、速溶茶等饮品的生产中应用生物酶，可提升产品的生产率。
生物酶技术可应用于产品外包装、添加剂生产领域，应大力推广。
以生物酶在调味产品生产中的应用为例，通过合理添加啤酒复合酶，可有效改善食品的营养结构、提升食品口感和促进肠胃消化等，对提高食品生产品质有着重要作用。
1.2 基因工程生物基因技术在食品领域的研究应用不断深化，在提升食品生产质效、降低生产成本和延长食品保存周期方面有显著成效。
生物基因技术应用优势具体表现为3个方面：①控制食品生产与加工的成本。
利用基因技术可不断创新现有的食品生产模式，降低食品产业生产原料、能源的损耗，同时，促进食品生产种类的多元化开发；②全面提升食品生产与加工的质效。
如在农作物种植环节，部分生物酶会对作物生长产生抑制影响，通过基因工程改造可科学控制酶的含量，为作物的健康成长提供保障。
在养殖产业中，利用基因改造技术可对家猪不同阶段的体重进行控制，对于贯彻落实科学养殖目标具有重要意义；③基因工程可使食品进行有效的发酵反应，提升发酵成效。
食品受菌种类型的影响，产生的发酵反应和需要的发酵周期存在差异。
如酱油、酸奶在发酵的过程中需不同的生物菌种，为有效提升发酵效果，运用基因技术对食品中酶的比例进行控制，可提升产品的抗氧化性能，从而延长食品的保存周期，增加食品风味[1]。
1.3 蛋白质工程蛋白质工程能改变生物原本的性状，或基于原有蛋白质基础性质生产具有新功能的新型蛋白质产品，改善凝乳酶、纤维素酶等的使用性质，为创新食品生产技术、推广蛋白质酶的使用和改善食品生产质量等提供技术支持。
蛋白质工程课件
氨基酸得聚合形成肽链
肽链得空间结构单元: 二硫键得折叠
肽链得空间结构单元 :氢键得折叠
肽链得空间结构单元 :离子键得折叠
肽链得空间结Hale Waihona Puke 单元每四个氨基酸 残基间得
氢键构成多肽 链 a 螺旋
肽链得空间结构单元
由不同多肽链 上氨基酸残基 间得氢键构成 多肽链 b 折叠
大家有疑问的，可以询问和交流
1、 易错PCR
在PCR反应中,降低一种dNTP得含量,使PCR容易出错,达 到随机突变得目得。
2、 DNA改组
用DNAaseI 先将一个DNA片段消化成许多小片段,然后不 加引物进行PCR,使得消化后DNA小段之间重新按多种组 合方式连接重组,然后利用原来整片段DNA两端得引物进 行加引物得PCR扩增,以便得到一系列改组后得突变DNA 序列。
(2)通过定点突变、定向进化等技术,合成具有特定氨基酸 序列与空间结构得蛋白质。
二 蛋白质得结构
一级结构:多肽链得氨基酸残基得排列顺序 二级结构:多肽链借助于氢键或离子键沿一维方向排列成具
有周期性结构得图象。 三级结构:指整个蛋白质多肽链在二级结构得基础上,侧链基
团通过次级键或疏水键得相互作用进一步盘曲折叠,形成具 有一定规则得空间结构 。 四级结构:由两条以上得多肽链组成得蛋白质,多肽链之间没 有共价键连接而就是借疏水作用等次级键缔合在一起形成得 高级空间结构 。
中遗心传信法息则传递得中心法则
基因组学 转录组学
复制 转录 翻译
蛋白组学
代谢组学
代谢
DNA(基因) 逆转录
DNA(基因) mRNA
蛋白质
生物代谢物质
1、 寡核苷酸引物介导得定点突变
用含有突变碱基得寡核苷酸片段作引物,在聚合酶得作用下 启动DNA分子进行复制得过程
江苏省新沂市棋盘中学高中生物 《1.3蛋白质工程》教案 新人教版选修3
高二年级第二学期生物学科总第 4 课时导学案课题第一章基因工程第三节蛋白质工程使用时间：主备人：方娟一、学习目标：1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的基本原理。
3.举例说出蛋白质工程的应用和发展。
4. 尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、知识构成：1.蛋白质工程的概念是什么？2.为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？3.蛋白质工程的基本原理是什么？4.实施蛋白质工程的前提条件是什么？5.如何测定蛋白质的三维空间结构和构想？6.在基因水平上如何实施对蛋白质的改造？7.什么叫做“大改”“中改”“小改”？8.改变蛋白质结构的核心技术是什么？9.蛋白质工程的目的是什么？10.蛋白质工程中改造酶结构的目的是什么？11.在提高酶的稳定性时是如何操作的？12.蛋白质工程在生物制药方面也有广泛的应用，可以通过改造什么来提高对肿瘤细胞的杀伤力？13.什么叫做蛋白质组学？它包括哪些步骤？14.蛋白质芯片上什么？它有什么作用？三、学法和自检：1. 蛋白质工程的基本流程正确的是①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A ①→②→③→④B ④→②→①→③C ③→①→④→②D ③→④→①→②课题第一章基因工程第三节蛋白质工程四、达标检测1.蛋白质工程的操作是在下列哪种水平对蛋白质的改造（）A 细胞水平B DNA分子水平C 核酸水平D 蛋白质水平2.蛋白质工程又称为第二代基因工程。
下列所列举的酶，在蛋白质工程操作中被使用而在基因工程操作中没有被使用的是（）A 限制性内切酶B DNA连接酶C DNA多聚酶D DNA解旋酶3.蛋白质工程的核心技术是（）A 基因工程B 基因的定点诱变C 蛋白质的结构预测与设计D 蛋白质的纯化4.蛋白质工程操作程序的基本思路是（）A DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能B 确定蛋白质的功能→蛋白质应用的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→蛋白质应有的氨基酸序列→蛋白质应有的碱基排列→蛋白质C mRNA→蛋白质→折叠产生功能D mRNA→DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能5.蛋白质工程在治疗肿瘤方面起着重要作用。
1.3、1.4基因工程的应用蛋白质工程的崛起
1．(2010年黄冈模拟)科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是()①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④【答案】 B2．如下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。
已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。
判断下列说法正确的是()A．将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长【答案】 C3．基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖、传播而发生扩散。
下列叙述错误的是()A．基因工程间接导致了基因污染B．基因工程破坏了生物原有的基因组成C．基因工程是通过染色体的重组发生基因交换，从而获得了生物的新性状D．人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响【答案】 C4．蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A．基因工程原则上能生产任何蛋白质B．蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D．蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第三代基因工程【答案】 B5．(2010年南京模拟)下列关于蛋白质工程的说法，正确的是()A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及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，以满足人类的生产和生活的需求。
蛋白质工程概述
目录
• 蛋白质工程简介 • 蛋白质工程的基本技术 • 蛋白质工程的应用 • 蛋白质工程的挑战与前景 • 蛋白质工程研究进展
01
蛋白质工程简介
定义与特点
定义
蛋白质工程是通过人工设计和改 造蛋白质分子，以达到改善或优 化其功能、稳定性和亲和力等目 的的生物工程技术。
特点
蛋白质工程具有高度定向性，能 够针对特定目标进行设计和优化 ，从而实现蛋白质结构和功能的 定向改造。
动物育种
蛋白质工程可以用于动物育种，通过基因编辑技术改变动物的性状，如生长速度、肉质 和产奶量等。
生物农药与肥料
蛋白质工程可以用于开发和优化生物农药和肥料，减少化学农药和化肥的使用，提高农 业生产的安全性和可持续性。
环保领域的应用
废水处理
蛋白质工程可以用于设计和优化微生物酶，提高废水处理的效率和稳定性。例 如，通过蛋白质工程改造微生物的降解酶，可以提高废水处理的效果和降低处 理成本。
03
疫苗开发
蛋白质工程可以用于设计和优化疫苗，通过改变抗原的免疫原性，提高
疫苗的保护效果。
工业领域的应用
生物催化
蛋白质工程可以用于设计和优化酶，提高其在工业生产中的催化效率和稳定性。例如，在 制药、化学品和燃料的生产中，蛋白质工程改造的酶可以提高生产效率和降低成本。
生物材料
蛋白质工程可以用于设计和开发新型生物材料，如蛋白质基质、纳米纤维和复合材料等。 这些材料在医疗、环保和能源等领域有广泛应用。
生物制药的改进
通过蛋白质工程，可以设计和优化药 物中的关键蛋白质，提高药物的疗效 和降低副作用。
生物能源的开发
利用蛋白质工程可以设计和优化微生 物，用于生产生物燃料和生物可降解 塑料等。
1.3+1.4基因工程的应用和蛋白质工程
乳腺生物反应器
1、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的 转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平 的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30 多倍。转基因动物是指（ A．提供基因的动物 B．基因组中增加外源基因的动物 ）
C．能产生白蛋白的动物
D．能表达基因信息的动物
阅读课本20-21页，举例说明下列的几个应用。 1、用于提高动物生长速度。 2、用于改善畜产品的品质。 3、用转基因动物生产药物。 （乳腺生物反应器） 4、提取器官进行移植。
病毒外壳基因和病毒复制 酶基因
抗盐碱抗干旱植物 抗逆转基因植物 抗冻番茄
调节细胞渗透压的基因 鱼的抗冻蛋白基因
抗除草剂大豆
富含赖氨酸的玉米 利用转基因改良植 物的品质 延熟的番茄
抗除草剂基因
富含赖氨酸的蛋白质编码 基因 控制番茄果实成熟的基因
与植物花青素代谢有关的 颜色变异的矮牵牛 基因
优点：提高农产品的营养价值和花卉的观赏价值。
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，使后 者产生本不能产生的蛋白质，进而 表现出新的形状。
2、基因工程的局限性：只能生产自 然界已存在的蛋白质。
一、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。 1、基础： 了解蛋白质的结构和功能
应用
举例
目的基因
抗虫转基因植物 抗病转基因植物
抗虫棉Biblioteka Bt毒蛋白基因病毒外壳基因和病毒复制 酶基因
抗盐碱抗干旱植物 抗逆转基因植物 抗冻番茄
调节细胞渗透压的基因 鱼的抗冻蛋白基因
《蛋白质工程》课件
生物医学
蛋白质工程可用于研究 和治疗疾病，例如设计 和优化抗体、酶和细胞
因子等。
农业与食品工业
蛋白质工程可用于改良 农作物和食品品质，提
高产量和营养价值。
环保与能源领域
蛋白质工程可用于设计 和优化微生物，以实现 废物处理、生物燃料生
产等目标。
CHAPTER 02
蛋白质的结构与功能
蛋白质的一级结构
重要性
功能域和活性位点是理解蛋白质功能的关键，对蛋白质工程和药物 设计具有重要意义。
影响因素
功能域和活性位点的形成受一级结构、二级结构和高级结构的影响 ，同时与蛋白质与其他分子的相互作用有关。
CHAPTER 03
蛋白质工程的遗传操作
基因突变技术
随机突变
01
通过化学诱变、物理诱变等方法在基因序列中引入随机突变，
定义
蛋白质的二级结构是指局部主链的折叠方式，常见的二级结构包括 α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等。
重要性
二级结构是构成蛋白质三级结构的重要基础，对蛋白质的功能具有 重要影响。
影响因素
二级结构的形成受一级结构的影响，同时与蛋白质所处的环境条件有 关。
蛋白质的高级结构
定义
蛋白质的高级结构是指整条肽链 中不同二级结构的组合方式，包 括蛋白质的构象、亚基聚合方式 以及与其他分子间的相互作用等
通路分析
通过分析蛋白质在生物体内的相互作用网络，揭示其在信号转导、代谢等通路中的作用，为药物研发 和疾病治疗提供靶点。
CHAPTER 05
蛋白质工程的实验技术
蛋白质的分离与纯化
蛋白质的分离与纯化是蛋白质工程实 验技术的关键步骤之一，其目的是将 目标蛋白质从复杂的生物样本中分离 出来，并提高其纯度。
1.3-1.4 基因工程的应用和蛋白质工程(个人原创精品2015年)
2.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ D ）
A.氨基酸结构
C.肽链结构
B.蛋白质空间结构
D.基因结构
3.科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠 杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝 氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并 且提高了储存稳定性，该生物技术为 （B ） A.基因工程 B.蛋白质工程 C.基因突变 D.细胞工程
相同点 产生新的 产生的蛋白质
联系
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
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
天然蛋白质的合成途径：
基因 表达（转录和翻译） 形成氨基酸序列的多肽链 行使生物功能
形成具有高级结构的蛋白质
蛋白质工程的途径：
预期的蛋白质功能出发 推测应有的氨基酸序列 设计预期的蛋白质结构 找到相应的脱氧核苷酸序列酸
另外，美国、日本等国家的科学工作者利 用蛋白质工程研制生物元件来取代“硅芯片”， 研制生物计算机，开发生物传感器的蛋白质都 取得了重大进展。还有利用蛋白质（酶）生产 模仿羊毛、蚕丝、蜘蛛丝，其强度高、质量轻， 均是蛋白质工程取得的应用性研究成果。
课堂小结
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 蛋白质工程
二、蛋白质工程的基本原理
原理: 改造基因（基因修饰或基因合成）
由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋 白质的结构进行改造，最终还必须通过基 因来完成。
通过基因工程来改造蛋白质
二、蛋白质工程的基本原理
原理: 改造基因（基因修饰或基因合成）
由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋 白质的结构进行改造，最终还必须通过基 因来完成。
课堂练习
1.蛋白质工程的目标是根据对蛋白质 （功能的特定需求 ） 的特定需求，对蛋白 质的（ 结构 ）进行分子设计。 如：玉米的赖氨酸含量低，原因是赖氨酸合 成过程中的两个关键的酶（天冬氨酸激酶） 二氢吡啶二羧酸合成酶 和（ ）的活性受赖氨 酸浓度的影响，如果将（ 天冬氨酸激酶 ） 中的第352位的苏氨酸变为（异亮氨酸）， 二氢吡啶二羧酸合成酶 把（ ）中第104位的天 异亮氨酸 冬酰胺变成（ ）就可以提高玉米中 的氨基酸含量2-5倍。
中图版高中生物选修3 1.1.3蛋白质工程教案设计
蛋白质工程【教学目标】1．描述蛋白质工程的含义。
2．举例说出速效胰岛素制剂的生产过程。
3．简述蛋白质工程的应用。
【教学重点】蛋白质工程的应用。
【教学难点】蛋白质分子的设计。
【教学方法】探究法、讨论法、举例法。
【课时安排】1课时【教学过程】一、导入我们知道，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，这就是基因工程的实质。
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。
人们希望能够按照要求对蛋白质进行改造，于是1983年，美国一位科学家提出了蛋白质工程。
二、新授（一）蛋白质工程的概念（第二代基因工程）蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系，按照人类自身的需要，利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的的改造，从而创造出自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
蛋白质的改造是通过对相应基因的改造而实现的，所以蛋白质工程也被称为“第二代基因工程”。
注意：蛋白质工程与基因工程的重要区别就是基因工程生产的是自然界已有的蛋白质，蛋白质工程是对已有蛋白质进行改造，得到的是自然界没有的新型蛋白质。
（二）蛋白质的分子设计阅读探究活动，回答下列问题1．为什么要改造胰岛素分子？在正常人体内，血液中胰岛素的含量通常在进食后30~60min就达到高峰。
而目前使用的胰岛素制剂，注射120min后才出现高峰。
为生产速效型胰岛素制剂。
2．在速效型药物的生产过程中，科学家为什么必须大量收集胰岛素分子结构方面的信息？3．为什么胰岛素制剂发挥效应比血液中的胰岛素发挥效力要慢？通过实验证明，胰岛素在低浓度（小于10-19mol/l）时主要以单体形式存在，在高浓度（大于10-5mol/l）时则以二聚体的形式存在，从而延长了胰岛素从注射部位进入血液所需的时间。
【优化方案】江苏专用2012高考生物总复习 专题1 1.3和1.4蛋白质工程的崛起课件 新人教版选修3
(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为 培育转植酸酶基因的大豆， 培育转植酸酶基因的大豆 饲料原料时磷的利用率。 饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入 大豆细胞常用的方法是________。请简述获 大豆细胞常用的方法是 。 得转基因植株的完整过程。 得转基因植株的完整过程。 (3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家 为了提高猪对饲料中磷的利用率， 为了提高猪对饲料中磷的利用率 将带有植酸酶基因的重组质粒通过________ 将带有植酸酶基因的重组质粒通过 转入猪的受精卵中。 转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时 期后可通过________方法，从而一次得到多 方法， 期后可通过 方法 个转基因猪个体。 个转基因猪个体。 (4)若这些转基因动、植物进入生态环境中， 若这些转基因动、 若这些转基因动 植物进入生态环境中， 对生态环境有何影响？ 对生态环境有何影响？
蛋白质工程与基因工程的比较
【易误警示】 易误警示】 操作。 操作。
(1)二者都属于分子水平上的 二者都属于分子水平上的
(2)蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形 蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形 成自然界不存在的蛋白质，所以被形象地称为 成自然界不存在的蛋白质， 第二代基因工程。 第二代基因工程。 (3)对基因进行改造后，编码的蛋白质可以遗 对基因进行改造后， 对基因进行改造后 传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。 传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。
产物提取 从乳汁中较易分离提取 畜牧业生产， 生产设备 畜牧业生产，加提取设备
【易误警示】 易误警示】
乳腺生物反应器受生
物性别的限制，若从动物尿液中提取 物性别的限制， 目的基因产物则不受性别限制。 目的基因产物则不受性别限制。
2．基因治疗 ．
蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的研究与进展
蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的研究与进展蛋白质工程的研究与进展摘要: 蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。
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。
它所取得的进展向人们展示出诱人的前景。
关键词:蛋白质工程；研究；进展；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。
1、蛋白质工程 1.1蛋白质工程的定义所谓蛋白质工程，就是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。
1.2蛋白质工程的由来蛋白质工程是在基因工程冲击下应运而生的。
基因工程的研究与开发是以遗传基因，即脱氧核糖核酸为内容的。
这种生物大分子的研究与开发诱发了另一个生物大分子蛋白质的研究与开发。
这就是蛋白质工程的由来。
它是以蛋白质的结构及其功能为基础，通过基因修饰和基因合成对现存蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。
这种新型蛋白质必须是更符合人类的需要。
因此，有学者称，蛋白质工程是第二代基因工程。
其基本实施目标是运用基因工程的ＤＮＡ重组技术，将克隆后的基因编码加以改造，或者人工组装成新的基因，再将上述基因通过载体引入挑选的宿主系统内进行表达，从而产生符合人类设计需要的“突变型”蛋白质分子。
这种蛋白质分子只有表达了人类需要的性状，才算是实现了蛋白质工程的目标。
1.3蛋白质工程的原理由于基因工程的发展，人们已经可以运用基因重组等理论和方法去设计并制造出预想的各种性能的蛋白质。
这种改变蛋白质的操作可以在蛋白质水平上，也可以在基因水平上。
如基因水平的改变，是在功能基因开发的基础上，对编码蛋白质的基因进行改造，小到可改变一个核苷酸，大到可以加入或消除某一结构的编码序列。
《蛋白质工程》 讲义
《蛋白质工程》讲义一、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，以满足人类的生产和生活的需求。
通俗地说，蛋白质工程就是“在分子水平上对蛋白质进行加工”，就好像是一个极其精细的“分子裁缝”，对蛋白质这个“布料”进行裁剪、拼接和修饰，让它具备我们所期望的性能和功能。
二、蛋白质工程的发展历程蛋白质工程的发展并非一蹴而就，而是经历了一个逐步演进的过程。
早期的研究主要集中在对蛋白质的化学修饰上，试图通过化学方法改变蛋白质的结构和功能。
但这种方法存在很多局限性，比如修饰的位点和程度难以精确控制，而且可能会导致蛋白质的活性降低甚至失活。
随着基因工程技术的兴起，人们能够更加精确地操纵基因，从而为蛋白质工程的发展提供了强大的技术支持。
通过基因重组和定点突变等技术，科学家可以有针对性地改变蛋白质中的氨基酸序列，进而实现对蛋白质结构和功能的改造。
近年来，随着结构生物学、生物信息学和计算机模拟技术的飞速发展，蛋白质工程进入了一个新的阶段。
现在，我们可以在原子水平上解析蛋白质的结构，利用生物信息学方法分析蛋白质的结构与功能关系，并且通过计算机模拟来预测蛋白质结构和功能的变化，从而更加高效、准确地设计和改造蛋白质。
三、蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理主要包括以下几个方面：1、蛋白质的结构与功能关系要对蛋白质进行工程化改造，首先需要深入了解蛋白质的结构与功能之间的关系。
蛋白质的结构决定了其功能，而功能的实现又依赖于特定的结构。
例如，酶的活性中心的结构决定了其催化反应的特异性和效率。
2、基因指导蛋白质合成蛋白质是由基因编码的，通过对基因进行操作，可以实现对蛋白质的改造。
这就像是给蛋白质的“生产蓝图”进行修改，从而制造出具有新特性的蛋白质。
3、定点突变技术定点突变是蛋白质工程中常用的技术手段之一。
通过在基因中特定的位置引入突变，从而改变蛋白质中相应的氨基酸序列，进而影响蛋白质的结构和功能。
蛋白质工程的概念高中生物
蛋白质工程的概念高中生物
蛋白质工程是指利用生物技术手段对蛋白质进行改造或设计，以满足特定需求的过程。
在高中生物课程中，通常会涉及到基本的概念和应用。
具体来说，蛋白质工程可以包括以下内容：
1.蛋白质的结构与功能：学习蛋白质的基本结构，了解蛋
白质在细胞中的重要作用，如酶的催化作用、结构蛋白的支持作用等。
2.基因工程：了解基因工程技术，包括DNA重组技术和
基因克隆等，这些技术可以被用来改造蛋白质的编码基因，从而改变蛋白质的性质。
3.重组蛋白的生产：学习如何利用重组DNA技术来大规
模生产重组蛋白，例如利用大肠杆菌或其他微生物表达系统来生产人类重组胰岛素等药物。
4.蛋白质结构预测与设计：了解一些基本的蛋白质结构预
测方法，以及蛋白质设计的基本原理，例如通过蛋白质工程设计出新的酶类催化剂或药物分子。
总的来说，蛋白质工程是一门涉及生物技术和生物化学的学科，涉及到对蛋白质的理解、改造和应用。
在高中生物课程中，可以简要介绍这些基本概念，并引导学生对蛋白质工程的潜在应用进行思考。
蛋白质工程ppt课件
10
二、蛋白质工程的诞生
蛋白质工程是指基于蛋白质结构功能的研究结果，通 过基因工程技术，改造现有蛋白质和设计制造新蛋白 质，因而也称为第二代基因工程。
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物 学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶 体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计 等多学科而发展起来的新兴研究领域。
蛋白中占70%以上，而动物蛋白则不足30%。
精品课件
19
蛋白质是由各种氨基酸相互联结而构成的具有空间结构生 物大分子。
其理化性质(尤其分子量、氨基酸组成、静电荷和表面疏水 性)与功能特性直接相关。
蛋白质改性就是用生化因素(如化学试剂、酶制剂等)或物
理因素(如热、射线、机械振荡等)使其氨基酸残基和多肽
精品课件
5
1.2蛋白质的结构
氨基酸是蛋白质的基本结构单位，各种氨基酸之间通过 肽键彼此按直线形头尾相连，构成不同长短的肽链。
肽键的形成
精品课件
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肽链又以一定方式折叠盘绕成独特的空间结构，这时才产生具有 生物活性的天然蛋白质。
多肽链的折叠可分为四种不同层次的结构。一级结构：仅指肽链 中的氨基酸线型排列顺序，不考虑空间的排列。
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四级结构：具有二条或二条以上独立三级结构的多肽 链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而 形成的空间结构。其中，每个具有独立三级结构的多 肽链单位称为亚基。四级结构实际上是指亚基的立体 排布、相互作用及接触部位的布局。如血红蛋白分子 中四个亚基之间的空间关系。
血红蛋白的结构
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➢ 蛋白质是一类重要而复杂的生物大分子，它广泛地存在于所有 生物界的机体之中，具有许多重要的作用；
➢ 生物体新陈代谢的几乎全部的化学反应都是在活性蛋白质-酶 的催化下进行；
1.3和1.4 基因工程的应用和蛋白质工程的崛起 3
基因漂流到近缘野生种的可能性：在自然生态
条件下，有些栽培植物会和周围生长的近缘野生种 发生天然杂交。从而将栽培植物中的基因转入野生 种中。若在这些地区种植转基因植物，则转入基因 可以漂流到野生种中，并在野生近缘种中传播。
一、蛋白质工程崛起的缘由
1983年，Ulmer(厄尔默)在‚Science‛上发表以 ‚Protein Engineering‘’ (蛋白质工程)为题的专 论，一般将此视为蛋白质工程诞生的标志。 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。
有毒物质 必须确保转入外源基因或基因 产物对人畜无毒。 过敏源 在自然条件下存在着许多过敏源。
在基因工程中如果将控制过敏源形成的基 因转入新的植物中，则会对过敏人群造成 不利的影响。
（2）转基因生物的环境安全性 转基因植物演变成农田杂草的可能性：植物在
获得新的基因后会不会增加其生存竞争性，在生长 势、越冬性、种子产量和生活力等方面是否比非转 基因植株强。若转基因植物可以在自然生态条件下 生存，势必会改变自然的生物种群，打破生态平衡。
思考：利用微生物生产药物的优越性何在?
利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需 要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体 后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋 白质类药物。有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高， 无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量 药品。（2）可以解决传统制药中原料来源的 不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动 物或人体上获取原料。（3）降低生产成本， 减少生产人员和管理人员。
三、蛋白质工程的基本原理
微生物制药中的生物活性物质筛选与优化
微生物制药中的生物活性物质筛选与优化微生物制药作为一种重要的药物研发途径，在新药开发和生产方面起着举足轻重的作用。
而在微生物制药的过程中，生物活性物质筛选与优化是一个关键的环节，它涉及到药物的有效性、毒副作用和产量等多个方面。
本文将详细探讨微生物制药中生物活性物质筛选与优化的方法和技术。
一、生物活性物质筛选的方法1.1 传统筛选法传统筛选法是最基本、最常用的筛选方法之一。
它以活性拮抗试验为基础，通过观察微生物产物对目标生物的生长抑制、细胞毒性及抗病毒活性等指标来判断其生物活性。
该方法简单直观，适合初步筛选活性物质。
1.2 高通量筛选法高通量筛选法是一种快速、高效的筛选方法，它基于大规模平行实验与高度自动化设备，可以同时对数千个样品进行筛选。
其中，酵母菌、细菌和真菌等微生物的高通量筛选技术已经相对成熟。
1.3 蛋白质工程筛选法蛋白质工程筛选法是一种通过改造微生物基因并筛选其表达产物的方法。
通过对微生物基因的重组，可以扩大样品的多样性，并利用高效的筛选系统判断其生物活性。
该方法可以针对特定靶标进行筛选，提高药物研发的效率和精确度。
二、生物活性物质筛选与优化的技术2.1 高效液相色谱法高效液相色谱法（HPLC）是一种常用的生物活性物质分离和分析技术。
它可以根据化合物的特性，通过不同的柱分离和检测方法来筛选和分析微生物产物。
HPLC技术可以提高分离纯化的效率，减少杂质的干扰，从而更好地评估生物活性物质的活性和稳定性。
2.2 质谱分析技术质谱分析技术是一种高灵敏度和高分辨率的分析方法，可以用于鉴定和定量微生物产物中的活性成分。
质谱分析技术包括质子化电喷雾质谱（ESI-MS），气相色谱质谱（GC-MS）和液相色谱质谱（LC-MS）等。
通过质谱分析技术，可以准确测定生物活性物质的分子量、成分和结构，为筛选和优化提供有力的指导。
2.3 小分子库筛选技术小分子库筛选技术是一种通过在微生物细胞或体外系统中对小分子化合物进行大规模筛选和评估的方法。
《蛋白质工程概述》 讲义
《蛋白质工程概述》讲义一、蛋白质工程的定义和背景蛋白质是生命活动的主要承担者，它们在生物体中执行着各种各样的功能，如催化化学反应、运输物质、调节生理过程、提供结构支持等。
随着对蛋白质结构与功能关系的深入理解，以及生物技术的快速发展，蛋白质工程应运而生。
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，以满足人类生产和生活的需求。
蛋白质工程的发展得益于多个学科的交叉融合，如分子生物学、生物化学、物理学、计算机科学等。
它不仅为基础科学研究提供了有力的工具，也在医药、农业、工业等领域有着广泛的应用前景。
二、蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的核心是对蛋白质的结构和功能进行设计和改造。
这一过程基于以下几个基本原理：1、蛋白质的结构与功能关系蛋白质的功能取决于其特定的三维结构。
了解蛋白质的一级结构（氨基酸序列）如何决定其高级结构（如二级结构、三级结构和四级结构），以及高级结构如何影响蛋白质的功能，是进行蛋白质工程的基础。
2、基因工程技术通过基因工程技术，可以对编码蛋白质的基因进行定点突变、插入、缺失等操作，从而改变蛋白质的氨基酸序列。
3、蛋白质的折叠和稳定性蛋白质在细胞内需要正确折叠才能发挥功能，了解蛋白质折叠的机制以及影响蛋白质稳定性的因素，有助于设计出更稳定、更有效的蛋白质。
4、分子模拟和计算方法利用计算机模拟和计算方法，可以预测蛋白质的结构和功能变化，为蛋白质工程的设计提供指导。
三、蛋白质工程的研究方法1、定点突变这是蛋白质工程中最常用的方法之一。
通过对编码蛋白质的基因进行特定位置的碱基替换，从而改变蛋白质中的氨基酸残基，进而研究其对蛋白质结构和功能的影响。
2、基因融合和拼接将不同蛋白质的基因片段进行融合或拼接，创造出具有新功能的杂合蛋白质。
3、蛋白质的从头设计基于对蛋白质结构和功能的理解，从无到有地设计全新的蛋白质序列，并通过基因合成和表达来实现。
蛋白质工程课件
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蛋白质工程的应用
疾病治疗与预防
蛋白质药物设计与优化
疫苗开发
通过蛋白质工程技术，对蛋白质药物 的结构进行改造和优化，提高其稳定 性和药效，降低副作用。
通过蛋白质工程技术，设计和制备新 型疫苗，提高疫苗的免疫原性和保护 效果，有效预防传染病的发生。
靶向治疗
利用蛋白质工程技术，设计和开发具 有特定靶向功能的蛋白质药物，实现 对肿瘤、炎症等疾病的精准治疗。
蛋白质的分离与纯化
总结词
利用各种分离纯化技术，从生物样品中 提取和纯化目标蛋白质。
VS
详细描述
分离与纯化技术是蛋白质工程中的重要环 节之一，其目的是从复杂的生物样品中提 取和纯化目标蛋白质。常用的分离纯化方 法包括离心、沉淀、萃取、电泳、色谱等 技术。通过选择合适的分离纯化方法，可 以获得高纯度、高活性的目标蛋白质，为 后续的结构和功能研究提供基础。
蛋白质工程发展历程
自20世纪80年代初蛋白质工程概念提出以来，该领域经历了从实验室 研究到实际应用的快速发展，目前已成为生物技术领域的重要分支。
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蛋白质的体外定向进化
总结词
通过模拟自然进化过程，在体外对蛋白质进行选择和优化，以获得具有所需性质和功能 的突变体。
详细描述
体外定向进化技术包括体外突变、体外筛选和体外进化三个步骤。通过随机或定点突变 产生变异体库，再利用筛选方法从中选择出具有优良性质的突变体，经过多轮进化可获 得性能显著提高的蛋白质。该技术广泛应用于酶工程领域，用于改进酶的催化活性、稳
特点
蛋白质工程具有高度定向性、可 预测性和可控制性，能够针对特 定需求对蛋白质进行改造，提高 蛋白质的性能和功能。
蛋白质工程的重要性
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1.3蛋白质工程编制：张统省 审核：秦磊 校对：王曼【学习目标】1.简述蛋白质工程的基本原理 3.举例说出基因工程的应用和发展 【自学质疑】（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 转移到另一处生物体内，后者产生它本不能产的 ，从而产生新性状。
2．蛋白质工程目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的 。
小结：蛋白质工程的基础：基因工程。
蛋白质工程的实质：按意愿产生人们所需要的蛋白质。
（二）蛋白质工程基本原理1．目标：根据人们对 功能的特定需求，对 结构进行分析设计。
2．实质：基因改造。
3．过程：预期蛋白质功能→设计 结构→推测应有 序列→找到对应的 序列(基因)。
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。
（三）蛋白质工程的进展和前景例如：科学家通过对 的改造，已使其成为速效型药品；用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有 、 和 的特点，因此有极为广阔的发展前景。
（四）蛋白质质工程的应用：1、提高蛋白质的热稳定性：主要是改造酶的结构，提高酶的热稳定性，主要用于工业化生产 （1）替换酶的部分氨基酸； （2）引入二硫键2、改变蛋白质的活性3、合成嵌合抗体，用于临床治疗 （五）、蛋白质改造的方法：基因定点诱变技术、重组DNA 技术 1、制造出自然界中不存在的全新蛋白质——大改根据氨基酸性质和特点来改造，使之具有特定氨基酸序列、空间结构和预期功能。
2、在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构——中改 3、改造蛋白质分子中的几个氨基酸的残基——小改通过基因工程的定点诱变技术，有目的改造，以改善蛋白质的性质和功能。
【矫正反馈】1蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。
下图示意蛋白质工程流程，图中A.B 在遗传学上依次表示A.转录和翻译B.翻译和转录C.复制和转录D.传递和表达 2.蛋白质工程的实质是 （ ）A.改变氨基酸结构B.改造蛋白质结构C.改变肽链结构D.改造基因结构 3.基因工程的实质是 （ ）A.基因重组B.基因突变C.产生新的蛋白质D.产生新的基因 4.干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是 （ ） A.光氨酸 B.精氨酸 C.谷氨酸 D.半光氨酸 5.蛋白质工程制造的蛋白质是 （ ）A.天然蛋白质B.稀有蛋白质C.自然界中不存在的蛋白质D.血红蛋白质 6.蛋白质工程的基础是 （ ）A.基因工程B.细胞工程C.酶工程D.发酵工程7.玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量 （ ） A.天冬氨酸激酶 B.二氢吡啶二羧合成酶 C.肽酶 D.A.B 都是 8.天然蛋白质合成遵循的法则是（ ）A.中心法则B.转录C.翻译D.复制 9.关于蛋白质工程的说法错误的是（ ）A.蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构C.蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D.蛋白质工程又称为第二代基因工程10.蛋白质工程的基本操作程序正确是（ ）①蛋白质分子结构合成 ②DNA 合成 ③mRNA 合成 ④蛋白质的预期功能 ⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列A.①→②→③→④→⑤→①B.⑤→④→③→②→①→②C.④→①→⑤→②→③→①D.②→③→⑤→①→②→④ 11.下列各项与蛋白质结构多样性无关的是（ ）A.氨基酸的种类.数目.排列顺序B.构成蛋白质的多肽链的数目C.构成蛋白质的肽链的空间结构D.氨基酸至少含一个氨基和一个羧基 12.蛋白质工程中直接操作的对象是（ ）A.氨基酸的结构B.蛋白质空间结构C.肽链结构D.基因结构 13蛋白质工程中目前已成功的是（ ）A.对胰岛素进行改造，使其成为速效型药品B.蛋白质工程应用于微电子方面C.室温下可保存半年的干扰素D.耐储存的番茄14.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只有对热稳定性较差，进入人体后容易失效。
现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗消化不良，最佳方案是（ ）A.对此酶中的少数氨基酸替换，以改善其功能B.将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶C.重新设计与创造一种全新的蛋白酶D.减少此酶在片剂中的含量15.科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为（ ） A.基因工程 B.蛋白质工程 C.基因突变 D.细胞工程 16.下列有关蛋白质工程的说法正确的是（ ）A.蛋白质工程无需构建基因表达载体B.通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不遗传给子代C.蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的17.当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）A.都与天然产物完全相同B.都与天然产物不相同C.基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D.基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同【迁移应用】1..枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。
1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。
用这种水解酶作为洗涤剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。
(1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是__________。
(2)改造后的枯草杆菌中控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有____个碱基对发生变化。
(3)利用生物技术改造蛋白质，提高了蛋白质的________性，埃斯特尔所做的工作，是对已知蛋白质进行_________________。
2..人类正常血红蛋白(HbA)β链第63位氨基酸是组氨酸，其密码子为CAU或CAC。
当β链第63位组氨酸被酪氨酸(UAU或UAC)替代后，出现异常血红蛋白(HbM)，导致一种贫血症，β链第63位组氨酸被精氨酸(CGU或CGC)所替代产生的异常血红蛋白(HbZ)将引起另一种贫血症。
(1)写出正常血红蛋白基因中，决定β链第63位组氨酸密码子的碱基对组成。
(2)在决定β链第63位组氨酸密码子的DNA的三个碱基对中，任一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗?为什么?(3)若将正常的基因片段导入贫血症患者的骨髓造血干细胞中，则可以达到治疗疾病的目的。
请问，此操作属于蛋白质工程吗?为什么?3.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。
如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：（1）构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是___________。
（2）通过DNA合成形成的新基因应与________结合后转移到________中才能得到准确表达。
（3）若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________、________和发酵工程。
（4）图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？___________________ 4.蛋白质工程的目标是根据对蛋白质的特定需求，对蛋白质______进行分子设计，根据法则便可以改造天然蛋白质，例如：玉米的赖氨酸含量低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶. 的活性受赖氨酸浓度的影响，如果我们将中的第352位的苏氨酸变为，把中第104位的天冬酰氨变成，就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高2—5倍。
5.番茄营养丰富，是人们喜爱的一类果蔬。
但普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。
为满足人们的生产生活需要，科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化.保鲜时间长的番茄新品种。
操作流程如图。
请据图回答。
（1）过程①需要的工具酶有。
（2）在筛选出含重组DNA的土壤农杆菌时通常依据质粒上的的表达。
（3）在番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做。
（4）从图中可见，mRNA1和mRNA2的结合直接阻碍了多聚半乳糖醛酸酶合成时的过程，最终使番茄获得抗软化的性状。
（5）为促使图中培养②.③过程的顺利完成，通常需要在培养基中加入的调节物质是。
要快速繁殖转基因抗软化番茄植株，目前常用的科技方法是（6）为防止转基因番茄通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其它植物而造成基因污染，可将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入到番茄植物细胞的（结构）中。
（7）除了图示培育方法外，还可通过技术，对多聚半乳糖醛酸酶基因进行定向改造，从而使多聚半乳糖醛酸酶的结构和功能发生特定的改变以获得抗软化的番茄品种。
抗多聚半乳糖醛酸酶基因（目的基因）质粒重组DNA 含重组DNA的土壤农杆菌土壤农杆菌普通番茄细胞培养②培养③抗多聚半乳糖醛酸酶基因mRNA2mRNA1与mRNA2结合抗软化番茄的培育过程示意图①。