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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。
2、原理：
改造基因（基因修饰或基因合成）
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天然蛋白质的合成过程
DNA 转录
表达生物特有 的功能或性状
RNA 翻译 肽链
折叠 等
具有空间结 构的蛋白质
遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
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2、天然蛋白质的不足
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。
3、蛋白质工程的目的
生产符合人类生产和生活的 需要的蛋白质。
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例如：
满足人类生 产和生活的
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Ｄ 2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 Ａ．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构
D．基因结构
❖ 3．下列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分子的结构，使之 更加符合人类的需要
Ｂ ❖ 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，定向改变分子的结构
复习检测
1、基因工程的基本操作程序？ 2、乳腺生物反应器的形成过程？ 3、什么是基因治疗？有哪些类型？
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一、蛋白质工程崛起的缘由
1、基因工程的应用 （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，进而表现出新的性状。
（2）基因工程的不足：
应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改 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， 改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过 的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，难度要小得多。
需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
天冬氨酸激酶
改造
（352位的苏氨酸）
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 二氢吡啶二羧酸合成酶
（104位的天冬酰胺）
（异亮氨酸）
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思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋 白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
３. 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ห้องสมุดไป่ตู้相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
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分子
基因
DNA合成
设计
氨基酸序
蛋白质
DNA
转录 mRNA翻译 列多肽链
三维结构
折叠
图1-29蛋白质工程流程图
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生物 预期 功能 功能
4、基础：
蛋白质的结构和功能
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产生新的 基因型，无新基因 基因（型）
产生的蛋白质
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
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思考与探究
2.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
Ｃ D．③④①②
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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， 以满足人类的生产和生活的需求。 蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造
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比较基因工程和蛋白质工程
基因工程
蛋白质工程
相同点 都要改造基因，都属于分子水平
❖ 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．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二 代基因工程
❖ 5、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根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序 列
❖ A．①②③④ B．④②①③
❖ C．③①④②
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。
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 A．是生物在长期进化过程中形成的
B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要