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1、,1.4蛋白质工程的崛起,一、蛋白质工程崛起的理由,基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。,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。,实例1：生产单体速效胰岛素,如果把胰岛素B链由B28脯氨酸-B29赖氨酸改为B28赖氨酸-B29脯氨酸就可避免胰岛素分子形成聚合体以保证其效能的及时发挥。,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。,实例2：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3:工业用酶,许多工
2、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。,玉米中赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸浓度达到一定时会抑制赖氨酸合成过程中的两个关键酶天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。如果将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬氨酰变成异亮氨酸，可使玉米叶片和种子中游离的赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。,实例4:提高玉米赖
3、氨酸含量,DNA,RNA,蛋白质,复制,中心法则,预期蛋白质功能 设计 推测应有的 序列 找到对应的 序列。,根据人们对蛋白质 的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。,二、蛋白质工程的基本原理,结构,预期的蛋白质,氨基酸,脱氧核苷酸,功能,改造基因(基因 或基因 )。,原理,目的,途径,修饰,合成,密码子表,某多肽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(C/A/G)UGGAAA(G)AUGUUU(C),mRNA,DNA,CGA(G/T/C)ACCTTT(C)TACAAA(G),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
4、库中获取。,三、蛋白质工程的概念,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。,蛋白质工程的实质：,是对编码蛋白质的基因进行改造,四、蛋白质工程的进展和前景,进展,胰岛素速效型药品,前景,制作电子元件,现状,蛋白质的功能主要依赖于其正确而又极其复杂的高级结构，目前科学家对大多数蛋白质的高级结构了解还不够，要设计出更加符合人类需求的蛋白质换需经过艰辛的探索。,酶工程,酶工程通常是用工程菌生产酶制剂，重点在于对已存酶的合理充分利用。 蛋白质工程则在于对已存在的蛋白质分子的改造。 随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。,酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。由酶制剂的生产和应用两方面组成的。,