蛋白质工程

高三生物一轮复习导学提纲(36)

选修三：蛋白质工程

班级______ 学号_____ 姓名____________ 学习目标：蛋白质工程(A)

知识结构：蛋白质工程的目标、原理、过程、实质

自主预习：

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根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列

A.①②③④

B.④②①③

C.③①④②

D.③④①②

2.下列哪项措施可以增加生物界基因的种类［］

A.杂交育种

B.细胞杂交

C.基因工程

D.蛋白质工程

3.基因工程的实质是［］

A.同种生物之间转移基因

B.不同种生物之间转移基因

C.改变蛋白质的结构

D.不同种生物之间转移蛋白质

4.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

5.下列哪项不是蛋白质工程的研究内容［］

A.分析蛋白质分子的精细结构

B.对蛋白质进行有目的改造

C.分析氨基酸的化学组成

D.按照人们的意愿，将天然蛋白质改造成新的蛋白质

6.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，定向改变分子的结构

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.蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程

7.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.肌肉蛋白

D.自然界中不存在的蛋白质

8.以下蛋白质工程中目前已成功的是［］

A.对胰岛素进行改造，生产速效型药品

B.蛋白质工程应用于微电子方面

C.生产体外耐储存的干扰素

D.用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米

9.科学家将β—干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸，改变成丝氨酸，结果大大提高了β—干扰素的抗病活性，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

10.科学家将β—干扰素基因转移到大肠杆菌内，使大肠杆菌生产人的β—干扰素，用于疾病的

治疗。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

11.下列对蛋白质工程中定点诱变技术的应用，正确的是［］

A.可以直接更换已知蛋白质的个别氨基酸

B.可以对蛋白质进行全面改造

C.可以针对性的诱变基因上的个别碱基

D.和基因突变的原理一样

12.合成自然界不存在的蛋白质应首先设计［］

A.蛋白质结构

B.RNA结构

C.氨基酸序列

D.基因结构

13.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

14.下列叙述中，正确的是［］

A.蛋白质工程中直接操作对象是蛋白质的空间结构

B.限制性内切酶、DNA连接酶、运载体是基因工程中常用的工具酶

C.基因工程育种能使植物体表达动物蛋白

D.基因突变一定会导致生物性状的改变

15.下列设想中，从生物技术的原理看，无法实现的是［］

A.用基因工程技术获得SARS疫苗

B.用蛋白质工程技术对胰岛素进行改造，使其成为速效型药品

C.用细胞工程技术制备抗HIV的抗体

D.用基因工程技术快速育成大量红豆杉苗

典型例题：

16.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：

⑴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________________________。

⑵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。

⑶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。

⑷图中从胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是什么？__________________________ __________________________________________________________________________。

17.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的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。

⑴改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是_________________________。

⑵改造后的枯草杆菌中的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。

⑶利用生物技术改造蛋白质，是提高了蛋白质的_________性，埃斯特尔所作的工作是对已知蛋

白质进行______________________________。

⑷5－BrU(5－溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细

胞，接种到含有A、G、C、T、5－BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过________次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到C—G的替换。

18.下图是某种动物蛋白工程的示意图，请分析回答：

⑴目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号______所示的过程，实现③过程的依据有________ ____________________、____________________________________________。

⑵若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质中获取的，则④过程包括____________、____________。

⑶⑤过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是__________________，进行⑤过程的目的是______________________________________________________________________________、______________________________________________________________________________。

19.科研人员通过蛋白质工程来设计改变酶的构象。在研究溶菌酶的过程中，得到了多种突变酶，

⑴溶菌酶热稳定性的提高，是通过改变_________________________和增加_______________

得以实现的。

⑵从热稳定性高的酶的氨基酸序列出发，利用_______________方法获得目的基因，通过基因

工程的手段，可以生产自然界中不存在的蛋白质。

20.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）请回答：

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

多聚半乳糖醛酸酶基因

抗多聚半乳糖醛酸酶基因

培养③

抗多聚半乳糖醛酸酶基因

mRNA2

mRNA1与mRNA2结合

番茄软化过程培育示意图

①

⑴在构建基因表达载体时，除了要在重组DNA 中插入目的基因外，还需要有________________ ____________________________________________________________________________。 ⑵提取目的基因采用的限制性核酸内切酶的识别序列和切点是—↓GATC—。在目的基因的两侧各有1个酶的切点，请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性未端的过程示意图。

⑶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____________________。通常采用________________________技术检测目的基因是否插入了番茄的基因组。 ⑷从图中可见，mRNA 1和mRNA 2的结合直接导致了________________________________无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状。

⑸培养③为植物组织培养过程中的____________________________。

⑹上述转基因番茄会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，原因是___________________________________________________________________________。请你提出一个上述转基因工程的改良方案，以防止这样的污染发生。____________________。 ⑺多聚半乳糖醛酸酶（PG 酶）可将成熟的番茄果实细胞壁中的多聚半乳糖醛酸降解为半乳糖醛酸，从而导致果实软化。抑制PG 酶的活性可以延长番茄果实储藏期，请用文字描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。__________________________________________。

—↓GA TC —……—↓GATC — — CTAG ↑—……— CTAG ↑—

用酶Ⅱ切割 目的基因 — GA TC —……— GATC —

—CTAG —……—CTAG — 目的基因

高三生物一轮复习导学提纲(36)参考答案

1~5 CDBDC 6~10 BDABA 11~15 CAACD 16.⑴蛋白质的预期功能

⑵载体 大肠杆菌等受体细胞 ⑶蛋白质工程 基因工程

⑷根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA 合成仪合成出新的胰岛素基因

17.⑴蛋白质工程 ⑵1 ⑶稳定 少数氨基酸的替换 ⑷3

解析：本题考查蛋白质工程的有关问题。基因中的3个碱基对决定mRNA 上3个碱基，mRNA

上3个碱基决定一个氨基酸。利用生物技术改造蛋白质能够提高蛋白质的稳定性。 18.⑴① 氨基酸对应的密码子、mRNA 与DNA 间的碱基配对原则 ⑵反转录 诱导突变

⑶限制性核酸内切酶 使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用

19.⑴半胱氨酸的位置和数目 二硫链的数目 ⑵人工合成(化学合成)

20.⑴启动子、终止子、标记基因、复制原点（缺一不得分） ⑵ ⑶农杆菌转化法 DNA 分子杂交 ⑷多聚半乳糖醛酸酶 ⑸再分化

⑹导入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色体上，转基因番茄产生的花粉细胞中可能含有该基因，通过花粉会污染其它生物。 将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入到番茄细胞的线粒体或叶绿体中。

⑺①PG 酶蛋白的功能分析，②PG 酶蛋白的结构预测和设计，③PG 酶基因的改造。（或按照教材蛋白质工程流程图）

蛋白质工程的现状发展及展望

蛋白质工程的现状发展及展望 摘要: 蛋白质工程是用分子生物学手段对蛋白质进行分子改造的技术。介绍了蛋白质工程的几种常用方法及其基本原理和研究进展。 关键词: 蛋白质工程;定点诱变; 定向进化 20世纪70年代以来, 对蛋白质的分子改造渐渐进入研究领域, 通过对蛋白质分子进行突变, 得到具有新的表型和功能或者得到比原始蛋白相对活力更高的突变体,对蛋白质的分子改造技术逐渐纯熟。蛋白质工程的主要技术分为理性进化和非理性进化,已经在农业、工业、医药等领域取得了较大的进展。 1.理性进化 理性进化主要是利用定点诱变技术, 通过在已知DNA序列中取代、插入或缺失一定长度的核苷酸片段达到定点突变氨基酸残基的目的。运用该技术已有不少成功改造蛋白质的例子。Markus Roth通过同源性比对和定点突变技术, 对EcoR DNA甲基化酶进行改造,使其对胞嘧啶的亲和性增加了22倍。定点突变还主要应用于蛋白质结构和功能的研究方面。酰基载体蛋白(ACP)的主要作用是在单不饱和脂肪酸的特定位置引入双键, Caho通过定点突变研究, 发现将五个氨基酸残基置换之后的酶, 由6- 16 : 0- ACP脱氢酶变成9- 18 : 0- ACP脱氢酶。Van den Burg利用蛋白同源建模和定点突变技术结合的方法将从Bacillus stear other mophilus分离出来的嗜热菌蛋白酶突变, 得到的突变体稳定性提高了8倍, 100 在变性剂存在的情况下还能发挥作用,但是大部分单个氨基酸的改变对于整个蛋白的影响比较小,很难在高级结构上改变蛋白质的三级结构, 从而造成很大的影响, 所以在定点突变的基础上又出现了许多新的技术, 用于改造蛋白质分子。[1] 2.非理性进化 非理性蛋白质进化, 又称定向进化或者体外分子进化,在实验室中模拟自然进化过程, 利用分子生物学手段在分子水平增加分子多样性, 结合高通量筛选技术, 使在自然界中需要千百万年才能完成的进化过程大大缩短,在短期内得到理想的变异。这种方法不用事先了解蛋白质结构、催化位点等性质, 而是人为地制造进化条件, 在体外对酶的编码基因进行改造, 定向筛选, 获得具有预期特征的改良酶, 在一定程度上弥补了定点诱变技术的不足, 具有很大的实际应用价值。一个比较成功应用定向进化的例子是对红色荧光蛋白的改造。绿色荧光蛋白由于

蛋白质工程及其应用研究进展

蛋白质工程及其应用研究进展 摘要：蛋白质工程是生物工程中五大工程之一，本文对蛋白质工程作了简要概述，介绍了蛋白质工程的特点，并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述，并以实例作了蛋白工程的应用。 关键词：蛋白质工程特点；研究内容；实际应用；展望 蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。 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。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。 目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 1概念 按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。为获得的新蛋白具备有意义的新性质或新功

蛋白质工程

蛋白质工程的应用与发展前景 摘要：蛋白质工程是生物工程中五大工程之一，本文对蛋白质工程作了简要概述，介绍了蛋白质工程的特点，并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述，并以实力作了蛋白工程应用。 关键词：蛋白质工程研究内容应用 蛋白质是一切生命的基础，是生命的几乎体现着，离开了蛋白质，生命将不复存在。在一切生物学过程中都起着关键的作用。1983年，美国生物学家厄尔默首先提出了“蛋白质工程”的概念n]，随即被广泛接受和采用。蛋白质工程是以蛋白质结构与功能关系的知识为基础，通过周密的分子设计，把蛋白质改造为舍乎人类需要的新的蛋白质。人们利用分子遗传学的知识和对蛋白质结构的了解，在实验室条件下，设计出垒新的优良蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白

质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 1、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。 ２蛋白质工程原理和基本操作 ２.１分子设计 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。蛋白质水平的改变则主要是对制造出的蛋白质进行加工、修饰，如磷酸化、糖基化等。蛋白质的化学修饰条件剧烈，无专一性，而基因操作则比较方便，在

蛋白质工程重点

一、名词解释 1、蛋白质工程（Protein Engineering）——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行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的工程技术。 2、结构模体（supersecondary structure，motif）——介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件（block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。 3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。 4、蛋白质的折叠(protein folding)——从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。 5、分子伴侣（molecular chaperone）——一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。 6、晶胞(Unit cel l)——空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位。 7、核磁共振现象（nuclear magnetic resonance ，NMR）——指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting)，共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency, RF）的物理过程。 8、化学势（位）移（ ）——在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。 9、耦合常数（J）——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离。用以表征2核之间耦合作用的大小，单位赫兹Hz。 10、蛋白质组（proteome）——一个基因组、一种生物或一种细胞/ 组织所表达的全套蛋白质。 二、问答题 1、蛋白质修饰特异性与非特异性诱变方法： 随机突变：UV、X射线、其他化学方法、转座元件、简并引物 定点突变：核式突变、限制性内切酶位点、寡核苷酸介导突变、PCR依赖 1）、Kunkel突变法 双突变菌株 转染于dut+ung+野生型受体菌不含U碱基的保留，含U碱基的被切除 原理：当大肠杆菌dUTP酶缺失突变时（dut-），这些细菌就不能把dUTP转化为dUMP,因而细菌体内的dUTP浓度大为增加，并且一些dUTP会掺入到DNA合成中应该由胸腺嘧

《蛋白质工程的应用》教案

《蛋白质工程的应用》教案 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。 教学重难点 (1)为什么要开展蛋白质工程的研究？ (2)蛋白质工程的原理。 课时数 本节教学建议用1课时。 教学过程 (1)采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。 本节内容是基因工程的延伸和发展。由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。 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。 (2)建议加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题。 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。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。 遗传信息的流动方向

蛋白质工程在农业或医药方面的应用[精品文档]

蛋白质工程的研究进展及其农业医药应用展望 摘要：蛋白质工程是用分子生物学手段对蛋白质进行分子改造的技术，是生物 工程中五大工程之一，本文对蛋白质工程作了简要概述，介绍了蛋白质工程的特点，并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述，并以实例作了蛋白工程的应用。随着社会和技术的不断发展，蛋白质工程技术在农业和医药方面的作用越来越突出，必将为社会的发展和许多重大社会问题的解决提供极大的支持。 关键词：蛋白质工程特点；研究内容；农业应用；医药应用；展望 蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。 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。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。 目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 1 概念 按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。为获得的新蛋白具备有意义的新性质或新功能，常对已知的其他蛋白质进行模式分析或采取分子进化等手段。 2 蛋白质工程基本途径

蛋白质工程

课题4 蛋白质工程 教学目标 考点：蛋白质工程（A级，课标要求：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.通过讨论、进展追踪等活动，提高收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。） 案例引入 通过图片引入，想让一种生物性状在另一种生物中表达，在种内可以通过常规杂交育种的方法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，需基因工程。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。这就需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。 自主学习 一、概念：以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系为基础，通过物理、化学与生物化学等技术，并借助计算机辅助设计、和重组DNA技术，以天然蛋白质，甚至创造自然界中的蛋白质，以满足生产、生活需要。 二、基本方法、原理 从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)，具体见下图： 三、蛋白质工程的主要知识点分析 ①关键技术是，其主要包括内容有等。 ②实施蛋白质工程的前提条件是。 ③测定蛋白质空间结构常用的方法：测定其三维空间结构，了解其构象。 ④蛋白质改造的方法及其含义 “大改”——是指根据的性质和特点，设计并制造出自然界中的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能。 “中改”——是指在蛋白质分子中替代或。 “小改”——是指通过基因的，有目的地改造蛋白质分子中 部位的一个或几个，以改善蛋白质的性质和功能。 ⑤改造蛋白质的核心技术是，常用方法是，基本过程 是 . 四、蛋白质工程的应用 (1)在酶工程领域：有目的的提高酶的热稳定性，增加耐酸、碱、有机溶剂的能力；增强酶的活性；大量生产人类需要的酶:常用方 法，

蛋白质工程

6 蛋白质工程 学习目的：①初步了解蛋白质结构、以及蛋白质分子设计和蛋白质修饰和表达等的基本原理。 ②了解如何利用蛋白质工程技术和其他相关技术获得更加符合人类需求且比天然蛋白质更优良的蛋白质， 20世纪60年代初，随着生物化学和分子生物学的发展和延伸，人们对生物的遗传物质——DNA结构与功能已经有了比较清楚的认识。1972年，美国斯坦福大学Berg成功地实现了DNA重组实验，从此揭开了基因工程发展的序幕，并逐步形成了以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程、发酵工程在内的一系列高新生物技术。这些技术发展到今天，已经形成产业化并成为全球高科技领域发展的主流，广泛地应用于食品、医药、化工、农业、环保、能源、资源再利用和国防等许多部门与行业，并日益显示出不可估量的社会效益和经济效益，将为解决当前世界所面临的蛋白质缺乏、能源不足和高效医药品短缺等系列重大问题提供了基本保证和可行性技术。20世纪80年代初，随着蛋白质晶体学和结构生物学的发展，人类可以通过对蛋白质结构与功能的了解，借助计算机辅助设计，利用基因定位诱变等高新技术改造基因，以达到改进蛋白质某些性质的目的。这些技术的融合，促使了蛋白质工程这一新兴生物技术领域的诞生，为认识和改造蛋白质分子提供了强有力的手段。1982年，Winter等首次报道了通过基因定位诱变获得改性的酪氨酸 tRNA合成酶；1983年，Ulmer 在《科学》杂志上发表了以"Protein Engineering"(蛋白质工程)为题的专论，这标志着人们能按自己的意愿创造出适合人类需求的新基因，并能表达出具有不同功能的蛋白质。这是新一代的基因工程，因而蛋白质工程也被称为第二代基因工程。 蛋白质工程的基本内容和目的可以概括为：以蛋白质结构与功能为基础，通过化学和物理手段，对目标基因按预期设计进行修饰和改造，合成新的蛋白质；对现有的蛋白质加以定向改造、设计、构建和最终生产出比自然界存在的蛋白质功能更优良，更符合人类需求的功能蛋白质。 6．1 蛋白质结构基础． 6.1.1 蛋白质结构的基本构件 在自然界中，构成生命最基本的物质有蛋白质、核算、多糖和脂类等生物大分产，其中蛋白质最为重要，核酸则最为根本。各种生物功能、生命现象和生理活动主往是通过蛋白质来实现的，因此蛋白质不仅是生物体的主要组分，更重要的是它与生命活动有着十分密切的关系。在体内，蛋白质执行着酶催化作用，使新陈代谢能有序地进行，从而表现出各种生命的现象；通过激素的调节代谢作用，以确保动囱正常的生理活动；产生相应的抗体蛋白，使人和动物具有防御疾病和抵抗外界病原侵袭的免疫能力；构建成的各种生物膜，形成生物体内物质和信息交流的通路和能量转换的场所。这一系列功能充分说明了蛋白质在生命活动中的重要作用，说明生命活动是不能离开蛋白质而存在的。 6．1．1．1 蛋白质的化学组成 蛋白质在生命活动过程中之所以有如此重要作用，是由它自身的组成、结构、性质所决定的。从动、植物细胞中提取出来的各种蛋白质，经元素分析，均含有碳、氢、氧、氮及少量的硫元素。这些元素在蛋白质中多以大致一定的比例存在。有些蛋白质还含有微量的过渡金属元素，例如：铁、锌、钼和镍等元素。蛋白质经干燥后，其元素组成平均值约为：碳 50％～55％氢6．0％～7．0％氧 20％～23％ 氮 15％～17％硫0．3％～2．5％ 通常蛋白质的分子质量均在一万道尔顿以上，变化范围从10000到1 000000道尔顿，

蛋白质工程在医学中的应用及其发展前景

蛋白质工程在其诞生以来就在人们生活的方方面面起到了很大的作用，它的应用主要是在在医药，食品加工，轻工业，农牧业等方面，为社会的发展进步提供了不容忽视的力量，这将预示着蛋白质工程将在以后的社会发展中有着良好的发展前景。 随着20世纪70年代初期DNA基因工程的诞生，蛋白质工程在它的冲击下应运而生。1983年，美国Genex 公司K.Ulmer 在《Science》上发表以《Protein Engineering.》为题的专论，第一次提出了蛋白质工程的概念，并建立了专门的研究实体，制定了相应研究开发计划，标志着蛋白质工程的正式诞生。在以后的二十多年里，蛋白质工程有了长足的发展且应用于医学，农业，轻工等各个领域，产生了较大的经济效益和社会效益。 一．蛋白质工程在医药中的的医用 基因工程为实现蛋白质工程已经提供了基因克隆、表达、突变以至活性测定等关键技术，而蛋白质分子的结构分析、结构设计和预测为蛋白质工程的实施提供了必要的结构模型和结构基础。蛋白质工程的实施实际上是一个由理论到实践、由实践到理论的周而复始的研究过程，对蛋白质的结构—功能关系的规律性认识是一个螺旋式上升的过程。蛋白质工程不但有着广泛的应用前景，而且在揭示蛋白质结构形成和功能表达的关系研究中也是一个不可替代的手段。 （一）蛋白质工程在医药中的应用 1抗体工程的应用 抗体工程的出发点是改善抗体的特异性、亲和性以及在受体细胞中的可生产性。当然也包括使其特性扩展，可同时作用于不同的抗原。对于很多应用而言，只改变亲和性是不够的。在一些应用中，特别小的抗体片段是必需的；鼠抗体必须改成人抗体；再者，增加抗体分子对蛋白酶的稳定性以及正确折叠都是重要的考虑。 下面以一个特异性结合实体瘤的单克隆鼠抗体为例。这种抗体对高度特异性肿瘤治疗而言是很理想的，它可以将免疫毒素带到瘤细胞中，从而杀死瘤细胞。由于完整的抗体分子太大，不能最大限度地扩散到瘤体中，以致不能完成治疗目的。为此，必须将抗体分子变小，抗体的最小片段Fv就成了最佳候选分子。然而Fv本身不稳定，这样抗体运载体Fy和所携带的毒素可能在到达目的地之前就分开。因而，首先要使其稳定化；然后抗体的亲和性要尽可能高，这是因为抗体对抗原(即瘤细胞)的结合越好，所携带的毒素错误地在身体内传布的危险性就越小，抗体更能达到其目的地。然而，如果病人的免疫系统将这个鼠源抗体识别为外源蛋白质，则几天之后由于HAMA反应产生的人抗鼠抗体就阻断了携带毒素的鼠抗体到达瘤细胞之路，使免疫治疗归于失败。为了解决这一问题，就要对抗体进行改造。近年来，用大肠杆菌系统有效地表达所需要的特定功能的抗体技术取得突破，向人们提供了具有全新性质的医用抗体片段。以上就是对鼠源抗体改造的路子。 如上所述，由于HAMA免疫反应直接从具有特异性结合活性的鼠源单抗在治疗中的作用就受到限制。由于绝大多数HAMA抗体是抗鼠源抗体的恒定区，使人们想到产生嵌合抗体可能解决上述问题，即将鼠单抗的恒定区换成人抗的恒定区。由于人抗体基因和鼠抗体基因都可以分别进行克隆，利用PCR技术很容易将鼠单抗可变区与人的恒定区重组到一起，所得到的嵌合抗体仍然能特异性地结合抗原，而HAMA反应被减少。由于这样的嵌合抗体的恒定区(或恒定结构域)来源于人，因而它对于激活人免疫系统的某些辅助功能更有效，则可有效地激活依赖于抗体的细胞的细胞毒性(ADCC)，这就是某些像这样的人源化抗体已经用到临床实验的原因。

蛋白质的应用及前景

蛋白质工程的研究的前景 摘要：蛋白质工程是生物工程中五大工程之一，本文对蛋白质工程作了简要概述，介绍了蛋白质工程的特点，并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述，并以实例作了蛋白工程的应用。 关键词：蛋白质工程特点；研究内容；实际应用 蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。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。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。 目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 1概念 按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。为获得的新蛋白具备有意义的新性质或新功能，常对已知的其他蛋白质进行模式分析或采取分子进化等手段。 2 蛋白质工程基本途径 从预期的蛋白质功能出发→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（基因） 3 蛋白质工程研究内容 3.1蛋白质结构分析 蛋白质工程的核心内容之一就是收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便建立结构与功能之间关系的数据库，为蛋白质结构与功能之间关系的理论研究奠定基础。三维空间结构的测定是验证蛋白质设计的假设即证明是新结构改变了原有生物功能的必需手段。晶体学的技术在确定蛋白质结构方面有了很大发展，但是最明显的不足是需要分离出足够量的纯蛋白质（几毫克～几十毫克），制备出单晶

蛋白质工程的应用

蛋白质工程的应用 蛋白质的化学合成和修饰以及利用基因工程进行蛋白质表达是人类认识和利用蛋白质的巨大的飞跃。然而人们并不能满足于此, 因为不论是蛋白质的人工合成还是天然蛋白质的化学修饰都存在很多局限, 如得到的多肽长度、成本、修饰专一性等问题。相比之下基因工程表达蛋白质有很大的优势,但离达到人们所需要的蛋白质的性能还有很大距离。这就向蛋白质的研究 利用提出了更高的要求, 蛋白质工程恰恰能够满足这个要求。 蛋白质工程就是通过对蛋白质结构和功能关系的认识, 按人类的需要通过基因工程途径定 向地改造和创造蛋白质的理论及实践。 医用蛋白质工程 利用生物细胞因子进行人类疾病治疗的独到作用已越来越被人们重视, 基因工程技术诞生后 首先就被用于人生长激素释放抑制因子、胰岛素等医用蛋白质产品开发,大大降低了用于治疗 的成本。利用大肠杆菌进行真核生物蛋白质表达会遇到生物活性低等问题, 解决这些问题的出 路一是研究开发新的表达系统, 如酵母、哺乳动物细胞等,这方面已取得很大的成效。另一方 面就需要借助蛋白质工程, 如利用分子设计和定点突变技术获得胰岛素突变体的工作国内外都取得了相当多的成果, 此外, 干扰素、尿激酶等蛋白质工程也都取得进展, 即将得到长效、速效、稳定作用更广的蛋白质药物。医用蛋白质的市场广大,待开发的产品也非常之多。此外, 利用蛋白质工程技术进行分子设计,通过肽模拟物(pep t idom im et ics) 构象筛选药物等方 面研究更加丰富了蛋白质工程的内容。 工业用酶的蛋白质工程 以酶的固定化技术为核心的酶工程是本世纪继生物发酵工程后又一次创造出巨大工业应用价值的现代生物工程技术, 蛋白质工程在这一领域应用可以说前景最看好。通过酶的结构或局部构象调整、改造, 可大大提高酶的耐高温、抗氧化能力, 增加酶的稳定性和适用pH 范围, 从而获得性质更稳定、作用效率更高的酶用于食品、化工、制革、洗涤等工业生产中, 这方面 已取得了许多成功的先例, 如食品工业中用于制备高果糖浆的葡萄糖异构酶, 用于干酷生产的 凝乳酶, 用于洗涤工业的枯草杆菌蛋白酶等蛋白质工程产品都将开发使用。 病毒疫苗的蛋白质工程 疫苗在病毒等病原引起的人及畜禽传染性疾病的预防中起着不可替代的作用, 从制备疫苗 的途径来说已有几代产品, 目前如乙肝等基因工程疫苗已开始得到应用。通过抗原移植、构建各种颗粒体、活载体及多价疫苗的研究已经成为生物技术领域的研究热点, 但也遇到一些问题, 主要是移植抗原三级结构没有完全恢复天然状态, 因而使得抗原性不够理想。蛋白质工程技术将在今后的疫苗改造中发挥重要的作用, 不但可使抗原性得到最大的提高, 还可使重组疫苗抗 病作用更加广泛。近年来越来越多的病毒精细结构的阐明正在为开展蛋白质工程奠定基础。 抗体的蛋白质工程 抗体不仅在哺乳动物机体中担负着重要的体液免疫功能, 还在医学、生物学免疫诊断中 被广泛地应用。本世纪证明了抗体是一类免疫球蛋白, 并相继阐明了抗体产生及其多样性的细 胞和分子机制, 使免疫学研究成为生命科学前沿领域。同时抗体的制备技术也经历着一次又一次革命, 由血清抗体到杂交瘤单克隆抗体, 再到基因工程抗体库技术, 可谓日新月异。单克隆 抗体给人类疾病的药物导向治疗带来了曙光, 但应用上遇到鼠抗体对人具有免疫原作用的问题, 蛋白质工程已成功用于解决这个问题。

蛋白质工程在食品行业中的应用

课程论文 课程名称：食品生物技术导论 论文题目：蛋白质工程在食品行业中的应用 学生姓名： 学号： 领域名称： 任课教师: 成绩： 农业与食品科学学院 2013年4月22日

蛋白质工程技术在食品行业中的应用 摘要：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。作为一种人体所必需的物质，蛋白质的研究始终未曾间断，通过对蛋白质的分子结构或者对编码蛋白质的基因进行改造，以便获的更适合人类需要的蛋白质产品的技术。更直接更有效的作用于人体。本文主要介绍了一些新兴的蛋白质工程技术在食品行业的应用状况以及未来发展状况的预测。 关键词：蛋白质蛋白质工程技术食品 蛋白质是构成人体细胞的基础物质,人体中的酶类、激素、抗体和核酸等都由蛋白质组成，所以蛋白质是营养的第一要素[1]。蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的[2]。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。 1蛋白质工程技术概论 随着20世纪70年代初期DNA基因工程的诞生，蛋白质工程在它的冲击下应运而生。1983年，美国Genex 公司KUlmer 在《Science》上发表以《Protein Engineering.》为题的专论，第一次提出了蛋白质工程的概念，并建立了专门的研究实体，制定了相应研究开发计划，标志着蛋白质工程的正式诞生。蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质，因此，人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计，使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。在以后的二十多年里，蛋白质工程有了长足的发展且应用于医学，农业，轻工食品等各个领域，产生了较大的经济效益和社会效益[3]。 基因工程为实现蛋白质工程已经提供了基因克隆、表达、突变以至活性测定等关键技术，而蛋白质分子的结构分析、结构设计和预测为蛋白质工程的实施提供了必要的结构模型和结构基础。蛋白质工程的实施实际上是一个由理论到实践、由实践到理论的周而复始的研究过程，对蛋白质的结构与功能关系的规律性认识是一个螺旋式上升的过程。蛋白质工程不

蛋白质工程

一、名词解释 自溶法：在一定pH和适当温度下，利用组织细胞内自身的酶系统将细胞破碎的方法。 差速离心：采用不同的离心速度和离心时间,使沉降速度不同的颗粒分步离心的方法。 电泳技术：就是根据各种带电粒子在电场中迁移速度的不同而对物质进行分离的一类实验技术。质谱仪：能够测量真空中离子的质荷比(m/z)的一种仪器。 等电聚焦：缩写为IEF或EF，是利用蛋白质分子或其他两性分子的等电点的不同，在一个稳定的、连续的、线性pH梯度中进行蛋白质分离和分析的电泳技术。 蛋白质组：一个基因组、一种生物或一种细胞/组织所表达的全套蛋白质 蛋白质组学:是以蛋白质组为研究对象，从整体水平上分析一个有机体、细胞或组织的蛋白质组成及其活动规律的科学。 差异凝胶电泳:不同的样品分别被不同的荧光染料标记，混合后在同一块胶上进行2D凝胶电泳，电泳完毕后用具有不同激发波长的荧光扫描仪对凝胶进行扫描，从而获得多套数据。 二、各章知识点 蛋白质的分离纯化 1、蛋白质分离纯化的目的: (1)增加蛋白质含量与生物活性； (2)除去不必要的杂质蛋白； 2、反复冻融法的原理： (1)因突然冷冻，细胞内冰晶的形成及胞内剩余溶剂浓度的突然改变而破坏细胞。 3、盐析沉淀原理、方法 (1) (2)常用中性盐：硫酸铵、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠等 4、等电点沉淀的原理、方法 (1)

(2)调整溶液pH，不同蛋白质在各自的pI处依次沉淀 5、液相色谱的优缺点、改进 6、两种主要的电泳支持物 (1)聚丙烯酰胺凝胶 (2)琼脂糖凝胶 7、电泳系统的组成及分类 (1)电泳仪、电泳槽及附属设备三大类 (2)按分离原理分类 1(1)区带电泳；(2)移界电泳；(3)稳态电泳 (3)2.2按有无固体支持物分类 1(1)自由电泳；(2)支持物电泳； (4)2.3按电泳方式分类 1(1)端电极电泳；(2)搭桥电泳；(3)潜水电泳： 8、蛋白质的几种染料、分类、原理 (1)氨基黑类染料 1氨基黑10B、萘黑12B200、萘酚篮黑6B、水牛黑等。 2含有两个磺酸基的酸性重氮化合物，它通过磺酸基与蛋白质的碱性基团形成复合盐（结合阳离子基团）。 (2)考马斯亮蓝(coomassie brilliant blue，简称CBB) 1分为R和G型两类：R为红蓝色，G为蓝绿色 2R250三苯基甲烷每个分子含有两个-SO3H基团，偏酸性，磺酸基与蛋白质的碱性基团结合形成染料-蛋白质复合物，用于蛋白质染色； 3G250为二甲花青亮蓝，是一种甲基取代的三苯基甲烷，用于蛋白质浓度测定； (3)硝酸银染色

蛋白质工程

选修3 专题一 基因工程和蛋白质工程 1、基因工程的概念:基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA 重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA 分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA 重组技术。 (1)供体：提供目的基因(2)操作环境：体外(3)操作水平：分子水平(4)原理：基因重组(5)受体：表达目的基因(6)本质：性状在受体体内表达(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。 2、限制酶是一类酶，而不是一种酶。 3、限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 4、将一个基因从DNA 分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。 5、不同DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA 分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 6、限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。 7、基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA 分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。 8、基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。 9、基因工程的操作步骤 (1) 获取目的基因—????? ①从基因文库中获取②利用PCR 技术扩增③通过化学方法人工合成 (2) 基因表达载体的构建（核心）—组成 （目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。） (3) 将目的基因导入受体细胞—方法 ①植物： ②动物： ③微生物：感受态细胞法 (4) 目的基因的检测与鉴定 10、目的基因的插入位点不是随意的 基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。 11、基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象 第一步存在逆转录法获得DNA ，第二步存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。 12 13、原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。 14、一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。

蛋白质工程

第三节蛋白质工程 学习目标： 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由； 2.简述蛋白质工程的原理； 课前导学： 一、蛋白质工程的概念 1．蛋白质工程是指通过物理化学、生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助技术、基因定点诱变和重组DNA技术改造，以改造天然蛋白质，甚至创造的蛋白质的技术。 2.蛋白质工程的关键技术是，因此又被称为基因工程。 二、蛋白质工程的原理 （一）基本流程 1. ：获得蛋白质分子的结构信息，确定蛋白质的结构。 2. ：利用已知的蛋白质结构信息，构建蛋白质的空间结构模型。 3. ：包括基因的分离、诱变、克隆、表达等，它们是蛋白质工程的关键技术。 4. ：纯化蛋白质，对蛋白质的结构和功能进行测定和分析。 5. ：分析蛋白质的生物学和化学特性，为进一步预测和设计奠定基础。 6.将蛋白质序列----结构----功能三者的对应关系反馈到第一步并进行下一轮操作，指导构建出所期望的工程蛋白质。 （二）前提条件 1.实施蛋白质工程的前提条件是。 2.了解蛋白质的空间结构主要用两类方法，分别是， 。 （三）对蛋白质改造的类型 1. 类型 (1)_________改：根据氨基酸性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能。 (2)_________改：是指蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域。 (3)_________改：通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能。 _______________________技术是改变蛋白质结构的核心技术之一。 2. 基因定点诱变技术 天门冬氨酸GAC 丙氨酸GCC

蛋白质工程的应用及发展

蛋白质工程的研究进展和展望 农业与生物工程学院07级3班向文宝 摘要：蛋白质工程是生物工程中五大工程之一，本文对蛋白质工程作了简要概述，介绍了蛋白质工程的特点，并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述，并以实例作了蛋白工程的应用。 关键词：蛋白质工程特点；研究内容；实际应用；展望 蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。 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。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。 目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 1概念 按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的

蛋白质工程及其应用示例

蛋白质工程及其应用示例 摘要：在论述蛋白质工程的基本概念和由来的基础之上, 介绍了蛋白质工程的主要内容，并着重阐述了蛋白质工程在工业用酶、食品行业和生物制药三个方面中的应用和前景。 关键词：蛋白质工程；简介；发展与应用； 1.蛋白质工程的概念和由来 蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础的学科，其主要通过化学、物理和分子生物学的手段进行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。 蛋白质工程最早始于1975年美国C. A. Hutehison使用了J. Lederberg 1960年推荐的寡脱氧核糖核普酸作为体外诱变剂，经他重新确定此诱变剂的顺序，成功地实现了定位突变试验，培育出了具有各类生物学特性的突变株[1]。而蛋白质工程的命名是1981年由美国的K.Ulemer确定的[2]。继后，许多大学及著名的实验室以及经营生物工程高技术产业的公司大量投资竞相研究与开发。 2.蛋白质工程的基本途径 从预期的蛋白质功能出发→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（基因） 3.蛋白质工程的基本原理 基因工程通过分离目的基因重组DNA分子，使目的基因更换宿主得以异体表达，从而创造生物新类型，但这只能合成自然界固有的蛋白质。蛋白质工程则是运用基因工程的DNA重组技术，将克隆后的基因编码序列加以改造，或者人工合成新的基因，再将上述基因通过载体引入适宜的宿主系统内加以表达，从而产生数量几乎不受限制、有特定性能的“突变型”蛋白质分子，甚至全新的蛋白质分子。 4.蛋白质工程的研究内容 4.1 蛋白质结构分析 --- 基础

蛋白质工程

浅谈蛋白质工程 摘要：在论述蛋白质工程基本概念、由来和目标的基础之上，介绍了蛋白质工 程的主要研究内容，并着重介绍了蛋白质工程在医药、农业、工业等方面的研 究进展，最后还介绍了蛋白质工程的发展前景。 关键词：蛋白质工程研究内容研究进展蛋白质工程应用Introduction to protein engineering (northeast agricultural college of resources and environment, Harbin150010). Abstract: in protein engineering is discussed on the basis of the basic concept, origin and target, this paper introduces the main research contents of the protein engineering, protein engineering in medicine, and emphatically introduces the research progress of agriculture, industry, etc, and the developing prospects of protein engineering is introduced in the paper. Keywords: protein engineering research content engineering application research progress of protein 1蛋白质工程的由来和目标 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