蛋白质工程(蛋白质工程名词解释)

蛋白质工程(蛋白质工程名词解释)很多小伙伴都不知道如何解决这个令人困扰的问题，下面的，这几件事容易考不好希望大家能找到问题的答案！

蛋白质工程(蛋白质工程名词解释) 思考与探究

1.蛋白质项目的兴起有什么需求？

提示(供教师教学参考):蛋白质工程的兴起主要是工业化生产和基础理论研究的需要。结构生物学对大量蛋白质分子的精确三维结构及其复杂生物功能的分析结果，为天然蛋白质的设计和改造提供了蓝图。分子遗传学中以定点突变为核心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。

在已经研究过的数千种酶中，能用于工业生产的只有少数，绝大多数都不能用于工业生产。虽然这些酶在自然状态下是有活性的，但是在工业生产中它们是无活性的或者活性很低。这是因为工业生产中各步反应体系中常存在酸、碱或有机溶剂，反应温度高。在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的问题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白质的保质期，抵抗重要氨基酸氧化造成的活性损失。

下面举例说明如何通过蛋白质工程提高重组β干扰素的比活性和稳定性。干扰素是一种抗病毒和抗* *的药物。人干扰素的cDNA在大肠杆菌中表达，干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，仅为天然产物的十分之一。虽然在大肠杆菌中合成了大量的β-干扰素，但大部分以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种情况？发现干扰素-β的蛋白质中有三个半胱氨酸(17、31和141位)，推测是一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员通过定点突变将第17位的半胱氨酸改为丝氨酸。结果，在大肠杆菌中生产的干扰素-β的抗病活性提高到108 U/mg，并且储存稳定性远高于天然干扰素-β。

在基础理论研究中，蛋白质计划是研究蛋白质的结构与功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列基础分子生物学问题的一种新的有力手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深刻揭示生命现象的本质和生命活动的规律。

2.蛋白质的工程操作程序和基因工程的基本思想有什么区别？

答:基因工程遵循中心原理，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上产生了自然界已经存在的蛋白质。蛋白质计划按照以下思路进行:确定蛋白质的功能→蛋白质应该具有的高级结构→蛋白质应该具有的折叠状态→应该具有的氨基酸序列→应该具有的碱基排列，从而创造出自然界不存在的蛋白质。

3.你了解酶工程吗？大多数酶来自蛋白质。酶工程和蛋白质工程有什么区别？

提示:酶工程是指通过工程手段将酶的生物催化作用应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护的一门科学技术。一般来说，酶工程包括两个方面:酶制剂的生产和应用。酶工程的应用主要集中在食品工业、轻工业和医药工业。α-淀粉酶、糖化酶和葡萄糖异构酶能持续作用于淀粉，从而产生高果糖浆代替蔗糖。蛋白酶用于皮革脱毛胶和洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性酶缺乏或* * *缺陷引起的某些功能衰竭。至于我们日常生活中看到的加酶洗衣粉、嫩肉粉，就是酶工程最直接的体现。所谓酶工程，就是用工程菌生产酶制剂，没有根据酶的功能设计酶的分子结构，然后根据酶的分子结构确定相应基因的碱基序列的步骤。因此，酶工程的重点在于合理充分利用现有的酶，而蛋白质工程的重点在于改造现有的蛋白质分子。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也将应用于酶工程，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。

正文中讨论题

多肽链的氨基酸序列是:…——丙氨酸——色氨酸——赖氨酸——蛋氨酸——苯丙氨酸…

讨论:(1)如何确定这个肽链的脱氧核苷酸序列？请写下相应的碱基序列。

(2)目标基因的碱基序列确定后，如何合成或修饰目标基因(DNA)？

答:(1)每个氨基酸都有一个对应的三联体密码子，通过查遗传密码子子表可以查出上述氨基酸序列的编码序列。但由于上述氨基酸序列中的几个氨基酸是由多个三联体编码的，碱基排列组合比较复杂，至少可以排列16种，学生可以根据所学的排列组合知识自行排列。首先要根据三联体密码子推导出mRNA序列为GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)，然后根据碱基互补配对定律推导出脱氧核苷酸序列为CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)。

(2)目的基因的碱基序列确定后，可以根据人类的需要进行修饰，可以通过合成的方法获得，也可以从基因库中获得。

异想天开

能否根据人类所需蛋白质的结构设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产出人类所需的蛋白质食物？

提示:理论上可以，但是目前还没有真正成功的例子。有报道称，利用细菌产生人类需求的蛋白质，往往是自然界已经存在的蛋白质，而不是完全人工设计的、自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构以及如何在生物体内行使其功能知之甚少。设计一种全新的具有生命功能的蛋白质很难，一种全新的蛋白质会带来什么危害也令人担忧。

旁栏思考题

1.你知道人类蛋白质组计划吗？和蛋白质项目有什么关系？中国科学家承担了哪些任务？

提出人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域的一个重要科学命题。2001年，国际人类蛋白质组成立。之后，该组织正式提出启动两大国际合作行动:一是由我国科学家牵头的“人肝蛋白组计划”；另一个是美国科学家主导的“人类血浆蛋白质组计划”，拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。

“人肝蛋白质组计划”是首个国际人类组织/* *蛋白质组计划，由中国院士何富初领衔。这是第一个由中国科学家主导的重大国际科研合作项目。它的总部设在北京，目前已有来自16个国家和地区的80多个实验室报名参加。其科学目标是揭示和确认肝脏的蛋白质，为重大肝病的预防、诊断和治疗以及新药研发的突破提供重要的科学依据。

人类蛋白质组计划的深入研究将为蛋白质计划提供强大的动力和理论支持。

2.你认为天然蛋白质的转化应该通过直接操纵蛋白质分子来实现，还是通过操纵基因来实现？

答:毫无疑问，天然蛋白质的转化应该是通过操纵基因来实现的。主要原因如下:

(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，即通过转化基因来转化蛋白质，转化的蛋白质是可以遗传下去的。如果直接转化蛋白质，即使转化成功，转化的蛋白质分子也不能遗传。

(2)改造基因比直接在蛋白质中改造更容易，难度更小。