生物人教版（2019)选择性必修3 3.4蛋白质工程的原理和应用(共28张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019)选择性必修3 3.4蛋白质工程的原理和应用(共28张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-04-26 23:13:09 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。
普通棉花
如何能培育出自身就能抵抗虫害 的棉花新品种呢？
转基因抗虫棉
第3章 基因工程
将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因 转入普通棉花
【从社会中来】
你见过用细菌画画吗？右图是用发出不同颜色荧光的细菌“画”的美妙图案。这些细菌能够发出荧光，是因为它们体内导入了荧光蛋白的基因。
最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有着重要应用。那么，科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？
对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程 来实现的
蛋白质工程
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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
①基础：
②操作手段及对象：
③结果：
④目的：
⑤困难：
蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
改造或合成基因
改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质
获得满足人类生产和生活需求的蛋白质
蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂，难度很大的工程。
蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是涉及多学科的综合科技工程。
第4节 蛋白质工程的原理和应用
01
蛋白质工程崛起的缘由
目录 /CONTENTS
01
蛋白质工程崛起的缘由
1.基因工程的实质及不足
①实质：
基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。
②不足：
基因工程原则上只能生产自然界中已存在（天然）的蛋白质。
基因重组
2.天然蛋白质的不足
天然蛋白质是生物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.实例：提高玉米赖氨酸含量
赖氨酸合成
调控
达到一定浓度
两种酶的活性
352位的苏氨酸变成异亮氨酸
二氢吡啶二羧酸合成酶
天冬氨酸激酶
+
104位的天冬酰胺变成异亮氨酸
赖氨酸含量
抑制
提高
提高
限制
提高
提高5倍
提高2倍
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重大的国际合作科研项目。2001年，国际人类蛋白质组组织宣布成立。2003年，该组织正式提出启动两项重大国际合作项目：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是由美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科研协作计划。它的目标是通过对肝脏蛋白质高通量、规模化的研究，解析肝脏蛋白质在生理、病理过程中的功能意义，为重大肝病的预防、诊断、治疗和新药的研发提供重要的科学依据。
人类蛋白质组计划取得的成果有力推动了蛋白质工程的发展，为它提供了重要的理论支持。2014年6月，中国人类蛋白质组计划启动。
【旁栏思考】你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
01
蛋白质工程崛起的缘由
目录 /CONTENTS
1.蛋白质工程的目标：
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2.改造蛋白质的方法：
改造或合成基因
3.天然蛋白质合成过程：
按照中心法则进行
基因
表达
形成具有特定氨基酸序列的多肽链
形成具有高级结构的蛋白质
行使生物功能
转录、翻译
4.蛋白质工程的基本思路
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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反
【问题探究】下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
（1）写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：
① ；② ；③ ；④ ；⑤ 。
（2）代表蛋白质工程操作思路的过程是 ；
代表中心法则内容的是 。（填写数字）
（3）蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，
，通过 实现。
（4）从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是 的。
转录
翻译
盘曲折叠
推测
改造或合成
对蛋白质的结构进行设计改造
改造或合成基因
相反
④⑤
①②③
5.基因工程和蛋白质工程的比较
（1）蛋白质工程需直接改造 ，而不直接改造 。
原因：①任何一种天然蛋白质都是由 编码的，改造了 即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传的。
原因：②对 进行改造比对蛋白质直接改造更容易操作，难度要小得多。
基因
蛋白质
基因
基因
基因
（2）基因工程和蛋白质工程的区别
①通过基因判断：若基因的编码蛋白序列未经改造，则为 工程，反之，则为 工程。
②通过蛋白质判断：若生产出的蛋白质是天然蛋白质，则为 工程，反之，则为 工程。
（3）基因工程和蛋白质工程的联系：
两种工程都是在 水平上对 进行操作，目的都是合成相应的蛋白质，蛋白质工程是以 工程为基础的。
基因
蛋白质
基因
蛋白质
分子
基因
基因
蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。
【思 考讨论】蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
丙氨酸
苯丙氨酸
色氨酸
谷氨酸
赖氨酸
1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
查密码子表
【思 考讨论】蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
丙氨酸
苯丙氨酸
色氨酸
谷氨酸
赖氨酸
1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
查密码子表得知：
推知mRNA序列为：
丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。
GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C）
共 种可能序列
32
GCU(或C或A或G) UGG AAA(或G) GAA(或G） UUU(或C)
mRNA序列
脱氧核苷酸序列
GCT(或C或A或G)TGG AAA(或G)GAA（或G） TTT(或C)
CGA(或G或T或C) ACC TTT(或C)CTT（或C） AAA(或G)
……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……
氨基酸序列
共 种可能序列
32
1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
【思 考讨论】蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
丙氨酸
苯丙氨酸
色氨酸
谷氨酸
赖氨酸
2.确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？
确定目的基因的碱基序列后，可以人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。对基因的改造经常会用到基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等。
学科交叉
蛋白质工程经常要借助计算机来建立蛋白质的三维结构模型；要制备蛋白质晶体，然后通过X射线衍射技术，分析晶体结构；要用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换。
重叠延伸PCR
大引物PCR
01
蛋白质工程崛起的缘由
目录 /CONTENTS
1.医药工业方面
①实例1：研发速效胰岛素类似物
天然胰岛素易形成二聚体或六聚体
预期结构
改造
B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或将它与B29位的赖氨酸交换位置
新胰岛素基因
转录
mRNA
折叠
预期功能
行使功能
降低胰岛素的聚合作用
设计结构
改变B链第20～29位氨基酸组成
推测序列
翻译
多肽链
有效抑制胰岛素的聚合
实例2.延长干扰素体外保存时间
天然干扰素不易保存
预期结构
改造
一个半胱氨酸变成丝氨酸
新干扰素基因
转录
mRNA
折叠
预期功能
行使功能
延长保存时间
设计结构
氨基酸替换
推测序列
翻译
多肽链
在-70℃下可以保存半年
实例3.改造抗体——降低人对小鼠单克隆抗体的免疫反应
医学问题：小鼠单克隆抗体会使人体产生免疫反应，从而导致治疗效果大大降低
解决办法：通过改造基因，将小鼠抗体上结合抗原的区域（即可变区）“嫁接”到人的抗体（即恒定区）上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会减低很多。
人
鼠
嵌
合
抗
体
2.其他工业方面的应用—广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶
①改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的速率，增加粮食的产量；
②设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强。
如枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。迄今为止，利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中可能筛选出一些符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。
3.农业方面的应用
4.面临的困难：
蛋白质工程是一项难度很大的工程。
主要原因：
蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。
由计算机建立的血红蛋白三维结构模型
5.前景展望：
科学家要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。
（1）蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质 （ ）
（2）对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 （ ）
（3）由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，空间结构千差万别，蛋白质工程操作难度很大 （ ）
（4）蛋白质工程不能改变蛋白质的活性 （ ）
判断常考语句，澄清易混易错
【归纳总结】基因工程与蛋白质工程的比较
比较项目 基因工程 蛋白质工程
原理 的逆转
区 别 过程 获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质
实质 改造生物的遗传特性,以获得人类所需要的生物类型或生物产品 改造或制造人类所需要的 .
结果 生产自然界中 的蛋白质 生产自然界中 的蛋白质
联系 ①蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程,对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成来实现,蛋白质工程离不开基因工程 ②基因工程中所用的某些酶也需要通过蛋白质工程进行修饰或改造,以提高其功能
已存在
非天然
定向
蛋白质
基因重组
中心法则
1.蛋白质工程可以说是基因工程的延伸。判断下列相关表述是否正确。
（1）基因工程需要在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程不需要对基因进行操作。 （ ）
（2）蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。 （ ）
（3）蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。 （ ）
练习与应用
一、概念检测
2.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是 （ ）
A.分析蛋白质的三维结构
B.研究蛋白质的氨基酸组成
C.获取编码蛋白质的基因序列信息
D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
3.水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现，用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在这项替换研究中，目前可行的直接操作对象是 ( )
A.基因 B．氨基酸 C.多肽链 D.蛋白质
D
A
我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。
普通棉花
如何能培育出自身就能抵抗虫害 的棉花新品种呢？
转基因抗虫棉
第3章 基因工程
将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因 转入普通棉花
【从社会中来】
你见过用细菌画画吗？右图是用发出不同颜色荧光的细菌“画”的美妙图案。这些细菌能够发出荧光，是因为它们体内导入了荧光蛋白的基因。
最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有着重要应用。那么，科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？
对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程 来实现的
蛋白质工程
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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
①基础：
②操作手段及对象：
③结果：
④目的：
⑤困难：
蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
改造或合成基因
改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质
获得满足人类生产和生活需求的蛋白质
蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂，难度很大的工程。
蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是涉及多学科的综合科技工程。
第4节 蛋白质工程的原理和应用
01
蛋白质工程崛起的缘由
目录 /CONTENTS
01
蛋白质工程崛起的缘由
1.基因工程的实质及不足
①实质：
基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。
②不足：
基因工程原则上只能生产自然界中已存在（天然）的蛋白质。
基因重组
2.天然蛋白质的不足
天然蛋白质是生物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.实例：提高玉米赖氨酸含量
赖氨酸合成
调控
达到一定浓度
两种酶的活性
352位的苏氨酸变成异亮氨酸
二氢吡啶二羧酸合成酶
天冬氨酸激酶
+
104位的天冬酰胺变成异亮氨酸
赖氨酸含量
抑制
提高
提高
限制
提高
提高5倍
提高2倍
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重大的国际合作科研项目。2001年，国际人类蛋白质组组织宣布成立。2003年，该组织正式提出启动两项重大国际合作项目：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是由美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科研协作计划。它的目标是通过对肝脏蛋白质高通量、规模化的研究，解析肝脏蛋白质在生理、病理过程中的功能意义，为重大肝病的预防、诊断、治疗和新药的研发提供重要的科学依据。
人类蛋白质组计划取得的成果有力推动了蛋白质工程的发展，为它提供了重要的理论支持。2014年6月，中国人类蛋白质组计划启动。
【旁栏思考】你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
01
蛋白质工程崛起的缘由
目录 /CONTENTS
1.蛋白质工程的目标：
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2.改造蛋白质的方法：
改造或合成基因
3.天然蛋白质合成过程：
按照中心法则进行
基因
表达
形成具有特定氨基酸序列的多肽链
形成具有高级结构的蛋白质
行使生物功能
转录、翻译
4.蛋白质工程的基本思路
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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反
【问题探究】下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
（1）写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：
① ；② ；③ ；④ ；⑤ 。
（2）代表蛋白质工程操作思路的过程是 ；
代表中心法则内容的是 。（填写数字）
（3）蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质功能的特定需求，
，通过 实现。
（4）从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是 的。
转录
翻译
盘曲折叠
推测
改造或合成
对蛋白质的结构进行设计改造
改造或合成基因
相反
④⑤
①②③
5.基因工程和蛋白质工程的比较
（1）蛋白质工程需直接改造 ，而不直接改造 。
原因：①任何一种天然蛋白质都是由 编码的，改造了 即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传的。
原因：②对 进行改造比对蛋白质直接改造更容易操作，难度要小得多。
基因
蛋白质
基因
基因
基因
（2）基因工程和蛋白质工程的区别
①通过基因判断：若基因的编码蛋白序列未经改造，则为 工程，反之，则为 工程。
②通过蛋白质判断：若生产出的蛋白质是天然蛋白质，则为 工程，反之，则为 工程。
（3）基因工程和蛋白质工程的联系：
两种工程都是在 水平上对 进行操作，目的都是合成相应的蛋白质，蛋白质工程是以 工程为基础的。
基因
蛋白质
基因
蛋白质
分子
基因
基因
蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。
【思 考讨论】蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
丙氨酸
苯丙氨酸
色氨酸
谷氨酸
赖氨酸
1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
查密码子表
【思 考讨论】蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
丙氨酸
苯丙氨酸
色氨酸
谷氨酸
赖氨酸
1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
查密码子表得知：
推知mRNA序列为：
丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。
GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C）
共 种可能序列
32
GCU(或C或A或G) UGG AAA(或G) GAA(或G） UUU(或C)
mRNA序列
脱氧核苷酸序列
GCT(或C或A或G)TGG AAA(或G)GAA（或G） TTT(或C)
CGA(或G或T或C) ACC TTT(或C)CTT（或C） AAA(或G)
……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……
氨基酸序列
共 种可能序列
32
1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
【思 考讨论】蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
丙氨酸
苯丙氨酸
色氨酸
谷氨酸
赖氨酸
2.确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？
确定目的基因的碱基序列后，可以人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。对基因的改造经常会用到基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等。
学科交叉
蛋白质工程经常要借助计算机来建立蛋白质的三维结构模型；要制备蛋白质晶体，然后通过X射线衍射技术，分析晶体结构；要用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换。
重叠延伸PCR
大引物PCR
01
蛋白质工程崛起的缘由
目录 /CONTENTS
1.医药工业方面
①实例1：研发速效胰岛素类似物
天然胰岛素易形成二聚体或六聚体
预期结构
改造
B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或将它与B29位的赖氨酸交换位置
新胰岛素基因
转录
mRNA
折叠
预期功能
行使功能
降低胰岛素的聚合作用
设计结构
改变B链第20～29位氨基酸组成
推测序列
翻译
多肽链
有效抑制胰岛素的聚合
实例2.延长干扰素体外保存时间
天然干扰素不易保存
预期结构
改造
一个半胱氨酸变成丝氨酸
新干扰素基因
转录
mRNA
折叠
预期功能
行使功能
延长保存时间
设计结构
氨基酸替换
推测序列
翻译
多肽链
在-70℃下可以保存半年
实例3.改造抗体——降低人对小鼠单克隆抗体的免疫反应
医学问题：小鼠单克隆抗体会使人体产生免疫反应，从而导致治疗效果大大降低
解决办法：通过改造基因，将小鼠抗体上结合抗原的区域（即可变区）“嫁接”到人的抗体（即恒定区）上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会减低很多。
人
鼠
嵌
合
抗
体
2.其他工业方面的应用—广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶
①改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的速率，增加粮食的产量；
②设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强。
如枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。迄今为止，利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中可能筛选出一些符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。
3.农业方面的应用
4.面临的困难：
蛋白质工程是一项难度很大的工程。
主要原因：
蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。
由计算机建立的血红蛋白三维结构模型
5.前景展望：
科学家要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。
（1）蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质 （ ）
（2）对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 （ ）
（3）由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，空间结构千差万别，蛋白质工程操作难度很大 （ ）
（4）蛋白质工程不能改变蛋白质的活性 （ ）
判断常考语句，澄清易混易错
【归纳总结】基因工程与蛋白质工程的比较
比较项目 基因工程 蛋白质工程
原理 的逆转
区 别 过程 获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质
实质 改造生物的遗传特性,以获得人类所需要的生物类型或生物产品 改造或制造人类所需要的 .
结果 生产自然界中 的蛋白质 生产自然界中 的蛋白质
联系 ①蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程,对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成来实现,蛋白质工程离不开基因工程 ②基因工程中所用的某些酶也需要通过蛋白质工程进行修饰或改造,以提高其功能
已存在
非天然
定向
蛋白质
基因重组
中心法则
1.蛋白质工程可以说是基因工程的延伸。判断下列相关表述是否正确。
（1）基因工程需要在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程不需要对基因进行操作。 （ ）
（2）蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。 （ ）
（3）蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。 （ ）
练习与应用
一、概念检测
2.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是 （ ）
A.分析蛋白质的三维结构
B.研究蛋白质的氨基酸组成
C.获取编码蛋白质的基因序列信息
D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
3.水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现，用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在这项替换研究中，目前可行的直接操作对象是 ( )
A.基因 B．氨基酸 C.多肽链 D.蛋白质
D
A