蛋白质工程范文精选

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）08-0350-02

一、 教学目标

1、知识方面

（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。

2、情感态度与价值观方面

（1）关注蛋白质工程的发展。

（2）认同蛋白质工程的应用促进生产力的提高。

摘要：

蛋白质工程技术，实质上就是借助在重组DNA以及利用基因水平来设计分子的过程，在这个过程中更好地定向转化以及定向突变自然界的蛋白质、转运RNA将转化技术应用在蛋白质工程中。本文探析了生物药物研发应用蛋白质工程技术。

关键词：

生物药物；研发应用；蛋白质工程技术

引言

当前，我国的生命科学在快速发展发酵工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、以及基因工程的过程中获得了更多的进步，蛋白质工程技术在研发生物药物的过程中得到了更加广泛的应用，同时其在发展生命科学的过程中也发挥着十分重要的作用。另外，借助蛋白质工程的DNA重组技术分子设计还能够改造自然界已经存在的蛋白质、创造全新的蛋白质，蛋白质工程技术好可以提供更多的设计方案来改造以及合成生物药物，改善重组蛋白药物的免疫原性、半衰期、生物利用度、稳定性、活性。

1.定点突变技术

定点突变(site-directedmutagenesis)技术，实质上就是在确定生物药物的功能以及结构的基础上，对某一活性基团进行全新的有目的地改变，或者是在确定DNA序列中删除、插入以及取代一定长度的核苷酸片段，在突变基因的过程中可以更好地对生物大分子中的个别结构氨基酸残基进行有目的的改变，这样可以获取比较新颖的含有新性状生物药物的方法，因此又被称作是理性分子的设计[1]。在定点突变技术应用的过程中，应该建立在已经知道知生物药物的编码序列以及一级结构的基础上，对突变位点进行更好地设计可以按照蛋白质空间结构进行。相比与使用自然因素以及化学因素致使其突变的方法，定点突变技术更具有重复性好、简单易行、以及突变率高等优点。另外，定点突变技术不但能够对特定的核苷酸序列进行改变，通同时还能够更好地最大化地影响以及随机突变一段核苷酸序列的生物性质以及功能，这样蛋白质就会产生一系列的显著突变，从而更加容易发现基因改良以及高活性的生物药物。同时，在开发心血管药物的过程中，纳豆激酶具有十分重要的作用，因为其主要是通过纳豆枯草生产的涵盖着能够溶解纤维蛋白活性的酶。在实际应用纳豆激酶时，其主要会表现出其非常差的稳定性，而且还比较容易发生氧化反应，更加容易出现定点突变，在序列中引入丙氨酸以及丝氨酸可以相应地改善其周围的苏氨酸以及催化残基的位点，可以更加容易表达在大肠杆菌上，还可以提高其具有的抗氧化能力[2]。另外，在借助催化抗体的过程中，还可以调节免疫蛋白的活性，以及利用突变技术可以很好地提高催化酶的活性，更加容易产生酶解反应。

摘 要：蛋白质工程实践课是《蛋白质工程》课程的重要组成部分，是训练学生综合实践能力的重要平台。本文对我院《蛋白质工程》实践课的教学模式进行探讨，就培养具有创新能力的高素质生物技术人才提出了自己的看法。

关键词：蛋白质工程；实验教学模式；创新性实验

20世纪80年代，美国GENE公司的Ulmer博士在Science上发表了以“Protein Engineering”为题的专论，首次明确提出了蛋白质工程的概念，标志着蛋白质工程的诞生。蛋白质工程又被称为“第二代基因工程”。蛋白质工程是生物工程领域崭露出的一片特富魅力的新芽，它不仅可以带动生物工程进一步发展，还可以推动与人类生产、生活关系密切的相关科学的发展，如抗蛋白质变性延缓衰老，遗传病的防治，农牧业遗传育种等。自蛋白质工程诞生至今，已经改造了上百种的蛋白质分子结构，这些成果有的已经转化成了生产力。在国外，很多国家投入了大量的资金和精力研究蛋白质工程，许多新的技术也孕育而生。2001年，由中科学家领头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”正式启动。2002年中科院生物物理研究所王大成院士编写了第一本《蛋白质工程》，后来随着学科的发展，蛋白质工程慢慢变成为一门独立和新兴的学科，许多高校都把它作为一门独立的课程来开设。

而我校由于《蛋白质工程》学科成立的时间和其本身的原因，发展较为缓慢。2004年生命科学学院开始大幅度地进行教学改革。《蛋白质工程》成为了改革的重点之一。近几年来，我院《蛋白质工程》课程已经取得了长足的发展。然而，蛋白质工程实践课作为《蛋白质工程》重要的一环，似乎开展得并不顺利。原因之一是蛋白质工程涉及许多新的仪器和技术，一些仪器较为昂贵，例如质谱仪。以往的理论课上涉及质谱的技术只能是纸上谈兵，学生没有机会对质谱仪进行感官的了解。

根据目前我校《蛋白质工程》课程教学情况，我认为应从几个方面对《蛋白质工程》实践课程进行改革。

一、明确实践教学改革思想，建立独特的教学模式。

实践课程设计的基本思想是让学生全面掌握蛋白质工程的研究方法和研究内容，拟达到的效果和目标是：

1.通过该课程的学习，要求学生全面、系统的了解蛋白质工程的相关实验原理，掌握蛋白质的提取与纯化、蛋白质的分离与鉴定、蛋白质的表达和蛋白质的修饰、改造等技术的实验流程和操作技能。

摘要：蛋白质工程是生物技术专业的专业课。医学院校的生物技术专业学生要结合临床，采用模块式教学，提出临床问题并解决问题。培养有专业特色的生物技术本科生。该文结合工作实践，探讨如何提高教学效果，激发学生的学习热情。

关键词：蛋白质工程 生物技术 模块教学

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-0-01

蛋白质工程是现代生物技术的一个分支学科，是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学，计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识通过对基因的人工定向改造等手段，对蛋白质进行修饰，改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质的技术。本学科起步晚，在1983年才正式提出蛋白质工程的概念。蛋白质工程的内容是根据人类的生产生活需要，人为设计一个蛋白，再通过基因表达将这一蛋白进行产业化为人类服务。由于其理论上的重大意义以及商业上可能带来的巨大潜力，使得蛋白质工程异军突起，发展迅猛。

我们学校生物技术专业开展的蛋白质工程教学已有十余载，就教师多年的教学经验总结一下蛋白质工程教学的弊端和改进的方法。

1 转变教学中的一些习惯性做法

总学时数非常有限，仅仅28个学时的教学，所以必须彻底转变现行教学中的一些习惯做法，严格控制知识内容的深广度。选择核心内容，合理安排教学时间，提高教学整体效果。更新教学理念，培养学生自主学习能力。学生自主学习兴趣和能力是需要引导和培养的。教师在教学中要敢于放开手脚，授人以鱼，不如授之以渔，引导学生查阅文献，善于提出问题并通过查看文献和相关资料解决问题。

2 及时调整内容，加入相关进展

【摘要】生物工程专业高等教育的目的，是培养具备扎实专业功底和科学思维能力的生物学应用领域高技能人才。鉴于此，我们在专业特色选修课《蛋白质工程》的教学实践中，注重培养学生科学思维能力，创新教学方法，使学生的学习积极性和独立分析解决问题的能力得到了明显提高。

【关键词】蛋白质工程课程；科学思维能力；教学方法

人类的进步离不开科学的发展。在人们通过科学实验的方法以期获得对自然世界的客观解释的过程中，科学思维贯穿其中，并显示出重要的作用[1]。高等教育不仅要培养学生的知识能力和专业技能，更重要的是培养学生的科学思维能力。生物工程专业高等教育的目的，是培养具备扎实专业功底和科学思维能力的生物学应用领域高技能人才。纵观国内近几年的生物工程等专业的教育教学改革实践，对于课程体系的构建，课程内涵的建设，以及具体教学方法的改革，其核心目标都是培养学生的科学思维能力，并以科学思维能力为源，派生出终身学习、创新思维、分析解决问题、自我完善发展等能力。《蛋白质工程》是本校生物工程专业十分重要且极具特色的选修课之一，是学生运用生物学基础知识，了解生物学前沿领域的专业素质提升拓展课程。因此，在蛋白质工程课程教学中将培养学生科学思维能力始终贯穿于教学中就显得极为重要。

1 培养学生科学思维能力的必要性

1.1 培养高素质生物工程领域人才的客观需要。随着科学技术的飞速发展，作为前沿科学的生物学，其发展速度十分迅猛。生物工程领域的从业者需要不断学习和吸收日新月异的生物学最新研究成果，并将这些理论成果通过工程学的方法与手段转化成现实的生产力造福人类。因此，在教学过程中除了教给学生基本的知识理论外，还应积极培养学生的科学思维能力。这样就等于培养了学生具备一个活跃思维能力的头脑，使他们具备了今后发展的具大潜力。

1.2 学生思维发展水平的客观要求。从思维的发展来说，大学生的抽象思维已居于主导地位，他们喜欢进行比较系统的理论论证，在专业学习中追求较高的理论深度，其思维的独立性、批判性更加增强，运用思维技能尝试发明创造的兴趣逐渐增长[2]。在教学实践中抓住这个大学生思维方式进入塑造成型的关键阶段，对大学生进行科学思维方式的培养，提高其思维的广度、深度、灵活性和敏捷性，将获得立竿见影的效果。

1.3 课程固有内涵性质的客观要求。蛋白质工程课程的主要内容，是以蛋白质化学的相关基础理论为基本依据，结合分子生物学、生物信息学和工程学的技术手段，讨论蛋白质的分子设计、修饰表达、纯化鉴定和实际应用等领域的最新成果和研究方向。课程教学要求师生既要具备扎实的理论基础，又要具备灵活运用理论知识对实际问题进行分析解决的思维能力。所以，课程本身具备了科学思维的内涵，势必要求我们采用合适的教学方法，在教学过程中注重培养学生的科学思维能力。

2 培养学生科学思维能力的方法

摘要：釉基质蛋白（Enamel matrix proteins ，EMP）是牙胚发育过程中由上皮根鞘分泌的一组蛋白质，具有促进牙周组织再生、生物矿化和骨诱导等生物特性。本文主要将釉基质蛋白对牙周组织工程中的种子细胞的不同作用及其应用前景做一综述。

关键词：釉基质蛋白；牙周组织工程；细胞因子

牙周治疗的目的是控制炎症、停止疾病的进展，最终达到牙周组织重建等生理功能。但现有的治疗方法获得的牙周组织再生非常有限，组织工程技术的出现为实现牙周组织的完全再生提供了新的思路和方法。牙周组织工程的一个重要组成部分就是利用生长因子促进种子细胞增殖分化，而釉基质蛋白具有具有促进牙周组织再生、生物矿化和骨诱导等生物特性，成为牙周组织工程研究的热点。而牙周膜细胞是牙周组织工程中最常用的种子细胞。本文主要对釉基质蛋白及其对牙周膜细胞的不同作用进行综述，并对其在牙周组织工程中的应用前景进行展望。

1牙周膜细胞

牙周膜细胞是一个异质性细胞群，包括成骨细胞、成牙骨质细胞、成纤维细胞及这些细胞的前体细胞。它能在牙周环境中进行迁移、增殖并分化形成具有牙周结构的组织， 在牙周组织再生中发挥着积其重要的作用。

2釉基质蛋白

釉基质蛋白由釉质发育过程中的成釉器分泌，主要调节釉质的矿化和成熟。EMP不是某一特定的蛋白，而是一种"蛋白混合"，包括：釉原蛋白（Amelogenins，Am）、釉丛蛋白（Tuftelin）、釉蛋白（Enamelin）、多种硫酸化的蛋白（Sulfated Proteins）以及一些釉质蛋白酶等。其中Am为主要成分，约占 90%，是 EMP中促进牙周再生的主要活性部分。将从猪牙胚中提取的釉基质蛋白纯化，冻干保存，即可获得釉基质衍生物（EMD）；瑞典的"Emdogain？"是商品化的釉基质衍生物与其相应载体的结合物（美国 FDA 已批准上市）。EMP、EMD、Emdogain的主要成分相同，生理功能相似。

3釉基质蛋白对牙周膜细胞的作用

在蛋白质工程中对蛋白质结构进行的设计改造，最终还必须通过基因来完成。设计改造后的蛋白质在自然界生物中不存在相应的基因，往往需要通过人工化学合成或基因修饰获得，其中基因修饰的主要方法就是基因定点诱变。如在高中生物人教版选修3教科书“蛋白质工程的崛起”这一节中谈到：“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位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。”这个实例中，改造后的蛋白质基因与原始基因只有一个碱基对的差异，其所用的方法就是基因定点诱变。但是，基因突变往往是不定向的，是随机的，研究者如何让基因按照人的意愿进行定向突变呢？为什么没有用化学合成法合成基因呢？化学合成法有什么弊端吗？下面就这些问题作简要分析和阐述。

1 基因定点诱变的原理和方法

基因定点诱变技术是蛋白质工程研究中的一种重要方法，其实质是利用化学合成寡核苷酸和基因重组技术相结合的方法，按照预定设计，对已知基因的特定碱基进行定点增删或转换，最终改变对应的氨基酸序列和蛋白质结构。最具代表性的定点诱变方法有以下三种。

1.1 寡核苷酸介导的定点诱变

利用人工合成的寡核苷酸可以制造任何部位的突变，而不受限制酶切点的限制（图1）。如果希望改变某个DNA的某个特定碱基，可以先合成一条突变碱基位于中间的寡核苷酸，一般长度约15～20 bp。这条寡核苷酸链除了突变碱基外，其余的序列与野生型DNA分子中的相应序列完全一致。然后将合成的寡核苷酸与由单链噬菌体做载体所携带的DNA克隆互补链混合，进行分子杂交。这段配对的寡核苷酸可以做为引物，在DNA聚合酶作用下合成完整的互补链，再用DNA连接酶连接起来。将此双链DNA导入大肠杆菌中，经扩增就可以得到大量可稳定遗传的的突变DNA克隆。

1.2 盒式定点诱变

盒式定点诱变是利用一段人工合成的含有突变序列的寡核苷酸片段，取代野生型基因中相应序列。其中，合成的DN段称为“盒”。通常的做法是：先制备好含有正常目的基因的重组质粒，然后在目的基因需要突变的部位附近找两个限制酶位点，利用合适的限制酶将二者之间的DNA序列切掉，而由一段人工合成含有突变碱基的双链DN段通过DNA连接酶连接取代，从而达到基因定点突变的目的。此法的缺点在于突变区段的两侧需存在一对限制酶位点，限制了该方法的广泛应用。

1.3 PCR介导的定点诱变

摘要：蛋白质工程是一门综合性和实践性的新兴技术领域，《蛋白质工程》已成为高校生物技术和生物工程类专业的一门重要专业课程。桂林医学院生物技术专业，也已经开设《蛋白质工程》。本文以桂林医学院为例，列举和说明了医学院校《蛋白质工程》的主要教学内容，并从教材、教学思想、科研和实践教学方面，探讨教学策略。以期促进学生掌握课程理论，激发创新思想，并提高学生实践应用能力。

关键词：蛋白质工程 教材 科研 实践教学

中图分类号：G642.0

文献标识码：C

DOI： 1（）.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.040

蛋白质工程是指通过对蛋白质进行修饰，改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质的技术，是现代生物工程技术的重要内容。而《蛋白质工程》课程，已成为高校生物技术和生物工程类专业的一门重要专业课程。

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，融合了蛋白质化学、结构生物学、生物物理学、生物信息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，也是一种是综合性生物工程。这决定了《蛋白质工程》是一门综合性很强，对基础知识要求高，且内容繁杂，并不断发展的课程，教学难度较大。由于自身条件所限，地方医学院校在理工类课程，尤其在高等数学、有机化学、物理化学和计算机软件等课程方面的教学力量比较薄弱，课程设置的深度和广度不够，这些给《蛋白质工程》的教学，带来了难题。

桂林医学院生物技术专业已开设《蛋白质工程》课程，为适应医学院校特点，扬长避短，从培养应用型和创新型人才的目的出发，探讨《蛋白质工程》教学内容和教学策略。

摘要：蛋白质工程是一门新兴的技术领域，由于学科和方向的侧重点不同，我校学生的学习始终存在一定的困难。本文作者通过近两年在遵义医学院珠海校区开展的教学改革，进行了一些尝试，并取得了一定的成效，使该课程安排能更好地适应医学院校生物工程专业本科教学的需要。

关键词：蛋白质工程；理论；实验；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2014）14-0029-02

蛋白质工程是随着生物化学、分子生物学、结构生物学、晶体学和计算机等技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学等的发展密切相关，是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，它一出现其广阔的应用前景就受到了学术界和产业界的高度重视。自从开设本门课程以来，遵义医学院生物工程教研室就蛋白质工程理论与实验课程教学进行了一系列的改革。

一、原蛋白质工程课程设置

由于蛋白质工程课程成立较晚以及其本身与酶工程的发展存在着密切的联系等原因，遵义医学院珠海校区一开始把蛋白质工程和酶工程融为一体，列为《蛋白质工程与酶工程》课程，共计118学时，其中，理论66学时，实验52学时。经多年教师课堂观察总结以及课后学生调查，发现这种课程安排不能使学生很好地接受掌握蛋白质工程的理论与实践。

二、蛋白质工程课程改革

为了使蛋白质工程课程教学更好地适应时代的发展，我校进行了相应的理论课与实验课教学改革，突出教学目标，同时，使教学内容与教学手段更加科学合理，便于学生更好地接受掌握，提高教学效果。

[摘要] 蛋白质与酶工程是生物工程专业主干课程,课程内容丰富、涉及面宽。为此开展以修订教学大纲、精选教材、优化教学内容、改革教学方法和成绩考核方式为内容的教学改革和探索。既注重传授专业知识,更注重传授学生“学习”的能力,旨在提高蛋白质与酶工程课堂教学质量,从而满足生物工程专业和21世纪复合型人才培养要求。

[关键词] 蛋白质与酶工程 教学改革 探索与实践

蛋白质工程是20世纪80年代初诞生的一个新兴生物技术领域,是生物工程的重要组成部分。其特点是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础,通过有控制的基因修饰和基因合成,对现有蛋白质加以定向改造,设计、构建并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质。因此,有学者称,蛋白质工程是第二代基因工程。而酶工程则是酶的生产与应用的技术过程,其主要任务是通过人工操作,获得人们所需要的酶,并通过各种方法使酶发挥其催化功能。蛋白质工程与酶工程两者是有机的统一体。酶工程的重点是在于对已存在的酶的合理利用,而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质的分子改造。随着蛋白质工程的发展,其成果最终也会应用到酶工程中,使酶工程成为蛋白质工程的一部分。

蛋白质与酶工程作为生物工程专业的主干课程,其教学的效果在一定程度上会影响毕业生的质量。因此,如何使蛋白质与酶工程课程适合时展的需要,在有限的课时内使学生掌握基本内容,提高学生在实践中分析问题、解决问题的能力,培养具有从事蛋白质与酶工程研究及生产的技术人才是非常值得探讨的问题。

我校2002年开设生物工程专业,最初并没有蛋白质与酶工程课程,后经大纲修订增加了该课程,通过近5届学生的培养,对该课程在教学大纲、教学内容、教学方法、考核制度等方面的改革取得了一定的效果,本文就此作一浅析。

一、制定好教学大纲,优化和更新教学内容

教学大纲是实现教学目标而进行的教育内容要求,是以系统和连贯的形式,按章节、课题和条目叙述该学科主要内容的教学指导文件。为保证教学目标的顺利实施,围绕教学计划,遵循科学性和思想性相结合、理论和实践相结合的原则,结合学科发展现状和趋势以及我国人才市场需求,我们借鉴和参考国内外著名大学经验,通过调查、研究和讨论,对该课程教学大纲进行了多次修订:一是适当增加了该课程理论教学和实验课时数,理论课时数由原来24学时调整为28学时,实验学时由原来16学时,增加为20学时;二是优化教学内容,加强学生工程素质培养,我们增加和删节了部分章节内容,使教学大纲的内容更加完整和系统性;三是对教学大纲进行了细化,明确指出了各章节的重点、难点,并加强了实践环节,强调实验基本技能训练;四是详细地规定了考核方式和成绩评定方法,明确了平时、实验和期末成绩所占的比例,避免了一张试卷定终身和任课教师随意操作成绩的弊端。制定好教学大纲后,教学内容的改革应当依从教学大纲。我们从教材的选用,教学参考书的制定,教学内容的优化和更新,以及实验内容的合理安排等方面作了一些探索。

1.合理选择教材