3.4 蛋白质工程的原理和应用课件（共32张PPT、1份视频） 人教版选择性必修3

(课件网) 第3章 基因工程 第4节 蛋白质工程的原理和应用 情境视频 Q1: 科学家利用了什么技术让细菌能发出绿色荧光？ 基因工程技术 Q2: 科学家用什么办法让细菌发出自然界本没有的黄色荧光？ 蛋白质工程 你见过用细菌画画吗？ 目 录 蛋白质工程的概念 01 蛋白质工程崛起的缘由 02 蛋白质工程的基本原因 03 蛋白质工程的应用 04 一、蛋白质工程的概念 蛋白质工程： ①基础： ②操作手段及对象： ③结果： ④目的： 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 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。 Q: 科学家为什么不能用基因工程技术让细菌发出黄色荧光？ 基因工程的实质是什么？有什么局限性？ 二、蛋白质工程崛起的缘由 将一种生物的_____转移到另一种生物体内，后者可以产生它_____，进而表现出_____ 基因 本不能产生的蛋白质 新的性状 只能生产自然界中已存在的蛋白质 1.基因工程的实质: 2.基因工程的局限: 3.蛋白质工程崛起的缘由: ①基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质； ②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。 4. 蛋白质工程的实例：提高玉米赖氨酸含量 二、蛋白质工程崛起的缘由 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 二、蛋白质工程崛起的缘由 5.基因工程的实质: 6.蛋白质工程的的结果: 通过改造或合成基因，来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。 生产出自然界没有的蛋白质。 Q:为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ ①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大； ②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质； ③基因可以遗传，蛋白质无法遗传。 Q:天然蛋白质合成过程是怎样的？ 三、蛋白质工程的原理 1.天然蛋白质合成的过程 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 ———按照中心法则进行 2.蛋白质工程合成蛋白质的过程 预期功能 生物功能 设计 推测 改造或合成 行使 折叠 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 蛋白质 (三维结构) 思 路 ———逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反 三、蛋白质工程的原理 3.蛋白质工程合成蛋白质需要的工具 预期功能 生物功能 设计 推测 改造或合成 行使 折叠 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 蛋白质 (三维结构) 思 路 借助计算机 构建蛋白质三维结构图: 获得蛋白质晶体： 碱基的替换： 通过X射线衍射技术 基因的定点突变技术 分析晶体的结构： 晶体学技术 三、蛋白质工程的原理 4.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 Q1： 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： 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）。 mRNA序列为： GCU UGG AAA GAA UUU DNA序列为： CGA ACC TTT CTT AAA GCT TGG AAA GAA TTT 共___种可能序列 32 共___种可能序列 32 三、蛋白质工程的原理 4.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 Q2: 确定目的基因的碱基序列后，怎样才 ... ...