(
课件网) 人教版选择性必修3 蛋白质工程的原理和应用 第4节 【学习目标】 1. 举例说出蛋白质工程崛起的缘由。（生命观念） 2. 概述蛋白质工程的基本原理。（生命观念） 3. 运用蛋白质工程技术解决实际问题。（社会责任） 用细菌“画”的画 生物细菌 X 艺术绘画 Agar Art 琼脂艺术 琼脂艺术是新兴的一种艺术流派，是通过特定模式培养微生物，用琼脂板当成画布，有色的细菌当作颜料，在充分发酵培育后创作而成的微生物艺术作品。 科学家利用了什么技术让细菌能发出荧光？ 基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。 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 目录 CONTENT 01 蛋白质工程崛起的缘由 02 蛋白质工程的原理 03 蛋白质工程的应用 蛋白质工程崛起的缘由 01 01 蛋白质工程崛起的缘由 蛋白质工程 第二代基因工程 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质) 天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质 实质：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。 结构和功能符合特定物种生存的需要 蛋白质工程崛起 理论和技术条件: 分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。 01 蛋白质工程崛起的缘由 实例 天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质 玉米中赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶：天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大。赖氨酸达到一定浓度就会抑制这两种酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。 如果我们将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第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游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。 01 蛋白质工程崛起的缘由 实例 细胞内赖氨酸的浓度 达到一定浓度 两种酶的活性 赖氨酸含量 抑制 限制 天冬氨酸激酶 352位的苏氨酸变成异亮氨酸 提高5倍 提 高 二氢吡啶二羧酸合成酶 104位的天冬酰胺变成异亮氨酸 提高2倍 提 高 01 蛋白质工程崛起的缘由 实例 干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存 改造 干扰素（丝氨酸） 体外可以保存半年 蛋白质工程的基本原理 02 02 蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程是指以 _____ 及其与 _____ 作为基础,通过 _____ 或 _____ ,来改造 _____ ,或 _____ 蛋白质，以满足_____。 01 概念 蛋白质分子的结构规律 生物功能的关系 改造 合成基因 现有蛋白质 制造一种新的 人类生产和生活的需求 基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 手段 基因修饰或基因合成。 改造对象 产物 蛋白质的结构，本质上是改造控制该蛋白质合成的基因的结构。 改造的蛋白质、新的蛋白质。 基因工程产生的蛋白质是否完全符合人类生产和生活的需要？ 02 蛋白质工程的基本原理 基因工程的局限性 a、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 b、天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 蛋白质工程的目的 生产符合人类生产和生活需要的、并非自然界已存在的蛋白质 可以创造自然界不存在的蛋白质！ 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。 02 蛋白质工程的基本原理 02 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。 思考为什么蛋白质工程改造基因 ... ...
