3.4 蛋白质工程的原理和应用课件(共31张PPT) 2024-2025学年人教版高中生物学选择性必修3

(课件网) 第4节 蛋白质工程的原理和应用 说出蛋白质工程崛起的缘由。 01 概述蛋白质工程的基本原理。 02 举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。 03 自然界中的细菌本身有颜色，但是不会发出荧光。 想一想：如何让细菌能发出荧光？ 荧光蛋白基因 细菌 荧光 蛋白 导入 荧光蛋白 基因表达 基因工程： 基因工程实质： 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。 自然界中存在的荧光蛋白只有绿色荧光蛋白，能否通过基因工程，获得黄色荧光蛋白呢？ 不能 基因工程不足： 原则上只能生产自然界中已存在（天然）的蛋白质。 天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的 符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合 的需要。 天然蛋白质的不足: 结构和功能 人类生产和生活 对蛋白质分子进行设计和改造的“蛋白质工程”开始崛起！ 一、蛋白质工程崛起的缘由 1.蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的 及其与 的关系作为基础， 通过 ，来改造 ，或制造 ，以满足 的需求。 结构规律 生物功能 改造或合成基因 现有蛋白质 一种新的蛋白质 人类生产和生活 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。 2.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； 3.蛋白质工程的操作对象： 基因！ 阅读教材P94，回答问题： 1.天然蛋白质合成过程是按照什么法则进行的？具体过程？ 2.蛋白质工程的基本思路？ 二、蛋白质工程的基本原理 天然蛋白质合成过程： 按照 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 蛋白质工程如何进行？ 中心法则 盘曲折叠 1.天然蛋白质的合成过程 二、蛋白质工程的基本原理 2.蛋白质工程的基本思路 借助计算机 构建蛋白质三维结构图: 制备蛋白质晶体， 碱基的替换： 然后通过X射线衍射技术，分析晶体结构 基因的定点突变技术 目的基因 蛋白质工程与天然蛋白质合成的过程相反： 2.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。 ———用绿色荧光蛋白改造出黄色荧光蛋白 让荧光蛋白发黄色荧光 设计黄色荧光蛋白的结构 推测黄色荧光蛋白的氨基酸序列 找到并改变绿色荧光蛋白基因的脱氧核苷酸序列或合成新的基因 获得黄色荧光蛋白 ①蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？ 基因工程是遵循中心法则，DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。 思 考： 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。 ②蛋白质工程的基本思路： 【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。 密码子表 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）。 推知mRNA序列为： 共 种可能序列 32 GCUUGGAAAGAAUUU 其中1种mRNA序列： 脱氧核苷酸序列: GCTTGGAAAGAATTT CG ... ...