3.4 蛋白质工程的原理和应用课件(共26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 能说出蛋白质工程崛起的缘由。 能概述蛋白质工程的基本原理。 能举例说明蛋白质工程的应用。 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，是因为在它们的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。 用细菌“画画”（视频） 1. 科学家利用了什么技术让细菌能发出绿色荧光？ 基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。 2. 科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造让细菌能发出黄色荧光？ 对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的 从社会中来 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。 基础 结果 目的 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。 操作手段及对象 蛋白质工程 1.基因工程的实质和不足： 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_____。 （1）基因工程的实质: 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 （2）基因工程的局限性: 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； （3）蛋白质工程崛起的缘由: 一、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 蛋白质工程是怎样进行的呢？基本原理是什么？ 2.实例：提高玉米赖氨酸含量 请同学们自主阅读教材P94，思考回答问题。 1.蛋白质工程的目标、实质、结果。 2.为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ 3.回顾天然蛋白质合成的过程，构建出蛋白质工程的基本思路。 4.如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？ 二、蛋白质工程的基本原理 1.实质、目标和结果： 为什么蛋白质工程需改造基因而不是直接改造蛋白质？ 思考： 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； 目标 实质 结果 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。 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。 2.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 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 蛋白质 （三维结构） 多肽链 3.蛋白质工程的基本设计思路： 逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反 蛋白质工程基本思路的应用 思考 讨论 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。 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 …… …… 色氨酸 赖氨酸 苯丙 氨酸 查密码子表 mRNA序列 脱氧核苷酸序列 第一个 碱基 第二个碱基 第三个碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终 止 终 止 半胱氨酸 半胱氨酸 终 止 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 ... ...