3.3 蛋白质工程（课件 学案 练习，共3份） 苏教版（2019）选择性必修3 生物技术与工程

第三节　蛋白质工程 [学习目标]　1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.简述蛋白质工程的基本原理。 1．蛋白质工程的一般过程 (1)概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的_____规律及其与生物_____的关系为基础，对编码该蛋白的基因进行有目的的设计改造，以_____现有蛋白质或制造_____的蛋白质。 (2)蛋白质工程的一般过程 新蛋白质预期功能―→蛋白质三维结构氨基酸序列(多肽链)基因(DNA)新蛋白质功能 (3)基因工程的不足 ①原则上只能生产自然界中已经_____的蛋白质。 ②生产的蛋白质不一定符合人们生产和生活的需要。 (4)蛋白质工程的优势 ①能更充分地利用自然界中_____的蛋白质。 ②能在分子水平上对蛋白质进行_____，进而创造出自然界中_____的蛋白质。 (5)实例：将水蛭素第47位天冬酰胺变成赖氨酸或精氨酸时，其抗凝血效率可提高4倍。 2．蛋白质工程首先要获取基因和蛋白质的结构数据 (1)GenBank生物大分子数据库 ①序列文件的基本单位是_____，包括核苷酸_____和注释两部分。 ②GenPept是由GenBank中的核酸序列翻译而得到的_____序列数据库。 (2)Entrez数据库查询系统是一个将核酸、蛋白质序列和_____、蛋白质_____数据库整合在一起的综合数据库查询系统。 3．通过基因改造生产目标蛋白质 (1)基因的体外定向突变 ①适用对象：掌握了基本_____的蛋白质。 ②类型 目的 方法 大面积的定向突变 单一或少数几个突变位点的基因定向突变 _____(定点诱变法) ③定点诱变法的过程示意图 (2)非定点诱变技术 ①适用对象：不能预先确定_____的蛋白质。 ②缺点：目的性和_____不够强。 ③优点：突变位点_____，有时会产生意想不到的改造效果。 4．蛋白质工程的设计思路与应用 应用 思路 原理 实例 提高蛋白 质(酶)的 稳定性 在蛋白质 分子中引 入_____ 二硫键是稳定蛋白质分子空间结构最关键的一种共价键，可显著提高_____的稳定性 向T4溶菌酶引入二硫键能提高T4溶菌酶的热稳定性 提高蛋白 质(酶)的 稳定性 转换氨基 酸残基 在不影响酶催化活性的前提下，将天冬酰胺和谷氨酰胺残基(高温下易发生_____反应)转换为其他合适的氨基酸残基，可以提高蛋白质的热稳定性 酵母菌的丙糖磷酸异构酶的两个亚基中各含有两个天冬酰胺残基，分别用_____和_____替代，大幅度提高了酶的热稳定性 改善酶的 催化活性 转换氨基酸残基、删除末端部分_____或某些肽段等 酶的催化活性中心附近有少数关键性氨基酸残基，在很大程度上决定了酶的催化活性 将嗜热芽孢杆菌酪氨酰－tRNA合成酶分子中的一个苏氨酸残基改变为_____或_____时，酶的活性大幅提高 消除酶 的被抑 制特性 转换_____ 通过转换氨基酸残基可以消除酶的被抑制特性 枯草芽孢杆菌蛋白酶会因漂白剂的抑制作用而无法用作洗涤添加剂。如果将该酶分子中第222位的甲硫氨酸残基转换成_____或_____，酶的活性将不再受漂白剂的抑制 判断正误 (1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质(　　) (2)蛋白质工程的过程实际是中心法则的逆推(　　) (3)定点诱变技术可用于各种蛋白质的改造(　　) (4)通过向T4溶菌酶中引入二硫键可以提高该酶的催化活性(　　) 任务一：分析蛋白质工程的一般过程和设计思路 对照下面蛋白质工程的基本过程，分析回答下列问题： (1)基因工程合成的蛋白质有哪些不足？ _____ _____ _____ (2)对天然蛋白质进行改造是通过对基因的操作来实现，分析其原因。 _____ _____ _____ (3)T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。从蛋白质结构的角度，尝试提出提高T4溶菌酶热稳定性的设计思路。 _____ _____ _____ 任务二：分析重叠延伸PCR定点突变技术 重叠延伸PCR是发展最早的PCR定点突变技术(如图所示，图中①②③表示过程，a、b、c表示DNA分子)。该技术要使用四条引 ... ...