3.3蛋白质工程课件(共27张PPT) 2024-2025学年苏教版（2019）高中生物学选择性必修3

(课件网) 蛋白质工程 【教学目标】 1．简述蛋白质工程的基本原理 2．举例说明蛋白质工程的应用和发展 3．尝试运用逆向思维分析和解决问题 积极思维 1.1958年，由中国科学院上海生物化学研究所、上海有机化学研究所和北京大学生物系组成的联合协作组，开始探索用化学方法合成牛胰岛素。1965年，协作组完成了结晶牛胰岛素的全化学合成。经过鉴定，这种人工合成的结晶牛胰岛素在结构、生物活性、物理化学性质上都与天然的牛胰岛素完全一样。 2. 科学家发现经皮下注射的天然胰岛素进入血液的速率较为缓慢，其主要原因是胰岛素分子会聚合成二聚体或多聚体。这影响了胰岛素功能的及时发挥。 3. 科学家将胰岛素分子上的 2 个氨基酸加以改造，使改造后的胰岛素既能保持天然胰岛素分子的主要构象，又能保持为单体，从而提高了胰岛素进入血液的速率。 纪念人工合成牛胰岛素结晶 五十周年邮票 1.科学家为什么要改造胰岛素分子？ 2.科学家是如何改造胰岛素分子的？ 目录 01 蛋白质工程是基因工程的延伸 02 蛋白质工程的设计思路与应用 03 课堂小结 04 随堂小测 01 蛋白质工程是基因工程的延伸 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。 1.蛋白质工程 (1)概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物 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 现有蛋白质或制造新的的蛋白质 新蛋白质预期功能―→设计蛋白质结构―――→推测氨基酸 序列――――――→基因(DNA)――→合成新的蛋白质 分子设计 DNA改造或合成 表达 (2)蛋白质工程的一般过程 （3）基因工程的不足： 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 更充分地利用自然界中存在的 蛋白质 在分子水平上对蛋白质进行再 设计和改造，进而创造出自然界中 不存在的蛋白质 （4）蛋白质工程的优势： （6）实例 （5）蛋白质工程的一般过程示意图 水蛭素是水蛭的唾液腺分泌的一种效果很好的凝血酶抑制剂，是由65个氨基酸组成的蛋白质。通过蛋白质工程将其第47位的天冬酰胺变成赖氨酸或精氨酸时，这种新的蛋白质抗凝血效率可提高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序列条目，包括核苷酸排列顺序和注释两部分 ②GenPept是由GenBank中的核酸序列翻译而得到的蛋白质序列数据库 (2)Entrez数据库查询系统是一个将核酸、蛋白质序列和基因、蛋白质结构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：掌握了基本结构信息的蛋白质 ②类型 目的 方法 大面积的定向突变 基因全合成 单一或少数几个突变位点的基因定向突变 引物定点引入法 引物定点引入法实质上是一种寡聚核苷酸介导的定点诱变（site directedmutagenesis），它能在克隆基因内直接产生各种点突变和区域突变，从而有目的地改造蛋白质分子中某活性部位的一个或几个氨基酸残基，最终达到改善蛋白质的性质和功能的目的。 引物 突变 DNA聚合酶 DNA连接酶 受体细胞 转录 突变 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：不能预先确定诱变位点的蛋白质 ②缺点：目的性和针对性不够强 ③优点：突变位点多，有时会产生意想不到的改造效果 注意： 任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质 ... ...