3.4 蛋白质工程的原理和应用 课件（共26张PPT1个视频） 2024-2025学年人教版（2019）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 【本节聚焦】 1.蛋白质工程的基本原理是什么？ 2.蛋白质工程已有哪些实际的应用？ 第三章 基因工程 学习目标、重难点 核心素养 1.说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.概述蛋白质工程的基本原理。 3.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。 1.生命观念：说明基因的碱基排列顺序—蛋白质的结构—蛋白质功能的关系。 2.科学思维：尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计改造某一蛋白质的设计流程。 3.社会责任：尝试运用逆向思维分析和解决问题。 1.教学重点 （1）蛋白质工程的基本原理 （2）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 2.教学难点 （1）蛋白质工程的基本原理 （2）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。 细菌的艺术-微生物培养大赛 情境视频 一、蛋白质工程崛起的缘由 一、基因工程的实质和不足： 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。 思考：什么是蛋白质工程呢？ 一、蛋白质工程崛起的缘由 二、实例： 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 一、蛋白质工程概念： 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 操作方法及对象 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。 二、蛋白质工程的基本原理 二、蛋白质工程的基本原理 对天然的蛋白质进行改造，为什么不是直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现的？ ①基因决定蛋白质的合成，改造基因即为改造蛋白质； ②改造基因可以遗传，改造蛋白质无法遗传； ③改造基因比改造蛋白质更容易操作。 蛋白质工程的思路是什么？ 二、蛋白质工程的基本原理 二、天然蛋白质合成的过程： 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 折叠 蛋白质 （三维结构） 行使 生物功能 三、蛋白质工程的基本思路： 预期功能 设计 推测 改造或合成 蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。科学家要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。 二、蛋白质工程的基本原理 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 折叠 蛋白质 （三维结构） 行使 生物功能 三.蛋白质工程的基本思路： 预期功能 设计 推测 改造或合成 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反 二、蛋白质工程的基本原理 思考·讨论 ：蛋白质工程基本思路的应用 丙氨酸 …… …… 色氨酸 赖氨酸 苯丙 氨酸 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。 2．确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？ 某多肽链的一段氨基酸序列是： 二、蛋白质工程的基本原理 查密码子表得知：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：GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C） 进一步推知脱氧核苷酸序列为：CGA（或G或T或C）ACC TTT（或C）CTT（或C）AAA（或G）GCT（或C或 ... ...