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（2019）高中生物学选择性必修3

(课件网) 从动物体内提取胰岛素的量十分有限，每100kg猪或牛的胰腺只能提取4～5g胰岛素，提取效率低且成本高昂。 从社会中来 对胰岛素的改造 【资料1】1978年，科学家们利用基因工程技术，生产出首个与人胰岛素序列完全相同的胰岛素产品。1982年，第1种重组人胰岛素产品获得批准。人胰岛素逐渐取代动物胰岛素被应用于临床。 六聚体 二聚体 单体 从社会中来 对胰岛素的改造 【资料2】天然胰岛素制剂见效慢： 六聚体 二聚体 单体 是因为天然胰岛素制剂往往以二聚体或六聚体的形式存在，需要经历长时间才能解离为单体，发挥作用。 【资料3】科学家通过研究胰岛素的三维结构发现，胰岛素B链第20~29位的氨基酸是胰岛素分子形成多聚体的关键区域 胰岛素的分子结构示意图 脯氨酸 天冬氨酸 胰岛素为什么会聚合二聚体或六聚体？ 六聚体 单体 若将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，或者将它与第29位的赖氨酸交换位置，可以有效抑制胰岛素的聚合，从而获得胰岛素单体。 方案1：直接改造胰岛素上 的氨基酸 方案2：改造胰岛素基因 脯氨酸 天冬氨酸 ①蛋白质的空间结构复杂，直接改造难度大，DNA为双螺旋结构； ②蛋白质是由基因编码的，改造了基因就可以改造蛋白质； ③基因可以遗传，蛋白质无法遗传； 如何将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸 选方案2 你会选择哪种方案？为什么？ 壹 第4节 蛋白质工程的原理和应用 一 蛋白质工程崛起的缘由 1缘由：基因工程原则只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋 白质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；若要符合人类需求，需要对蛋白质 的结构进行设计改造，或制造新的蛋白质 (1)基础：_____ (2)途经：_____ (3)操作对象：_____ (4)目的： (5)理论和技术： 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 改造或合成基因 改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求 基因 又称第二代基因工程 2 蛋白质工程 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。 分子生物学、晶体学和计算机技术； 1 基本思路： 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 基因 mRNA 多肽链 蛋白质 (三维结构) 折叠 翻译 生物 功能 转录 行使 设计 推测 改造或合成 预期功能 目的 基因 某多肽链的一段氨基酸序列是： 【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。 谷 氨酸 苯丙氨酸 赖 氨酸 色 氨酸 丙 氨酸 2 蛋白质工程基本思路的应用 思考 讨论 密码子表 密码子的简并：一个氨基酸由一个或多个密码子决定 【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）。 谷 氨酸 苯丙氨酸 赖 氨酸 色 氨酸 丙 氨酸 ①推知mRNA序列为： 共 种可能序列。 ②推知脱氧核苷酸序列为： 共 种可能序列。 32 GCU(或C或A或G)|UGG|AAA(或G)|GAA(或G)|UUU(或C) CGA(或G或T或C)|ACC|TTT(或C)|CTT(或C)|AAA(或G) GCT(或C或A或G)|TGG|AAA(或G)|GAA(或G)|TTT(或C) 32 02 【讨论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？ ①可以通过人工合成目的基因； ②从基因文库中获取目的基因对基因进行改造（基因定点突变技术） 思考：基因工程和蛋白质工程的操作对象都是基因，如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？ 是否形成新的基因 蛋白质工程 是否对原有基因进行改造 是 否 是 否 蛋白质工程 基因工程 看蛋白质 看基因 是否为天然蛋白质 是 否 蛋白质工程 基因工 ... ...