3.4蛋白质工程的原理和应用课件(共42张PPT2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) 目录 /CONTENTS 01 发酵工程 02 细胞工程 03 基因工程 04 生物技术的安全性与伦理问题 第3章 基因工程 第4节 蛋白质工程的原理和应用 学习目标 目标 01 02 03 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。（科学思维） 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。（生命观念） 尝试运用逆向思维分析和解决问题。 （社会责任） 视频：细菌画画 细菌画画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。那么，科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？ 从社会中来 对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的。 绿色荧光蛋白基因 控制（转基因） 绿色荧光蛋白 基因工程的局限性： 只能生产自然界中已存在的蛋白质。 这些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。 基因工程的实质: 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，进而表现出新的性状。 蛋白质工程崛起的缘由 一 蛋白质工程的概念及其理解 二 （1）困难： 蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂。 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。 （2）与基因工程的联系： 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。 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。 问题：为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ 实例：提高玉米赖氨酸含量 ： 天冬氨酸 二氢吡啶二羧 激酶 酸合成酶 赖氨酸含量 思考：蛋白质工程是怎样进行的呢 基本原理是什么 调控 赖氨酸合成 达到一定浓度 抑制 两种酶的活性 提高 限制 104位的天冬酰 胺变成异亮氨酸 提高 提高2倍 352位的苏氨酸 变成异亮氨酸 提高 十 蛋白质工程的基本思路 二 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 天然蛋白质合成按照中心法则进行 蛋白质工程的基本思路 二 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 多肽链 蛋白质 (三维结构) 思 路 逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反。 预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 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 获得所需要的蛋白质 蛋白质工程的基本思路： 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 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。 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A或G）TGG AAA（或G）GAA（或G）TTT（或C） 思考·讨论—教材P94 共32 种可能序列 任务：基因工程和蛋白质工程 2.如果已经推测出多肽中的氨基酸序列，那 ... ...