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课件网) 第4节 蛋白质工程 的原理和应用 选择性必修三 第三章《基因工程》 2025.07.21 藏 粮 于 技 水稻（Oryza sativa L.）作为全球最重要的粮食作物之一，富含淀粉和优质的稻米蛋白，为人类和家畜提供机体所需能量和蛋白质。但赖氨酸含量较低，引起其他氨基酸的吸收受阻，进而影响稻米蛋白质的有效利用，造成食物营养组分和膳食结构的不平衡。 藏粮于技 藏粮于地、藏粮于技，是在审视我国粮食安全态势并以新发展理念为引领作出的战略抉择。藏粮于技，本质就是“加强农业与科技融合”，“用最好的技术种出最好的粮食” 思考：结合以上资料，提高水稻营养成分的切入点是？ 提高赖氨酸含量 蛋白质 工程 1 2 3 通过对“提高赖氨酸含量”科研案例的分析和讨论，进一步发展工程思维，深刻理解“藏粮于技”战略中生物技术的核心作用，提升社会责任感。 通过实操应用Deepseek、基因突变模拟器，建立学科之间的联系，认同跨学科融合对科学研究的推动作用。 能说出提高水稻赖氨酸含量的研发思路流程图，归纳蛋白质工程的基本思路及原理，概括蛋白质工程的概念。 学习目标 任务一 寻找提高赖氨酸含量的策略 筛选现有水稻品种或野生近缘种中的高赖氨酸资源,将性状导入优良品种 化学诱变或物理诱变,筛选赖氨酸合成关键酶(如DHDPS)活性增强的突变体 杂交育种 诱变育种 基因工程 小组活动1 提高水稻赖氨酸含量都有哪些途径(借助Deepseek) 导入外源基因：引入其他物种的高效赖氨酸合成基因（如玉米O2突变体或微生物的赖氨酸富集基因） 为什么关键酶DHDPS能影响赖氨酸含量？ 结合教材93-94页回答 过表达关键酶基因：如二氢吡啶二羧酸合成酶（DHDPS） 基因工程 任务一 寻找提高赖氨酸含量的策略 赖氨酸合成 调控 二氢吡啶二羧酸合成酶（ DHDPS） 天冬氨酸激酶 + 活性提高 + 活性提高 + 能否降低关键酶对赖氨酸敏感性？ 策略 结构决定功能 改造氨基酸序列 改变蛋白质结构 预期的蛋白质功能 任务二 降低DHDPS对赖氨酸的敏感性 结合学案资料1、2，回答下列问题： 1、野生型水稻D酶上赖氨酸的潜在结合位点是？ 2、如何改造野生型D酶，构建成突变型D酶？ 3、模拟改造的结果是？ 4、能否直接改造野生型D酶的氨基酸序列获得突变型水稻？说明理由 问题1：野生型水稻D酶上赖氨酸的潜在结合位点是？ 157S、162E、166A 任务二 降低DHDPS对赖氨酸的敏感性 问题2： 如何改造野生型D酶，构建成突变型D酶？ 问题3：模拟改造的结果是？ 突变型D酶对赖氨酸的敏感性降低 157S→N 162E → K 166A →T 问题4：能否直接改造野生型D酶的氨基酸序列获得突变型水稻？并说明理由 不能，即使改造成功也不能遗传 任务二 降低DHDPS对赖氨酸的敏感性 野生型D酶→ 突变型D酶 改造基因 关键问题：如何实现基因的改造？ mRNA 翻译 转录 氨基酸序列 AGU………GAG……GCA 丝氨酸S 谷氨酸E 丙氨酸A 天冬酰胺N 赖氨酸K 苏氨酸T ？ 5’-GGTAGTAACTCAACAAGAGAGGCTATTCATGCAACA 3’-CCATCATTGAGTTGTTCTCTCCGATAAGTACGTTGT 野生型突变型 野生型突变型 小组活动2 （结合导学案） 1、分析出改造位点的核苷酸序列 2、反推出需改造的脱氧核苷酸序列 3、用基因突变模拟器验证 野生型 任务二 降低DHDPS对赖氨酸的敏感性 【资料3】从IR64水稻品种中扩增获得野生型水稻D酶的完整编码序列(CDS)，为引入所需突变，使用特异性突变引物及定点突变试剂盒，对含有目标基因的质粒进行重新扩增。 通过_____技术→野生型D酶基因 PCR 定点突变 突变型D酶基因 任务二 降低DHDPS对赖氨酸的敏感性 拓展延伸 定点突变 技术原理：通过引物设计，实现对基因上一个或几个碱基的定点诱变 【资料3】从IR64水稻品种中扩增获得野生型水稻D酶的完整编码序列( ... ...
