3.4蛋白质工程的原理和应用 课件(共26张PPT1个视频)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3

(课件网) 第一章 第4节 蛋白质工程的原理和应用 项目式教学 从社会中来 你见过用细菌画画吗？右图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？ 科学家解析了多管水母绿色荧光蛋白的晶体结构，并利用计算机进行辅助设计，在此基础上再采用定点突变的技术将绿色荧光蛋白发光基团正下方的第203位的苏氨酸替换为酪氨酸，从而获得了一种新的绿色荧光蛋白的衍生物———黄色荧光蛋白。 用细菌“画”的画 情景回顾 基因工程的实质 The essence of genetic engineering 将一种生物的基因转移到另一种生物的体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质 ，进而表现出新性状。 ①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 ②天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。 局限性： 蛋白质工程 Genetic engineering 定义 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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 自主学习 为什么要改造？ 自主学习 怎么改造？ 基础： 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 操作方法及对象： 改造或合成基因。 结果： 改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。 目的： 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。 蛋白质工程的实质： 相关学科及技术： 分子生物学、晶体学和计算机技术。 是对编码蛋白质的基因进行改造。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。 蛋白质工程 Genetic engineering 蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程的应用 蛋白质工程崛起的缘由 蛋白质工程的原理和应用 天然蛋白质的缺陷： 天然蛋白质是生物在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。 实例对天然酶的改造：玉米中赖氨酸含量较低，经人工设计改造，可使其叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。 实例：对天然酶的改造 赖氨酸 天冬氨酸激酶 （含量低） 二氢吡啶二羧酸合成酶 玉米 促进 促进 抑制 抑制 改造 后的 天冬氨酸激酶 异亮氨酸 （352位） 苏氨酸 （352位） 变为 异亮氨酸 （104位） 天冬酰胺 （104位） 改造后的二氢吡啶二羧酸合成酶 变为 玉米 赖氨酸 （含量提高5倍） 促进 （含量提高2倍） 赖氨酸 玉米 促进 1.蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 2.蛋白质工程的实质：通过改造或合成基因，来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。 3.天然蛋白质合成的过程：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的。基因→表达（转录和翻译）→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。 4.蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→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。 5. 蛋白质工程流程图 预期的蛋白质功能 合成新的基因 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相应的核苷酸序列 所需蛋白质 思考·讨论 ：蛋白质工程基本思路的应用 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 ... ...