3.4蛋白质工程的原理和应用--课件(共29张PPT)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修3

(课件网) 3.4 蛋白质工程的原理和应用 教学目标 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。 用细菌“画”的画 1. 科学家利用了什么技术让细菌能发出荧光？ 思考： 2、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 1.视频里面有一副发光的树，科学家利用了什么技术让细菌能发出荧光？ 2.绿色荧光蛋白来源于一种发光水母，科学家通过改造绿色荧光蛋白，获得了能发出其他颜色荧光蛋白，才“画”出了色彩斑斓的图案。科学家如何对天然的绿色荧光蛋白进行改造？ 基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。 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。 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 操作对象： 结果： 与基因工程的关系： 理论和技术： 改造或合成基因 改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质 在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 分子生物学、晶体学和计算机技术 蛋白质工程 一 蛋白质工程崛起的缘由 一 蛋白质工程崛起的缘由 1. 基因工程的实质及缺陷 基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。 基因工程原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。 2. 蛋白质工程崛起的缘由 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。 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，如下图所示： 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 一 蛋白质工程崛起的缘由 产量提高 赖氨酸含量低 合成时需： 天冬氨酸激酶； 二氢吡啶二羧酸合成酶。 浓度影响酶活性 异亮氨酸 苏氨酸(352位） 异亮氨酸 天冬酰胺(104位) 一 蛋白质工程崛起的缘由 对天然的蛋白质进行改造，你认为应该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？ 二 蛋白质工程的原理 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 蛋白质工程的操作对象: 基因！ 二 蛋白质工程的原理 由预期的蛋白质的功能出发，找到并改变相对应的基因或合成新的基因，即基因表达的逆推。 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。 二 蛋白质工程的原理 二 蛋白质工程的原理 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，见效慢。科学研究发现，胰岛素β链第20~29位的氨基酸是胰岛 ... ...