3.4蛋白质工程的原理和应用 课件(共34张PPT)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3

(课件网) 第4节 蛋白质工程的原理和应用 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？ 对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的 从社会中来 绿色荧光蛋白（green fluorescent protein, GFP）最早是由下村修等人在1962年在一种学名Aequorea victoria的水母中发现。其基因所产生的蛋白质，在蓝色波长范围的光线激发下，会发出绿色荧光。 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？ 用细菌“画”的画 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。 从社会中来 科学家用几种不同颜色的细菌和真菌绘制了一副珊瑚的图景。紫色的部分是粘质沙雷菌，粉红色带点黄绿的部分是金红色葡萄球菌，白色的部分是热带念珠菌，灰色的部分是肺炎克雷伯菌。 ①基础：_____ ②操作：_____ ③操作对象：_____ ④目的：_____ _____ ⑤地位：_____ ⑥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(DNA分子水平） 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 在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 基因 分子生物学、晶体学和计算机技术 一.蛋白质工程 1.蛋白质工程定义 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。 2.蛋白质工程崛起的缘由 一.蛋白质工程 (1)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 (2)基因工程的不足： 基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质 (3)天然蛋白质的不足： 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 蛋白质工程应运而生 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 玉米中赖氨酸含量较低，原因在于赖氨酸合成的两种关键酶。 实例: 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？ 蛋白质工程的基本原理 一.蛋白质工程 基因 ①基因决定蛋白质，改造了基因即对蛋白质进行了改造，且基因改造可以遗传下去，而对蛋白质直接改造无法遗传； ②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。 原因: 一.蛋白质工程 3.蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。 （1）目标 （2）原理 改造基因或合成基因。 （3）天然蛋白质合成的过程: 是按照_____进行的： 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 中心法则 一.蛋白质工程 3.蛋白质工程的基本原理 蛋白质 （三维结构） 预期功能 生物功能 翻译 折叠 行使 转录 设计 推测 改造或合成 mRNA 目的基因 （4）蛋白质工程流程： 预期功能 生物功能 推测 DNA合成 翻译 折叠 转录 基因 DNA 蛋白质 结构 氨基酸 序列 mRNA 设计 行 ... ...