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课件网) 第4节 蛋白质工程的原理和应用 人教版 高中生物 学习目标 阐述蛋白质工程的原理和基本操作。 1.文化基础：蛋白质工程的原理和基本操作。 2.自主发展：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。 3.社会参与：举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白质的过程。 用发出不同颜色荧光的细菌“西画” 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? 思考： 一、蛋白质工程 1．概念 (1)基础：蛋白质分子的_____及其与_____的 关系。 (2)手段：通过_____或_____，对现有蛋白 质进行改造，或制造一种新的蛋白质。 (3)目的：获得满足人类的生产和生活需求的_____。 结构规律 生物功能 基因改造 基因合成 蛋白质 2．理论和技术条件：_____、_____以及_____技术的迅猛发展。 分子生物学 晶体学 计算机 二、蛋白质工程崛起的缘由 1．基因工程的实质：将一种生物的_____转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的_____，进而表现出_____。 基因 蛋白质 新的性状 2．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中_____的蛋白质。 已存在 3．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合_____ 生存的需要，却不一定完全符合_____的需要。 特定物种 人类生产和生活 4．实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，赖氨酸合成中两种酶的 _____被替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖 氨酸分别提高5倍和2倍。 氨基酸 你知道人类蛋白质组计划吗?它与蛋白质工程有什么关系?我国科学家承担了什么任务? 思考与讨论 提示:人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域重大的国际合作科研项目。2001 年，国际人类蛋白质组组织宣布成立。2003年， 该组织正式提出启动两项重大国际合作项目:一项是由中国科学家牵 头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”:另一项是由美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。 “人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科研协作计划。它的目标是通过对肝脏蛋白质高通量、规模化的研究，解析肝脏蛋白质在生理、病理过程中的功能意义，为重大肝病的预防、诊断、治疗和新药的研发提供重要的科学依据。2010年，该计划“两谱、两图、三库"的目标初步实现。我国科学家完成了人类肝脏蛋白质组表达谱和修饰谱，绘制了蛋白质相互作用连锁图和定位图。“三库"则是建立符合国际标准的肝脏标本库、发展规模化抗体制备技术并建立肝脏蛋白质抗体库和建立完整的肝脏蛋白质组数据库。人类蛋白质组计划取得的成果有力推动了蛋白质工程的发展，为它提供了重要的理论支持。2014年6月，中国人类蛋白质组计划启动。 三、蛋白质工程的基本原理 1．目标：根据人们对_____功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 蛋白质 2．方法：_____或_____。 改造基因 合成基因 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_____的多肽链→形成具有高级结构的_____→行使生物功能。 3．流程： 中心法则 转录和翻译 氨基酸序列 蛋白质 蛋白质工程的基本思路： 预期蛋白质功能→设计预期的_____→推测应有的_____序列→找到相对应的_____序列(基因)或合成新的_____→获得所需要的蛋白质。 蛋 ... ...
