1.4蛋白质工程的崛起课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选修3

课前准备 1.回顾中心法则内容 2.基因工程的基本程序 3.启动子的作用 自然界中怎样让一种生物的性状在另一种生物中表达？ 在种内可以用常规的杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了,则应采用什么技术？ 杂交育种 基因工程 思考 基因工程产生的蛋白质是否完全符合人类生产和生活的需要？ 蛛丝蛋白 第一章第四节蛋白质工程的崛起 学习目标： 1、了解蛋白质工程崛起的缘由 2、了解蛋白质工程的进展和前景 3、理解蛋白质工程的原理和过程 一.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 新性状 2. 基因工程的不足: 在原则上只能生产自然界已存在的 。即天然蛋白质 蛋白质 为什么要进行蛋白质工程的研究呢？ 而天然蛋白质存在一些不足 5 3. 天然蛋白质的不足: 天然蛋白质是生物在长期 过程中 形成的，它们的 符合特定物种 的需要，却不一定完全符合人类生 产和生活的需要。 进化 结构和功能 生存 例:可通过蛋白质工程改变某些蛋白质其抗氧化性，热稳定性耐酸耐碱性等 例如： 改造 干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存 干扰素（丝氨酸） 体外可以保存半年 玉米中赖氨酸含量比较低 天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺） 改造 改造 天冬氨酸激酶 （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸） 玉米中赖氨酸含量可提高数倍 对天然蛋白质进行改造，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？ 应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造 (1)基因决定蛋白质：改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。 (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。 二.蛋白质工程的基本原理 (1)理解蛋白质工程概念 结构规律 生物功能 进行修饰 基因合成 进行改造 新的蛋白质 蛋白质工程流程图： 蛋白质 三维结构 氨基酸序列 多肽链 基因 DNA 预期功能 DNA合成 分子设计 mRNA 生物功能 转录 翻译 折叠 从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构（难点） 推测应有的氨基酸序列 找到相应的脱氧核苷酸序列 （1）实质： 。 （2）直接操作对象： 。 （3）操作水平： 。 中心法则的逆推 基因 DNA分子水平 讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…… （1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。有多少种？ （2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？ 讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…… （1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。有多少种？ mRNA序列为： GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C） 脱氧核苷酸序列： CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G） （2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？ 确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。 由于一种氨基酸可能具有多种密码子，推出来的碱基序列不唯一 基因工程遵循中心法则， 从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。 蛋白质工程是中心法则的逆推，生产自然界没有的蛋白质 思考与探究 : P28 蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？ 假如某科学家设计出某种蛋白质的空间结构，你能否设计利用大肠杆菌生产该蛋白质的流程？ 联系：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。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合成。 你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？ 酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。 概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和