3.4 蛋白质工程的原理和应用-【备课宝】2022-2023学年高二生物教学同步优质课件（人教版选择性2019必修3）

3.4 蛋白质工程的崛起 1.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______________符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。 一、蛋白质工程崛起的缘由 进化 结构和功能 2.基因工程的应用： ①基因工程的实质：将一种生物的________转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的____________，进而表现出新的________。 ②基因工程的不足： 在原则上只能生产自然界已存在的____________。 基因 蛋白质 性状 蛋白质 一、蛋白质工程崛起的缘由 基因 DNA 氨基酸序列多肽链 蛋白质 三维结构 预期功能 生物功能 mRNA 转录 翻译 折叠 DNA合成 分子设计 中心法则 蛋白质工程 讨论 可以通过人工合成的方法获取或基因的定点诱变技术来改变。 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)？ 而史密斯发明的定点突变法却是有目的的，该法可经由设计好的寡核苷酸，在任何一个基因片段上进行随意或设计好的突变，所以也有人将该法称为“反遗传法”。 基因会发生突变，突变可以自发，也可以诱发，但在加拿大生物化学家M·史密斯(1932－2000)发明定点突变法之前，突变株的产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变，突变株必须在生物性状上有所改变，才能确定有突变发生，但除非用分子或遗传方法找到此突变处，否则无法确定突变位置。 资料 基因定点诱变技术 突变点： 人工合成的引物上 手段： PCR技术 目的： 获得定点突变的基因 基因定点诱变技术 从生物体中分离纯化目的蛋白； 测定其氨基酸序列； 借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构; 设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响； 设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变； 分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。 蛋白质工程的主要步骤： 1.目标：根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行分子设计。 2.原理：改造基因(基因______或基因______) 。 3.实质：______________________________。 功能 结构 修饰 合成 二、蛋白质工程的基本原理 对编码蛋白质的基因进行改造 项目 基因工程 蛋白质工程 操作起点 操作核心 过程 结果 联系 目的基因 预期的蛋白质功能 基因表达载体 基因 获取目的基因→ 构建表达载体→ 导入受体细胞→ 目的基因的检测与表达 预期蛋白质功能→ 设计蛋白质结构→ 推测氨基酸序列→ 推测核苷酸序列→ 合成DNA →表达出蛋白质 生产自然界已有的蛋白质 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。 生产自然界没有的蛋白质 胰岛素改造 天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，这是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。 利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。 三、蛋白质工程的进展和前景 1.前景诱人：如用此技术制成的____________，具有________、耗电少和________的特点。 2.难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋白质的____________的了解还很不够。 电子元件 体积小 效率高 高级结构 三、蛋白质工程的进展和前景 1.关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是( ) A．是生物在长期进化过程中形成的 B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要 练习检测 D 2.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是(　　) A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构 C．肽链结构 　　D．基因结构 D 3.下列关于蛋白质工程的说法错误的是(　　) A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要 B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构 C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程 B 4.以下关于蛋白质工程的说法正确的是(　　) A、蛋白质工程以基因工程为基础 B、蛋白质工程就是酶工程的延伸 C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 Ａ 5.蛋白质工程是在基因工程基础上，