3.4 蛋白质工程的原理和应用（含视频）-【互动新课堂】2022-2023学年高二生物同步优质课件（人教版2019选择性必修3）

蛋白质工程的原理和应用 Principles and applications of protein engineering Courseware for high school biology teaching 回顾 基因工程的实质 The essence of genetic engineering 将一种生物的基因转移到另一种生物的体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质 ，进而表现出新性状 蛋白质工程 Genetic engineering 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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 自主学习 为什么要改造？ 自主学习 怎么改造？ 蛋白质工程崛起的缘由 The rise of protein engineering 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 蛋白质工程崛起的缘由 The rise of protein engineering ＋ 改造的 天冬氨酸激酶 异亮氨酸 （352位） 变为 玉米 赖氨酸 含量提高5倍 赖氨酸 天冬氨酸激酶 ＋ _ _ （含量低） 二氢吡啶二羧酸合成酶 天冬酰胺 （104位） 苏氨酸 （352位） 玉米 ＋ 异亮氨酸 （104位） 改造二氢吡啶二羧酸合成酶 变为 玉米 赖氨酸 含量提高2倍 ＋ 蛋白质工的基本原理 The genetic principle of the rise of protein engineering 途径 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，最终通过改造或合成基因来完成。 但 蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大 故 改造了基因可以间接改造蛋白质 而且，改造后的基因可以遗传，蛋白质无法遗传 蛋白质工的基本原理 The genetic principle of the rise of protein engineering 预期的蛋白质功能 合成新的基因 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相应的核苷酸序列 所需蛋白质 蛋白质工的基本原理 The genetic principle of the rise of protein engineering 蛋白质工程崛的应用 Application of protein engineering 实例1：研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用。 实例2：可长期保存的干扰素研制 实例3：人鼠嵌合抗体的开发应用，降低了人对小鼠单克隆抗体的免疫反应 实例4： 提高蛋白质的热稳定性 实例5：蛋白质工程被广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶。 典型例题 Typical example 例 阅读以下材料，回答下列问题： 材料甲：科学家将人的生长激素基因导入母牛的体内，待母牛进入泌乳期后，变成了批量生产人生长激素的“乳腺生物反应器”。 材料乙：干扰素可用于治疗病毒感染和癌症，但在体外保存相当困难，科学家将其分子上一个半胱氨酸变成丝氨酸，在 条件下可以保存半年。 （1） 材料甲属于_________工程的范畴。欲使转基因母牛仅在乳汁中含有人的生长激素，需在构建基因表达载体时将人生长激素基因与牛______________________________________________重组在一起，再将构建成功的基因表达载体导入牛的___________中（填细胞名称），常用的导入方法为______________。 基因 乳腺蛋白基因的启动子等调控元件 受精卵 显微注射法 （2） 材料乙属于______________ 工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过______或______基因，对原有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术。这是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。我们进行蛋白质工程的研究的原因是？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 蛋白质 改造 合成 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 典型例题 Typical example 1. 胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长