3.4 蛋白质工程的原理和应用(含有2个视频)（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

上好课 人教版选择性必修3 第一章 第节 蛋白质工程的原理和应用 项目式教学 从社会中来 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？ 用细菌“画”的画 科学家解析了多管水母绿色荧光蛋白的晶体结构，并利用计算机进行辅助设 计，在此基础上再采用定点突变的技术将绿色荧光蛋白发光基团正下方的第 203位的苏氨酸替换为酪氨酸，从而获得了一种新的绿色荧光蛋白的衍生 物—黄色荧光蛋白。 情景回顾 基因工程的实质 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。 局限性 ①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 ②天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。 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，通过基因修饰回或基因合成，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。 为什么要改造？ 自主学列 自主学习 怎么改造？ 蛋白质工程 基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 操作方法及对象： 改造或合成基因。 目的： 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。 结果： 改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。 蛋白质工程的实质： 是对编码蛋白质的基因进行改造。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。 相关学科及技术： 分子生物学、晶体学和计算机技术。 目录 蛋白质工程的原理和应用 蛋白质工程崛起的缘由 蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程的应用 蛋白质工程崛起的缘由 天然蛋白质的缺陷8 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。 实对天然酯的改造8 玉米中赖氨酸含量较低，经人 工设计改造，可使其叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍 和2倍。 一蛋白质工程崛起的缘由 实例：对天然酶的改造 变为_变为 异亮氨酸，∠苏氨酸天冬酰胺。异亮氨酸 （352位）（352位）（104位）（104位） 玉米。玉米． 改造后的 促，改造天冬氨促_三氢吡二氢吡啶促 进后的酸激酶进，保定二羧二羧酸合进 进酸合成成酶 氨酸酶。 激酶抑 赖氨酸赖氨酸赖氨酸 （含量提高5倍）制(含量低)制（含量提高2倍） 蛋白质工程的基本原理 1蛋白质工程的目标：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。 2蛋白质工程的实质：通过改造或合成基因，来定向改造现有蛋白质或制造新的 蛋白质。 3.天然蛋白质合成的过程：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的。基因 →表达（转录和翻译）→形成具有特定氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构 的蛋白质一→行使生物功能。 4蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→ 推测应有的氨基酸序列一→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新 的基因一获得所需要的蛋白质。