3.4蛋白质工程的原理和应用课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第4节 蛋白质工程的原理和应用 第3章 基因工程 授课教师： 1.视频里面有一副发光的树，科学家利用了什么技术让细菌能发出荧光？ 用细菌“画”的画 2.绿色荧光蛋白来源于一种发光水母，科学家通过改造绿色荧光蛋白，获得了能发出其他颜色荧光蛋白，才“画”出了色彩斑斓的图案。科学家如何对天然的绿色荧光蛋白进行改造？ 基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。 从社会中来 2 科学家用几种不同颜色的细菌和真菌绘制了一副珊瑚的图景。紫色的部分是粘质沙雷菌，粉红色带点黄绿的部分是金红色葡萄球菌，白色的部分是热带念珠菌，灰色的部分是肺炎克雷伯菌。 一.蛋白质工程 蛋白质工程崛起的缘由 基因工程的 缺陷 基因工程原则上只能产生自然界已存在的蛋白质 天然蛋白的 缺陷 有时不完全符合人类生产和生活需要 蛋白质工程 的作用 对天然蛋白进行改造，产生更符合人类需要的蛋白质 任务：阅读P95第一段文字，回答以下问题 I型糖尿病治疗－注射胰岛素 二. 蛋白质工程的应用 使用天然胰岛素制剂发现什么问题？是什么原因造成？ 如何解决？最终是要改造什么？ 聚合，疗效慢 B链分子间的作用力 B28氨基酸替换或交换 改造胰岛素基因 解决流程？ Administrator () - 天然蛋白质易形成二聚体或六聚体 问题 降低胰岛素的聚合作用 需求（预期功能） 改变B链第20～29位氨基酸组成 改造 新胰岛素基因 B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或将它与B29位的赖氨酸交换位置 推测序列 转录 mRNA 翻 译 多肽链 行使功能 速效胰岛素类似物 预期结构 折叠等 阻碍胰岛素从注射部位进入血液，延缓了降血糖作用 I型糖尿病治疗－胰岛素 二. 蛋白质工程的应用 预期结构 预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因） 蛋白质 （三维结构） 预期功能 生物功能 翻译 折叠 行使 转录 设计 推测 改造或合成 mRNA 目的基因 蛋白质工程的基本思路 中心法则的逆推 一.蛋白质工程 3.蛋白质工程的基本原理 任务：阅读P93最后一段文字 二. 蛋白质工程的应用 分组讨论并写出： 获得高赖氨酸玉米的蛋白质工程基本思路 蛋白质工程的基本思路 Administrator () - 赖氨酸合成 调控 达到一定浓度 两种酶的活性 352位的苏氨酸变成异亮氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 天冬氨酸激酶 + 104位的天冬酰胺变成异亮氨酸 赖氨酸含量 抑制 提高 提高 限制 提高 提高5倍 提高2倍 实例： 提高玉米赖氨酸含量 一.蛋白质工程 提高玉米赖氨酸含量（赖氨酸积累会抑制酶活性） 改造 新干扰素基因 预期功能 解除酶活性抑制 设计结构 氨基酸替换 352位的苏氨酸变成异亮氨酸 推测序列 预期结构 转录 mRNA 折叠 翻译 多肽链 行使功能 赖氨酸含量提高 二. 蛋白质工程的应用 延长干扰素体外保存时间（天然干扰素不易保存） 改造 新干扰素基因 预期功能 延长保存时间 设计结构 氨基酸替换 一个半胱氨酸变成丝氨酸 推测序列 预期结构 转录 mRNA 折叠 翻译 多肽链 行使功能 在-70℃下可以保存半年 二. 蛋白质工程的应用 【练一练】目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确顺序是(　　 ) ①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列　 ②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构　 ③合成蓝色荧光蛋白基因　 ④表达出蓝色荧光蛋白 A.①②③④ B.②①③④ C.②③①④ D.④②①③ B 12 �思考并讨论：对天然的蛋白质进行改造，并不是直接对蛋白质分子进行操作，而是通过对基因的操作来实现，为什么？ 3.蛋白质工程的基本原理 实质：改造或合成基因 ①基因决定蛋白质，改造了基因即对蛋白质进行了改造，且基因改造可以遗传下去，而对蛋白质直接改造无法遗传。②蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大；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。 原因: 一.蛋白质工程 13 （新课程P124：5）下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题： (1)代表蛋白质工程操作思路的过程是________；代表中心法则内容的是__________。(填写数字) (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容： ①______； ②______；③______；④______；⑤__________。 (3)蛋白质工程的目标是_______________________________ ___________________________，通过______________