第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步导学案（人教版2019）多选版

第4节　蛋白质工程的原理和应用 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 [学习目标] 1．举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2．理解蛋白质工程的基本原理，并尝试运用逆向思维分析和解决问题。 3．尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计或改造某一蛋白质的设计流程。 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 必备知识 自主学习 核心要点 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固训练 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 一 蛋白质工程崛起的缘由 1．蛋白质工程 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 4 (2)与基因工程的关系 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，是涉及多学科的综合科技工程。 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 2．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________，进而表现出新的性状。 3．蛋白质工程崛起的缘由：基因工程原则上只能生产________________的蛋白质，而这些天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。 4．蛋白质工程的目的：生产符合______________________的并非自然界中已存在的蛋白质。 基因 蛋白质 自然界中已存在 人们生产和生活需要 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 5．实例——改造天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶 (1)蛋白质缺陷 这两种酶是玉米细胞中合成赖氨酸的关键酶，其活性受细胞内赖氨酸浓度的影响较大。赖氨酸达到一定浓度就会________这两种酶的活性，所以玉米中赖氨酸含量很难提高。 抑制 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 (2)改造措施 将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成___________，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成__________。 (3)改造后效果 玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。 异亮氨酸 异亮氨酸 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 二 蛋白质工程的基本原理 1．目标：根据人们对________功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 2．改造方法及原因 由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过________________来完成。 蛋白质 改造或合成基因 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 3．基本思路 从预期的蛋白质功能出发→设计预期的____________→推测应有的________________→找到并改变相对应的________________(基因)或合成__________→获得所需要的蛋白质。 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 新的基因 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 三 蛋白质工程的应用 1．医药工业方面 (1)速效胰岛素类似物：改变氨基酸序列，________胰岛素的聚合。 (2)干扰素：干扰素分子上的一个半胱氨酸替换为丝氨酸，一定条件下可________保存时间。 (3)单克隆抗体：将小鼠抗体上__________的区域“嫁接”到人的抗体上，降低诱发免疫反应的强度。 2．其他工业方面：广泛用于_______________或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋白酶。 抑制 延长 结合抗原 改进酶的性能 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 3．农业方面 (1)改造某些参与调控__________的酶，提高植物光合作用的效率。 (2)改造________________的结构，增强防治病虫害的效果。 4．蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的__________，而这种__________往往十分复杂。 光合作用 微生物蛋白质 高级结构 高级结构 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 预习诊断——————————————— 1．蛋白质工程的流程与天然蛋白质合成的过程是相同的。(　　) 2．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(　　) 3．为延长干扰素的保存时间，需要替换氨基酸；为提高玉米中赖氨酸含量，需要在蛋白质中加入赖氨酸。(　　) 4．根据某多肽链的一段氨基酸序列，可以很容易地确定决定这段肽链的脱氧核苷酸序列。(　　) 5．蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完全认识。(　　) × × × × √ 返回导航 下页 上页 人教生物学 选择性必修3 蛋白质工程 1.蛋白质工程的实例分析 材料：酵母菌的丙糖磷酸异构酶上有两个天冬酰胺，在分别转变为苏氨酸和异亮氨酸后，酶的热稳定性提高了近50%。此外，在蛋