3.4 蛋白质工程的原理和应用-【学生物真有范】2022-2023学年高二生物同步精品备课资源（人教版2019选择性3）

你见过用细菌画画吗？而且是带色彩的！ 为什么这些细菌会发出不同颜色的荧光？ 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 改造 黄色荧光蛋白 及其他颜色的荧光蛋白 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。 这个团块就是长在患儿肝脏上的肿瘤 如何改造蛋白质？ 第3章 第4节 人教版 选择性必修3 4 目录 CONTENTS 蛋白质工程的基本原理 2/ 蛋白质工程崛起的缘由 1/ 蛋白质工程的应用 3/ 01 蛋白质工程崛起的缘由 一 蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程的实质 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。 抗虫棉 Bt抗虫蛋白 苏云金杆菌 体外 导入 载体 棉花细胞的DNA不进行切割 重组DNA DNA连接酶 限制酶 只能生产自然界中已存在的蛋白质 7 一 蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程的实质 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。 2.基因工程的不足 基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质 这些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 不一定完全符合人类生产和生活的需要 8 一 蛋白质工程崛起的缘由 玉米中赖氨酸的含量比较低 举例： 天冬氨酸 赖氨酸 天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶 抑制 （很难提高） 怎么解决这个问题？ 9 一 蛋白质工程崛起的缘由 天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶 第352位: 苏氨酸 异亮氨酸 变成 第104位: 天冬酰胺 异亮氨酸 变成 就可以使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。 10 02 蛋白质工程的基本原理 二 蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程的概念： 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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 12 二 蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程的概念： 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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 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。 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。 它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。 问:为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ 13 二 蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程的概念： 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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 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。 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。 它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。 问:为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ ①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大； ②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质； ③基因可以遗传，蛋白质无法遗传； 14 二 蛋白质工程的基本原理 2.天然蛋白质合成的过程： 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 折叠 蛋白质 （三维结构） 行使 生物功能 15 二 蛋白质工程的基本原理 2.天然蛋白质合成的过程： 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 折叠 蛋白质 （三维结构） 行使 生物功能 3.蛋白质工程的基本思路： 预期功能 设计 推测 改造或合成 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高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。科学家要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。 16 二 蛋白质工程的基本原理 2.天然蛋白质合成的过程： 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 折叠 蛋白质 （三维结构） 行使 生物功能 3.蛋白质工程的基本思路： 预期功能 设计 推测 改造或合成 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 17 通过具体实例来熟悉 蛋白质工程基本思路的应用 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 19 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的