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

3 转基因动物作为器官供体 ①猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似。 ②与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要少得多。 （2）最大难题是： ； （3）器官改造方法： （1）选用猪作为器官供体的原因 免疫排斥 ①在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达 ②设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 二 基因工程在医药卫生领域的应用 用___________的方法，使___________得到__________的菌类，一般称为基因工程菌 基因工程 外源基因 高效表达 基因工程构建基因工程菌 工业发酵批量生产 概念： 步骤： 应用： 利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等 1 基因工程菌 二 基因工程在医药卫生领域的应用 ：凝聚固化奶中的蛋白质 牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶 制备方法： 主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。 2 实例——阿斯巴甜：甜味剂 2 实例——凝乳酶 传统制备方法： 未断奶的小牛第四胃的黏膜取出来提取。 实例——淀粉酶、脂酶 2 基因工程获得的工业用酶的优点： 纯度更高、 生产成本显著降低、生产效率较高 二 基因工程在医药卫生领域的应用 　　基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。 1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 1 环境监测 基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。 2 净化污染的环境 基因工程在其他方面的应用 二 基因工程在医药卫生领域的应用 将一种生物的基因转移到另一种生物的体内，后者可以产生它原本不能产生的蛋白质 ，进而表现出新性状。 转基因生物原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 基因工程的实质： ：天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。 2. 蛋白质工程崛起的缘由 局限性： 1. 3. 实例：对天然酶的改造 天冬氨酸激酶 赖氨酸 催化合成 一定浓度 抑制 含量低 352位苏氨酸 异亮氨酸 104位天冬酰胺 异亮氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 赖氨酸含量升高 改造 二 基因工程在医药卫生领域的应用 5 6 用细菌“画”的画 1. 科学家利用了什么技术让细菌能发出荧光？ 基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。 思考： 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。 2、科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢? 7 第3章 基因工程 第4节 蛋白质工程 8 基因工程 目录 /CONTENTS 01 02 蛋白质工程崛起的缘由 蛋白质工程的原理 03 蛋白质工程的应用 9 概念：P93 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 操作对象： 结果： 与基因工程的关系： 理论和技术： 改造或合成基因 改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质 在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 分子生物学、晶体学和计算机技术 蛋白质工程 情景视频 12 01 蛋白质工程崛起的缘由 1. 基因工程的实质及缺陷 基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。 基因工程原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。 2. 蛋白质工程崛起的缘由 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。 基因工程 13 01 蛋白质工程崛起的缘由 产量提高 赖氨酸含量低 合成时需： 天冬氨酸激酶； 二氢吡啶二羧酸合成酶。 浓度影响酶活性 实例 异亮氨酸 苏氨酸(352位） 异亮氨酸 天冬酰胺(104位) 基因工程 14 1、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，由于基因决定蛋白质，因此，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。 蛋白质工程的基本原理 2、天然蛋白质合成过程：按照中心法则 思考：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； 02 基因工程 15 蛋白质的结构 三 级 结 构 一 级 结 构 四 级 结 构 二 级 结 构 15 16 蛋白质工程的基本原