3.4 蛋白质工程的原理和应用-【大鹏生物】高中新教材精品课生物选择性必修3 生物技术与工程 课件

第3章 基因工程 第4节　蛋白质工程的原理和应用 [学习目标] 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.简述蛋白质工程的基本原理。 2 蛋白质工程的原理和应用 [教材梳理] 1.蛋白质工程 (1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 (2)手段：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。 (3)目的：获得满足人类生产和生活需求的蛋白质。 (4)困难：蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂。 2.蛋白质工程崛起的缘由 (1)崛起缘由 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：基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。 ③天然蛋白质的不足：天然蛋白质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。 (2)实例：提高玉米赖氨酸含量 改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。 苏氨酸 天冬酰胺 3.蛋白质工程的基本原理 (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。 (2)方法：改造或合成基因。 (3)基本思路： 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 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因 获得所需要的蛋白质。 4.蛋白质工程的应用 (1)医药工业方面 ①科学家通过对胰岛素基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。 丝氨酸 ③人－鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。 (2)其他工业方面 用于改进酶的性能或开发新的工业用酶，如利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的突变体，筛选出符合工业化生产需求的突变体，提高该酶的使用价值。 体外很难保存　　　 体外－70 ℃下可以保存半年 (3)农业方面 ①科学家尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。 ②科学家利用蛋白质工程的思路设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，增强微生物防治病虫害的效果。 [核心探讨] 探讨点　基因工程和蛋白质工程的比较 1.蛋白质工程需直接改造基因，而不直接改造蛋白质的原因有： (1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传的。 (2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造更容易操作，难度要小得多。 2.基因工程和蛋白质工程的区别 (1)通过基因判断： 若基因的编码蛋白序列未经改造，则为基因工程，反之，则为蛋白质工程。 (2)通过蛋白质判断： 若生产出的蛋白质是天然蛋白质，则为基因工程，反之，则为蛋白质工程。 3.基因工程和蛋白质工程的联系： 两种工程都是在分子水平上对基因进行操作，目的都是合成相应的蛋白质，蛋白质工程是以基因工程为基础的。 [核心归纳] 蛋白质工程与基因工程的区别与联系 比较项目 蛋白质工程 基因工程 区 别 起点 预期的蛋白质功能 目的基因 过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 目标 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要的新的生物类型和生物产品 结果 生产非天然的蛋白质 生产自然界已存在的蛋白质 联系 ①都在生物体外对基因进行操作； ②蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 11 题组一　蛋白质工程 1.下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( ) A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要 B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构 C.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D.蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发，设计出相应的基因，并借助基因工程实现 B 2.在设计合成自然界中不存在的蛋白质时，首先应该设计( ) A.基因结构 B.mRNA结构 C.氨基酸序列 D.蛋白质结构 D 3.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 4.猪胰岛素用于降低人体血糖浓度的效果并不明显，原因是猪胰岛素分子