3.4蛋白质工程的原理和应用课件2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

人教版（2019）高中生物选择性必修3 第三章 基因工程 理科生的浪漫——细菌画画 理科生的浪漫——细菌画画 理科生的浪漫——细菌画画 理科生的浪漫——细菌画画 理科生的浪漫——细菌画画 1.自然界中的细菌本身有颜色，但是不会发出荧光。 科学家利用了什么技术让细菌能发出荧光，从而创造出“荧光画作”的呢？ 科学家们利用 技术将 导入细菌中，使细菌产生 ，从而发出荧光。 基因工程 荧光蛋白基因 荧光蛋白 理科生的浪漫——细菌画画 最早发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，来源于一种发光水母 理科生的浪漫——细菌画画 我们不仅需要绿色荧光蛋白，有时我们甚至需要自然界中无法直接找到的荧光蛋白。 可以怎么办呢？ 科学家通过改造绿色荧光蛋白，获得了能发出其他颜色的荧光蛋白。 科学家如何对天然的绿色荧光蛋白进行改造？ 第四节 蛋白质工程的原理和应用 为什么要进行蛋白质工程的研究呢？ 1.基因工程的实质及不足 （1）实质： 基因工程是将一种生物的 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 ，进而表现出 。 （2）不足： 基因工程原则上只能生产自然界中已存在（天然）的蛋白质。 2.天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的 符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合 的需要。 一、蛋白质工程崛起的缘由 基因 蛋白质 新性状 结构和功能 人类生产和生活 对蛋白质分子进行设计和改造的“蛋白质工程”开始崛起！ 3.实例 一、蛋白质工程崛起的缘由 玉米中赖氨酸含量低 3.实例 一、蛋白质工程崛起的缘由 赖氨酸合成 调控 达到一定浓度 两种酶的活性 第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 + 第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 化学本质： 。 蛋白质 提高5倍 提高2倍 二、蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程的目标： 根据人们对蛋白质 的特定需求，对蛋白质的 进行设计改造。 功能 结构 是直接对蛋白质分子进行改造吗？ 不是 2.蛋白质工程的实质： 通过 基因，来定向改造现有蛋白质，或制造新的蛋白质。 改造或合成 思考·讨论 为什么蛋白质工程需改造基因，而不直接改造蛋白质？ 原因： (1)任何一种天然蛋白质都是由　　 编码的，改造了　　 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　 　进行改造比对蛋白质直接改造更容易操作，难度要小得多。 基因 基因 基因 1.蛋白质工程的目标： 根据人们对蛋白质 的特定需求，对蛋白质的 进行设计改造。 功能 结构 是直接对蛋白质分子进行改造吗？ 不是 2.蛋白质工程的实质： 通过 基因，来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。 改造或合成 3.蛋白质工程的操作对象： 基因！ 二、蛋白质工程的基本原理 二、蛋白质工程的基本原理 天然蛋白质合成过程： 按照 进行 基因 表达 形成具有特定氨基酸序列的多肽链 形成具有高级结构的蛋白质 行使生物功能 转录、翻译 蛋白质工程如何进行？ 中心法则 4.蛋白质工程的基本思路 从预期的蛋白质功能出发→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。 二、蛋白质工程的基本原理 4.蛋白质工程的基本思路 借助计算机 构建蛋白质三维结构图: 制备蛋白质晶体： 碱基的替换： 通过X射线衍射技术，分析晶体结构 基因的定点突变技术 【思考·讨论】蛋白质工程基本思路的应用 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 谷氨酸 赖氨酸 1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。 查密码子表→ 写出对应的mRNA序列→ 写出对应的基因序列 查密码子表得知： 丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。 推知mRNA序列为： 共 种可能序列 32 【思考·讨论】蛋白质工程基本思路的应用 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 谷氨酸 赖氨酸 查密码子表得知： 丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。 推知mRNA序列为： 共 种可能序列 32 GCUUGGAAAG