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三

第3章 基因工程 基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。 1.人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。 温故而知新： (1)使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。 (2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是________(填写字母，单选)。 A．人血细胞启动子 B．水稻胚乳细胞启动子 C．大肠杆菌启动子 D．农杆菌启动子 B (3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是___________________ _______________________________。 (4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是______________ ________________________________________。 (5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与______的生物学功能一致。 吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化 水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工 HSA 4 2.干扰素是动物或人体细胞受病毒感染后产生的一类糖蛋白，具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性。回答下列问题： (1)干扰素的作用机理是：干扰素作用于宿主细胞膜上的相应受体，激活该细胞核中基因表达产生多种抗病毒蛋白，其中有些蛋白可通过激活_________使病毒的RNA水解，有些则可与_______(细胞器)结合，通过抑制病毒多肽链的合成发挥抗病毒作用。干扰素还可以通过提高吞噬细胞将抗原呈递给_______细胞的能力，抑制肿瘤细胞。 RNA酶 核糖体 T淋巴 (2)干扰素的获取方法是：从白细胞中获取RNA，通过________的过程获得干扰素基因，利用___________酶将干扰素基因与牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件连接在一起构建基因表达载体，采用__________的方法导入牛的________细胞中，经早期胚胎培养一段时间后，移植入母体内发育成熟，即可获得能产生干扰素的转基因牛。 逆转录 DNA连接 显微注射 受精卵 遗憾的的是，用该种方法获得的干扰素在体外保存相当困难，如何延长干扰素在体外保存的时间呢？ ? 学习目标： 1.说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.概述蛋白质工程的基本原理。 3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。 第4节 蛋白质工程的原理和应用 从社会中来 ? 你见过用细菌画画吗？右 图是用发出不同颜色荧光的细 菌“画”的美妙图案。这些细 菌能够发出荧光，是因为在它 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，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。 华裔科学家钱永健带领团队解析了绿色荧光蛋白的发光机制，通过对绿色荧光蛋白的荧光发色团中特定氨基酸残基进行突变，得到了多种可以分别发出青色、蓝色、黄色等荧光的蛋白质。 ? 绿色荧光蛋白来源于一种发光水母，科学家通过改造荧光蛋白，获得了能发出其他颜色荧光的蛋白，才“画”出了色彩斑斓的图案。科学家是如何对天然的绿色荧光蛋白进行改造的呢? ? 科学家是利用了什么技术才能让细菌发出荧光？ 利用基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。 对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的 ? 一.蛋白质工程 3.理论和技术条件：____________、________以及____________的迅猛发展。 1.概念： ①基础：蛋白质分子的__________及其与__________的关系。 ②手段：通过________________，来改造现有的蛋白质，或制造一种____________。 ③目的：获得满足人类___________的需求。 结构规律 生物功能 改造或合成基因 新的蛋白质 生产和生活 第二代 分子生物学 晶体学 计算机技术 2.与基因工程的关系：是在基因工程的基础上，延伸出来的_______基因工程。 3.天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合____________