第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用（课件PPT）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 不定项版）

第3章　基因工程 第4节　蛋白质工程的原理和应用 栏目索引 自主落实·掌握必备知识 合作探究·提升关键能力 学以致用·发展核心素养 素养训练·学业质量评价 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 课时目标 1．运用结构与功能观，说明蛋白质工程设计的原理。(生命观念) 2．基于蛋白质工程的实例，采用模型与建模等方法表示蛋白质工程的基本思路。(科学思维) 3．认同蛋白质工程在农业、医药工业及其他工业生产中有很大的应用价值。(社会责任) 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 一、蛋白质工程的概念及其崛起的缘由 1．蛋白质工程的概念 (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______。 结构规律 生物功能 改造或合成基因 蛋白质 自主落实·掌握必备知识 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 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____转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的______，进而表现出________。 ②基因工程的不足：基因工程原则上只能生产自然界中______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________生存的需要，却不一定完全符合______________的需要。 基因 蛋白质 新的性状 已存在 特定物种 人类生产和生活 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 (2)实例——改造天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶 ①蛋白质缺陷：这两种酶是玉米细胞中合成______的关键酶，它们的活性受细胞内__________的影响较大。赖氨酸达到一定浓度就会____这两种酶的活性，所以玉米中赖氨酸含量很难提高。 ②改造措施：将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成________，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成________。 ③改造后效果：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。 赖氨酸 赖氨酸浓度 抑制 异亮氨酸 异亮氨酸 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 二、蛋白质工程的基本原理和应用 1．蛋白质工程的基本原理 (1)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。 (2)方法：改造或合成____。 (3)基本思路：从预期的__________出发→设计预期的__________→推测应有的______序列→找到并改变相对应的__________序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。 功能 结构 基因 蛋白质功能 蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 2．蛋白质工程的应用 (1)医药工业方面 ①科学家通过对______基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。 ②将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成______，在一定条件下，可以延长保存时间。 ③人—鼠嵌合单克隆抗体：降低鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度。 (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______，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。 胰岛素 丝氨酸 突变体 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 (3)农业方面 ①科学家尝试改造某些参与调控________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__________，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。 光合作用 微生物农药 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 ◆名师点睛 1．蛋白质结构和功能的决定因素 (1)氨基酸的种类、数目和排列顺序。每一种蛋白质都有独特的氨基酸序列，所以改变其中的关键氨基酸就能改变蛋白质。氨基酸是由密码子决定的，只要改变密码子的一个或两个碱基，氨基酸的种类就可能发生变化。 (2)蛋白质的空间结构。由于肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，组成的蛋白质分子结构极其多样。 返回导航 高中生物　选择性必修3　R (不定项) 第3章　基因工程 2．蛋白质工程的改造与表达 (1)遗传性问题：改造了基因即对蛋白质进行了改造，改造过的蛋白质可以遗传。如果对蛋白质直接改造，被改造的蛋白质是无法遗传的。 (2)表达的场所：改造后的基因需要导入受体细胞才能表达出相应的