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（2019）选择性必修3

第3章 基因工程 第4节　蛋白质工程的原理和应用 1 1.运用结构与功能观,阐明蛋白质工程设计的原理。(生命观念) 2.基于实例,采用模型与建模、归纳与概括等方法,尝试通过蛋白质工程技术,根据人类需要的蛋白质结构,设计或改造某一蛋白质的设计流程。(科学思维) 学习目标 2 指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 , 来改造现有蛋白质,或 ,以满足人类生产和生活的需求。  一、蛋白质工程的概念 改造或合成基因 基因工程可将一种生物的基因转移到另一种生物的体内,可产生它本不能产生的蛋白质, 表现出新的性状。基因工程原则上只能生产 的蛋白质,它符合特定 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。  二、蛋白质工程崛起的缘由 制造一种新的蛋白质 自然界中已存在 自主预习 3 1.目标:根据人们对蛋白质 的特定需求,对蛋白质的结构进行设计改造。  2.基本思路:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的 →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或 →获得所需要的蛋白质。   三、蛋白质工程的基本原理 功能 蛋白质结构 合成新的基因 自主预习 4 应用 实例 医药工业方面 改造胰岛素基因,获得 类似物  获得在-70 ℃的条件下可以保存半年的干扰素 生产人鼠嵌合抗体 其他工业方面 改进酶的性能或开发新的工业用酶 提高玉米叶片和种子中游离 的含量  农业方面 改造某些参与调控光合作用的酶 设计优良微生物　 　  四、蛋白质工程的应用 1.主要应用 速效胰岛素 赖氨酸 农药　　 自主预习 5 高级结构 2.面临困难:蛋白质发挥功能必须依赖于正确的 ,而这种高级结构往往十分 复杂,科学家要设计出更加符合人类需要的蛋白质很困难。 自主预习 6 任务 探讨蛋白质工程的原理和应用 活动1 探讨蛋白质工程的原理 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些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。蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质,甚至是自然界不存在的蛋白质。结合图示回答有关问题: 合作探究 7 1. 写出流程图中字母代表的含义。 A. ;B. ;C. ;D. ;E. 。 2. 对天然蛋白质进行改造,你认为应该是直接对蛋白质分子进行操作,还是通过对基因的操作来实现?原因是什么? 预期功能 提示 应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因:①蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;②改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传。 氨基酸序列 改造或合成　 转录 翻译 合作探究 8 3. 蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗?分别体现在哪些方面? 4. 如果已经推测出多肽中的氨基酸序列,那么推测出的基因中的碱基序列是否唯一呢?说明你的理由。 提示 不同。体现在①操作对象不同:蛋白质工程的操作对象是天然基因改造后的基因;基因工程的操作对象是天然基因。②得到的蛋白质不同:蛋白质工程可以得到自然界没有的新的蛋白质;基因工程得到的是自然界原有的蛋白质。 提示 不唯一。因为一个氨基酸是由一个或多个密码子决定的,因此获得的基因总的碱基序列有多种。 合作探究 9 5. 利用蛋白质工程将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,如何对现有的基因进行改造? 6. 某同学认为只要知道了氨基酸的序列就可以利用蛋白质工程制造出各种具有特定功能的蛋白质,你认为他的说法科学吗?说明你的理由。 提示 改变决定干扰素分子上半胱氨酸的碱基序列,改变其碱基的种类使其控制合成的氨基酸为丝氨酸。 提示 不科学。蛋白质的功能除了与氨基酸的序列有关以外,还与其特定的空间结构有关。 合作探究 10 7. 蛋白质工程被称为“第二代基因工程”,请概述二者的根本区别及其联系。 提示 二者的根本区别是基因工程只能控制合成自然界中