3.4 蛋白质工程的原理和应用-2025-2026学年高二生物优质备课课件（人教版选择性必修3）

该高中生物学课件聚焦蛋白质工程的原理与应用，以“细菌荧光蛋白作画”情境导入，通过复习基因工程（如乳腺生物反应器）衔接新知识，构建“问题驱动—原理探究—应用拓展”的学习支架，帮助学生建立知识逻辑。 其亮点在于融合生命观念（结构与功能观）、科学思维（对比分析基因工程与蛋白质工程）和探究实践（如PCR定点突变技术模拟），通过玉米赖氨酸改造、速效胰岛素研发等实例，采用“原理—实例—辨析”教学法，既助学生深化理解，又为教师提供清晰教学路径，提升课堂效率。

复习回顾： 1利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白， 这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中(×) 2.由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用(X) 3.(选择性必修3Po)乳腺生物反应器是指将药用蛋白基因与乳腺中特异表 达的基因的启动等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动 物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通 过分泌乳汁来生产所需要的药物。 4.膀胱生物反应器相比乳腺生物反应器的优点是什么？ 不受性别、年龄的限制；提取更简便、高效。 情境导入 你见过用细菌画画吗？ “颜料”竟然是含不同颜色的荧光蛋白的细菌 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。那么， 科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？ B B 第3章基因工程 第4节蛋白质工程的原理和应用 a 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。 预习自测 (1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质( (2)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的m基因 实现的( (3)由于蛋白质中氨基酸的排列顺序干变万化，空间结构干差万别，蛋白质工程 操作难度很大( (4)蛋白质工程能攻变蛋白质的活性( 为 探究一蛋白质工程崛起的缘由 基因工程实质：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，进而表现出新性状。 天然蛋白的缺陷 原则上只能产生 有时不完全符合 自然界已存在的 人类生产和生活 对天然蛋白进行改 蛋白质（天然蛋白） 需要 造，产生更符合人 基因工程的缺陷 类需要的蛋白质 怎么改造？ 蛋白质工程 是直接改造蛋白质分子， 还是改造基因？为什么？ 探究一蛋白质工程崛起的缘由 实例：提高玉米赖氨酸含量 异亮氨酸 变为 苏氨酸 变为 天冬酰胺 异亮氨酸 (352位) (352位) (104位) (104位) 玉米 玉米 玉米 改造 促进 改造 天冬 二氢 促进 襄 吡啶 促进 氨 酶 促进 二羧 酸合 成酶 抑制 抑制 赖氨酸 赖氨酸 赖氨酸 (含量提高5倍) (含量低) (含量提高2倍) 探究一.蛋白质工程崛起的缘由 蛋白质工程： 基础 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，以满 足人类生产和生活的需求。 操作方法及对像 目的 结果 与基因工程的关系： 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。 077722?a772:77a22:7277722727:722772222aa722270772?a772777:7277a2797772727a72277a22a7a7227 相关学科及技术： 分子生物学、晶体学和计算机技术 探究二蛋白质工程的基本原理 1蛋白质工程的目标 根据人们对蛋白质功能的特定需求，因此要对蛋白质的 绮的设计 改造。 2.蛋白质工程的实质* 改造或合成基因（来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质） 思考：为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ ①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大； ②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质； ③基因可以遗传，蛋白质无法遗传： 探究二蛋白质工程的基本原理 天然蛋白质合成过程： 按照中心法测进行 转录 翻译 形成具有特定 折叠等。 具有空间结 表达生物特有 DNA RNA 氨基酸序列的 构的蛋白质 的功能或性状 多肽链