3.4 蛋白质工程课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦人教版选必修3“蛋白质工程的原理和应用”，涵盖概念、原理、应用及与基因工程的比较。通过视频展示细菌荧光图案导入，结合问题链衔接蛋白质结构、基因工程等铺垫知识，构建学习支架。 其亮点在于以荧光蛋白改造情境驱动，引导学生自主总结蛋白质工程“功能→结构→氨基酸→基因”思路，结合T4溶菌酶耐热性改造等实例，渗透结构与功能观（生命观念）和科学思维。对比表格清晰呈现与基因工程差异，助力学生提升探究实践能力，也为教师提供结构化教学流程。

1.蛋白质是生命活动的主要承担者。_________是组成蛋白质的基本单位。 2.蛋白质分子的结构多样性:组成一种蛋白质的氨基酸_____可能成千上万,氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的__________千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_________千差万别。 3.蛋白质的功能：___________________________________。 4.DNA（基因） __________ 蛋白质 铺垫知识 　　　　　　　蛋 白 质 结构、催化、运输、信息传递、防御 mRNA 第4节 蛋白质工程的原理和应用 第3章 基因工程 人教版选择性必修2 本节聚焦： 1.蛋白质工程的基本原理是什么？ 2.蛋白质工程已有哪些实际的应用？ 人教版选必修3 从社会中来 课本P87 视频中呈现了用的细菌“画”出美妙图案。 为使图案能够发出荧光，就将荧光蛋白的基因导入 细菌。最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科 学家通过它，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。 思考：1.科学家利用了什么技术让细菌能发出绿色荧光？ 2.基因工程的实质是： 3.在生产符合人们所需要的蛋白质时，基因工程存在哪些不足？ 基因工程/转基因技术 只能生产自然界中已存在的蛋白质 基因在不同生物之间转移，定向改造生物的遗传特性 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为______，通过________________，来_______________，或______________________，以满足人类生产和生活的需求。 基本概念 蛋白质工程（P93) 1.概念： 改造或合成基因 基础 制造一种新的蛋白质 改造现有蛋白质 操作对象及方法 目的 探索新知1 一、蛋白质工程的基本原理（P94) 【情境再现】科学家将绿色荧光蛋白基因导入细菌使其发出荧光。之后又想将绿色荧光改造成黄色荧光。 G A A A C C C T T T G G G G A T C C C C T A G G G A A A C C G G A U C C 转录 翻译 谷 苏 甘 丝 203 绿色荧光蛋白 探索新知1 一、蛋白质工程的基本原理（P94) 【情境再现】科学家将绿色荧光蛋白基因导入细菌使其发出荧光。之后又想将绿色荧光改造成黄色荧光。 G A A A C C C T T T G G G G A T C C C C T A G G G A A A C C G G A U C C 转录 翻译 谷 苏 甘 丝 203 绿色荧光蛋白 黄色荧光蛋白 思考：科学家是直接改造蛋白质？为什么？ 提示：不是，是对基因进行改造，不仅可以遗传，且操作难度较小。 【任务1】自主阅读P94，蛋白质工程的基本原理 探索新知1 一、蛋白质工程的基本原理（P94) 【情境再现】科学家将绿色荧光蛋白基因导入细菌使其发出荧光。之后又想将绿色荧光改造成黄色荧光。 G A A A C C C T T T G G G G A T C C C C T A G G G A A A C C G G A U C C 转录 翻译 谷 苏 甘 丝 203 绿色荧光蛋白 黄色荧光蛋白 203 谷 酪 甘 丝 G A A U A C G G A U C C G A A T A C C T T A T G G G A T C C C C T A G G 探索新知1 一、蛋白质工程的基本原理（P94) 【情境再现】科学家将绿色荧光蛋白基因导入细菌使其发出荧光。之后又想将绿色荧光改造成黄色荧光。 G A A A C C C T T T G G G G A T C C C C T A G G G A A A C C G G A U C C 转录 翻译 谷 苏 甘 丝 203 绿色荧光蛋白 黄色荧光蛋白 203 谷 酪 甘 丝 G A A U A C G G A U C C G A A T A C C T T A T G G G A T C C C C T A G G 思考：科学家用什么技术改造基因？ 拓 展 DNA的定点突变 探索新知1 一、蛋白质工程的基本原理（P94) 总结蛋白质工程的基本思路： 从_______________出发→设计______________→推测____________ →找到并改变___________________或_________→获得所需要的蛋白质 预期功能 生物功能 设计 蛋白质 （三维结构） 推测 改造或合成 转录 翻译 折叠 行使 目的基因 mRNA 多肽链 预期的蛋白质功能 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核苷酸序列 合成新基因 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P96 【资料】T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失活。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家对T4溶菌酶耐热性的结构进行研究，推测应将T4溶菌酶的第3号异亮氨酸变为半胱氨酸，于是在半胱氨酸与第97位的半胱氨酸形成了一个二硫键，并以此为依据对相关基因进行了改造，最终获得T4溶菌酶的耐热性得到了提高。 T4溶菌酶耐热性升高 推测 折叠 改造或合成 翻译 转录 耐热性T4溶菌酶的结构 耐热T4溶菌酶mRNA 耐热T4溶菌酶氨基酸的序列（第3位异亮氨酸变为半胱氨酸） 耐热T4溶菌酶基因 设计 行使 口述提高T4溶菌酶耐热性的思路： 小 结 蛋白质工程与基因工程的比较 项目 蛋白质工程 基因工程 操作对象 操作起点 操作流程 结果 实质 联系 基 因 基 因 预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到并改变对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→获得所需要的蛋白质 目的基因的筛选与获取→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 创造出自然界没有的蛋白质 生产自然界已有的蛋白质 改造或合成基因来改造现有蛋白质或制造新的蛋白质 基因在不同生物之间转移，定向改造生物的遗传特性 ①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程； ②蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程的基本操作。 预期蛋白质功能 目的基因 探索新知2 二、蛋白质工程的应用（P95) 【任务1】请同学们自主阅读教材P95，总结蛋白质工程的具体应用于哪些领域？ 下列有关表述，属于蛋白质工程的应用有： 医药工业方面 其他工业方面 农业方面 ①通过对胰岛素基因的改造,有效抑制了胰岛素的聚合。 ②将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,延长干扰素的保存时间。 ③利用大肠杆菌来生产人的胰岛素。 ④将小鼠抗体上结合抗原的区域与人的抗体进行“嫁接”。 ⑤利用植物细胞来生产药物。 ⑥通过改造参与调控光合作用的酶,来提高植物光合作用的效率。 ⑦生产单克隆抗体。 ⑧改变个别氨基酸，提高玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量 ①②④⑥⑧ 拓 展 鼠-人嵌合单抗隆抗体 抗体结构分为可变区（V区）和恒定区（C区），与抗原特异性结合的区域位于V区中。鼠源的单抗容易在人体内引发人抗鼠抗体反应，减弱治疗效果。科学家对鼠源单克隆抗体进行改造，生产出鼠—人嵌合抗体，主要流程如图所示。下列叙述不正确的是（    ） A．杂交瘤细胞一般是由小鼠的骨髓瘤细胞和浆细胞融合形成的 B．鼠—人嵌合抗体至少含有4个游离氨基 C．人鼠嵌合单抗的制备过程涉及蛋白质工程 D．图中转染细胞的方法可能是显微注射法 A 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 金版P79 【例3】人感染新型冠状病毒后,机体会产生多种特异性抗体。我国科学家从康复者的浆细胞中克隆出针对病毒表面抗原的抗体基因相关序列,构建基因表达载体并在相应系统中表达,可制备出全人源单克隆抗体。下列叙述错误的是 (　　) A.该单克隆抗体可直接用于新型冠状病毒的核酸检测 B.在该单克隆抗体制备过程中利用了基因工程技术 C.该单克隆抗体可与新型冠状病毒相应蛋白特异性结合 D.可用抗原—抗体杂交检测抗体基因表达产物 A 知识网络 蛋白质工程的原理和应用 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P96 一、概念检测 1.蛋白质工程可以说是基因工程的延伸，判断下列相关表述是否正确。 (1)基因工程需要在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程不需要对基因进行操作。( ) (2)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。( ) (3)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。( ) 2. 蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是( ) A.分析蛋白质的三维结构 B.研究蛋白质的氨基酸组成 C.获取编码蛋白质的基因序列信息 D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求 × × √ D 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P96 一、概念检测 3. 水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现，用赖氨酸替换水蛭素第 47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在这 项替换研究中，目前可行的直接操作对象是（ ） A.基因           B.氨基酸　　 C.多肽链         D.蛋白质 A 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P98 2.（1）逆转录病毒是载体。将外源基因导入小鼠成纤维细胞 （2）可以设置对照组。将转入外源基因和没有转入外源基因的细胞分别培养在相同的培养基中，并确保其他培养条件相同。如果只有转入外源基因的细胞转化成了iPS细胞，就可以证明iPS细胞的产生不是由于培养基的作用。 （3）可以依次去掉1个基因，将其他3个基因转入小鼠成纤维细胞中，然后通过与转入4个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较，来推测缺失的那个基因对诱导iPS细胞的影响，进而判断每个基因作用的相对大小。(减法原理) 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P98 2.（4）不会引起免疫排斥反应。 因为在诱导转化的过程中细胞的遗传物质没有发生变化，理论上产生的还是“自体”细胞。 iPS 细胞拥有分化为各种细胞的潜能，因此存在分化成肿瘤细胞的风险。 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P98 3.（1）从亲缘关系的远近来看，固氮相关基因可能更容易在水稻根系微生物中稳定存和表达，进而使其具有固氮的能力。 （2）从便捷性角度认为能固氮的水稻新品种更值得推广； 或从转基因安全性角度认为能固氮的水稻根系微生物更值得推广等。 （此题答案不唯一，言之成理即可） 思考●讨论 蛋白质工程基本思路的应用（P94） 已知某蛋白质的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 … 色氨酸 赖氨酸 谷氨酸 苯丙 氨酸 … GCU UGG AAA GAA UUU DNA序列为： RNA序列为： GCT TGG AAA GAA TTT CGA ACC TTT CTT AAA 35位 科学家想提高该蛋白质的活性，发现需要将第35位的色氨酸变成甘氨酸，请同学们思考应如何改造基因？ 思考●讨论 蛋白质工程基本思路的应用（P94） CG 基因定点突变技术来进行碱基对的替换、增添、缺失等 数目 排列顺序 空间结构 氨基酸 Lavf58.76.100 $