人教生物选修三 1.4《蛋白质工程的崛起》 课件 （共25张PPT）.ppt

蛋白质工程的崛起 选修3《现代生物科技专题》第1章第4节 情景导入 尺子（无小圆孔） 尺子（有小圆孔） 对模具进行了适当的改进 新课导入 1. 为什么要进行蛋白质工程研究呢? 2.科学家如何实现干扰素的体外保存? 3. 如何提高玉米中赖氨酸的含量? 4.你知道国际人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么联系？我国科学家承担了什么任务？ 【问题探讨】 实例1：干扰素的保存 天然的干扰素在体外保存相当困难。 如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在—70℃的条件下，可以保存半年。 玉米中赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸浓度达到一定时会抑制赖氨酸合成过程中的两个关键酶—天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。如果将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬氨酰变成异亮氨酸，可使玉米叶片和种子中游离的赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。 实例2:提高玉米赖氨酸含量 一、蛋白质工程崛起的缘由 1原因：基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，不一定完全符合人类生产和生活的需要。 2.例子： 1.蛋白质工程的目标是什么？通过何手段完成? 2.用你的语言表述天然蛋白质合成的过程？ 3.简述蛋白质工程的基本操作过程？ 【问题导学】 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 逆转录 复制 中心法则 预期蛋白质功能→ 设计 → 推测应有的 序列→ 找到对应的 序列。 根据人们对蛋白质 的特定需求，对蛋白质的 进行分子设计。 二、蛋白质工程的基本原理 结构 预期的蛋白质 氨基酸 脱氧核苷酸 功能 改造基因(基因 或基因 )。 操作手段 目标 操作过程 修饰 合成 .蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？ 答：基因工程是遵循中心法则，DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。 蛋白质工程是按照以下思路进行的： 确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质 蛋白质的一级结构 蛋白质的二级结构 胰岛素的三级结构 血红蛋白质的四级结构 血红蛋白分子就是由二个由141个氨基酸残基组成的α亚基和二个由146个氨基酸残基组成的β亚基按特定的接触和排列组成的一个球状蛋白质分子，每个亚基中各有一个含亚铁离子的血红素辅基。 某多肽链的一段氨基酸序列是：……——丙氨酸——色氨酸——赖氨酸——甲硫氨酸——苯丙氨酸——…… 1.怎样取出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。 2. 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？ 3.什么是蛋白质工程呢？ 【讨论】 密码子表 三、蛋白质工程的概念 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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。 蛋白质工程的实质： 是对编码蛋白质的基因进行改造 了解了蛋白质工程，能不能人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入适合的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？ 【异想天开】 1. 蛋白质工程取得的成就有哪些？ 2.发展过程中遇到哪些问题 【问题思考】 四、蛋白质工程的进展和前景 进展 胰岛素速效型药品 前景 制作电子元件 现状 蛋白质的功能主要依赖于其正确而又极其复杂的高级结构，目前科学家对大多数蛋白质的高级结构了解还不够，要设计出更加符合人类需求的蛋白质换需经过艰辛的探索。 课堂小结 通过对蛋白质工程的学习，我们要能举例说出蛋白质工程崛起的缘由，并能简述蛋白质工程的原理，学会运用逆向思维分析和解决问题，掌握前沿的科学知识，将知识应用于生产实践。 枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。 （1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。 课堂练习 枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。 （2）改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有 个碱基对发生变化。 （3）利用