3.4 蛋白质工程的原理和应用（课件）高二生物（人教版2019选择性必修3）.pptx

第3章基因工程第4节蛋白质工程的原理和应用

目标010203尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计改造某一蛋白质的设计流程。（科学思维）说明基因的碱基排列顺序—蛋白质的结构—蛋白质功能的关系。（生命观念）尝试运用逆向思维分析和解决问题。（社会责任）学习目标

基因工程在农牧业方面的应用基因工程的应用1.转基因抗虫植物2.转基因抗病植物3.转基因抗除草剂植物4.改良植物的品质5.提高动物的生长速率6.改善畜产品的品质基因工程在医药卫生领域的应用基因工程在食品工业方面的应用1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物。2.利用基因工程技术，可以让哺乳动物批量生产药物,如乳腺生物反应器。3.用转基因动物作器官移植的供体等。温故知新构建基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸、维生素

情境视频一:人类蛋白质组计划（视频）

情境视频二:从社会中来右图是用发出不同颜色荧光的细菌“画的美妙图案。这些细菌能够发出荧光，是因为在它们的体内导入了荧光蛋白的基因。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。用细菌“画画”（视频）问题1:科学家利用了什么技术让细菌能发出绿色荧光？基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。问题2:科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造让细菌能发出黄色荧光？

情景视频一:从社会中来右图是用发出不同颜色荧光的细菌“画的美妙图案。这些细菌能够发出荧光，是因为在它们的体内导入了荧光蛋白的基因。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。用细菌“画画”（视频）科学家解析了多管水母绿色荧光蛋白的晶体结构，并利用计算机进行辅助设计，在此基础上再采用定点突变的技术将绿色荧光蛋白发光基团正下方的第203位的苏氨酸替换为酪氨酸，从而获得了一种新的绿色荧光蛋白的衍生物——黄色荧光蛋白。问题2:科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造让细菌能发出黄色荧光？问题3:这种对现有蛋白质进行改造的技术与基因工程技术一样吗？

目录CONTENTS蛋白质工程的基本原理2/蛋白质工程崛起的缘由1/蛋白质工程的应用3/

01蛋白质工程崛起的缘由

一、蛋白质工程崛起的缘由（一）基因工程的实质和不足：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。基因工程的缺陷原则上只能产生自然界已存在的蛋白质(天然蛋白)天然蛋白的缺陷有时不完全符合人类生产和生活需要蛋白质工程对天然蛋白进行改造，产生更符合人类需要的蛋白质问题4:什么是蛋白质工程呢？

一、蛋白质工程崛起的缘由（二）蛋白质工程概念：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。基础操作方法及对象结果目的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，是涉及多学科的综合科技工程。

一、蛋白质工程崛起的缘由（三）实例：提高玉米赖氨酸含量：赖氨酸合成调控达到一定浓度两种酶的活性352位的苏氨酸变成异亮氨酸二氢吡啶二羧酸合成酶天冬氨酸激酶+104位的天冬酰胺变成异亮氨酸赖氨酸含量抑制提高提高限制提高提高5倍提高2倍问题4:蛋白质工程是怎样进行的呢？基本原理是什么？

02蛋白质工程的基本原理

温故天然蛋白质合成的过程，构建出蛋白质工程的基本思路。为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？蛋白质工程的目标、实质、结果。2341合作探究一：请同学们自主阅读教材P94，小组合作思考讨论完成问题。二、蛋白质工程的基本原理如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？

二、蛋白质工程的基本原理目标实质结果根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。通过改造或合成基因，来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。生产出自然界没有的蛋白质。问题5: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；（一）实质、目标和结果：

二、蛋白质工程的基本原理（二）天然蛋白质合成过程：按照中心法则进行基因表达形成具有特定氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能转录翻译

二、蛋白质工程的基本原理（三）蛋白质工程的基本设计思路：①预期的蛋白质功能②设计预期的蛋白质结构③推测应有的氨基酸序列④找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因⑤获得所需蛋白质预期功