2025年人教版高中生物选择性必修3第3章基因工程第4节蛋白质工程的原理和应用.pptx

第3章基因工程;第4节蛋白质工程的原理和应用;

1．说出蛋白质工程崛起的缘由。

2．概述蛋白质工程的基本原理。

3．举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。

1．科学思维——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。

2．社会责任——尝试运用逆向思维分析和解决问题。;指点迷津·拨云见日;知识点一蛋白质工程的原理;二、蛋白质工程崛起的缘由

1．基因工程的实质：将一种生物的______转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的________，进而表现出__________。

2．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中_______的蛋白质。

3．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合___________生存的需要，却不一定完全符合_________________的需要。

4．实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，赖氨酸合成中两种酶的_________被替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。;三、蛋白质工程的基本原理

1．目标：根据人们对_________功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。

2．方法：___________或___________。

3．流程：预期蛋白质功能→设计预期的_____________→推测应有的_________序列→找到相对应的_____________序列(基因)或合成新的_______→获得所需要的蛋白质。;1.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。()

2．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。()

3．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系。()

4．基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。();1.为什么蛋白质工程不是直接改造蛋白质而是通过基因改造和基因合成来完成？

提示：①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传下去的。②对基因进行改造比对蛋白质进行直接改造容易操作，难度小得多。;2．蛋白质工程的操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？

提示：基因工程操作程序的基本思路遵循中心法则，从DNA→mRNA→多肽→折叠产生蛋白质，基本上是生产出自然界中已有的蛋白质。蛋白质工程是按照相反的思路进行的，确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→基因中的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质。;课内探究·名师点睛;(2)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差别：基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中经处理得到的新基因则没有。;2．蛋白质工程的基本流程;1.科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划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第104位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造，操作正确的是()

A．直接通过分子水平改造蛋白质

B．直接改造相应的mRNA

C．对相应的基因进行操作

D．重新合成新的基因

答案：C;解析：蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功能可以满足人们的需求。蛋白质行使功能与其高级结构密切相关，而蛋白质高级结构又非常复杂，所以直接对蛋白质进行改造非常困难，而蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操作却容易得多。另外，通过改造基因而改造蛋白质可以遗传，而对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。;变式训练?葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，科学家对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸(Pro138)替代甘氨酸(Gly138)，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果最适反应温度提高10～12℃。这属于生物工程中的()

A．基因工程 B．蛋白质工程

C．发酵工程 D．酶工程

答案：B

解析：题中是对基因进行改造，以实现对现有蛋白质的改造，属于蛋白质工程。;知识点二蛋白质工程的应用;2．在其他工业和农业方面的应用

(1)改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种_________。

(2)改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与

_______________的酶，以提高植物光合作用的效率。;利用蛋白质工程可以提高玉米赖氨酸含量，改造途径如下：

结果：改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。;(1)结合上述资料，可以通过何种途径提高玉米中的赖氨酸含量？

提示：改变赖氨酸合成途径中关键酶的活性，来提高赖氨酸的