3.4 蛋白质工程的原理和应用（教学课件）-2024-2025学年高二生物（人教版2019选择性必修3）.pptxVIP

第4节蛋白质工程的原理和应用

血红蛋白的三级结构;

用细菌画的画

●1.科学家利用了什么技术让细菌能发出荧光?

基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。

2.科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢?

最早被发现是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。在细胞生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有重要应用。;

情境导入

探究新知

一.蛋白质工程崛起的缘由

二.蛋白质工程的基本原理

三.蛋白质工程的应用

课堂小结

课堂练习;

蛋白质工程

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;;

实例

赖氨酸含量低

合成时需：

天冬氨酸激酶；

二氢吡啶二羧酸合成酶。

苏氨酸(352位)

产量提高

异亮氨酸

异亮氨酸;

7

二.蛋白质工程的基本原理

1.目标：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，

由于基因决定蛋白质，因此，对蛋白质的结构进行设计改造，最终通过改造或合成基因来完成。;

前提：了解蛋白质结构和功能的关系

目的：生产出符合人们生活需要的蛋白质

起点：蛋白质的预期功能

终点：获得大量的改造后的蛋白质

实质：改造基因结构;

◆实例：提高水蛭素的抗凝血效率

水蛭素第47位天冬酰胺改造成赖氨酸或精氨

酸，以此来提高抗凝血效率，可提高4倍。

水蛭素是自然界存在的最强抗凝血物质，

在防治心脑血管疾病和抗癌方面等具有特效。;

pleatedsheet

+H?N

Examplesof

aminoacid

subunits

helix

借助计算机构建蛋白质三维结构图;

克隆载体质粒

GAG=

转专录

翻G译AC

天冬氨酸

合成正常的蛋白质;

项目;

项目蛋白质工程基因工程;

思考：如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程?

蛋白质工程

是否合成

是否对

原有基

因进行

改造

基因工程

是否为天

然蛋白质

蛋白质工程;

天然蛋白质易形成

二聚体或六聚体

阻碍胰岛素从注射

部位进入血液，延

???了降血糖作用

B28位脯氨酸替换为天

冬氨酸或将它与B29位

的赖氨酸交换位置

行使速效胰岛素类

功能似物;;

点突变DNA

53ACA

mRNA

35UGU

氨基酸链Cys

NH

1

8

0

100

30

oPo

蛋白质空间结构蛋白质空间结构;

可变区恒定区;

蛋白质工程被广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶。

如枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。迄今为止，利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中可能筛选出一些符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。;

1.蛋白质工程的一般过程

新蛋白质

预期功能

新蛋白质

新功能

2.蛋白质工程的设计思路和应用;

课堂练习

1.科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的第9位氨基酸，从而避免了

胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述不正确的是(D)

A.胰岛素的本质是蛋白质，不宜口服使用

B.可通过测定DNA的序列确定突变是否成功

C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程

D.该过程的操作对象是胰岛素分子

蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质工程的操作对象是基因;

课堂练习

2.扰素在体外保存非常困难。干扰素由166个氨基酸组成，如果将其分子上第

17位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。若利用蛋白质工程的原理和方法生产新型干扰素，下列思路最可行的是(B)

A.用DNA合成仪合成新的干扰素基因

B.利用基因定点突变技术改造干扰素基因

C.直接改造mRNA,进行密码子的替换

D.生产正常干扰素，再进行氨基酸的替换

蛋白质工程的目的是改造蛋白质，但其方法是通过改造或合成基因来实现的，而不是直接改造氨基酸；若直接改造mRNA,可获得改造后的蛋白质，但不能遗

传、不能复制。