蛋白质工程课件高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

第三节蛋白质工程;

?能说出蛋白质的概念，概述蛋白质工程的一般过程;

基因工程是通过对生物A的基因进行改造或重新组合，然后导入生

物B的细胞中使其产生新的蛋白质并表达出新性状，这个蛋白质往往是自然界中已存在的蛋白质，这个蛋白质一定符合人类的生产生活需要吗?怎样解决这一问题?

对蛋白质进行定向改造，以满足人类生产生活需要。;

一、蛋白质工程是基因工程的延伸

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为

基础，对编码该蛋白的基因进行有目的的设计改造，以改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。

任务一：阅读教材110页的内容，思考以下几个问题：蛋白质工程的一般

过程是怎样的?蛋白质工程中的关键技术是什么?蛋白质工程跟基因工程相比有哪些创新的地方?;

新蛋白质预期功能

新蛋白质新功能;

思考：为什么蛋白质工程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(改造基因需要利用基因工程技术)可以间接改造蛋白质；

③基因可以遗传，蛋白质无法遗传。;

新知讲授

2.蛋白质工程的实例

◆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。;

新知讲授

3.蛋白质工程的类型

a.以据氨基酸的性质和特点，制造全新蛋白质(到目前还没有成功的例子)

b.改变蛋白质分子中某一个多肽链片段或一个特定的结构域

c.利用基因工程中的定点诱变技术，改造蛋白质分子某活性部位的一个或几个氨基酸残基(实践中运用的最多)

pleatedsheet

+H?N

Aminoend

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

CTG一

GAC

转录

GAC—

翻译

天冬氨酸

合成正常的蛋白质;

项目;

4.比较蛋白质工程与基因工程

a.蛋白质工程优势

①能更充分地利用自然界中存在的蛋白质。

②能在分子水平上对编码蛋白质的基因进行再设计和改造，进而创造出自然界中不存在的蛋白质。

b.基因工程的不足

①原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。

②生产的蛋白质不一定符合人们生产和生活的需要。;

比较项目;

新知讲授

二、蛋白质工程的设计思路和应用;

新知讲授

实例2.提高蛋白质的热稳定性

DNA

3TAA

第3位上的mRNA

异亮氨酸5AUU

氨基酸链Ile

80;

酶的催化活性中心附近有少数关键性氨基酸残基，在很大程度上决定了酶的

催化活性。如何改善酶的催化活性呢?

1.转换氨基酸残基

应用：将嗜热芽孢杆菌酪氨酰-tRNA合成酶分子中的一个苏氨酸残基改变为丙氨酸或脯氨酸残基时，酶的活性大幅度提高。

2.删除末端部分氨基酸序列或某些肽段。;

1.思路：通过转换氨基酸残基可以消除酶的被抑制特性。

2.应用

枯草芽孢杆菌蛋白酶是一种丝氨酸型蛋白酶，它具有广谱的蛋白质降解能力。但该酶会因漂白剂的抑制作用而无法用作洗涤添加剂。将该酶分子中第222位的甲硫氨酸残基转换成半胱氨酸残基或丙氨酸残基，酶的活性将不再受漂白剂的抑制。;

蛋白质工程的一般过程

改造或合成

转录mRNA翻译

蛋白质工程的设计思路和应用;

A.图中①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成

B.代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤,代表中心法则内容的是①②

C.蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计

D.从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是相反的;

2.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104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造，操作正确的是(C)

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