3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應用課件高二下學期生物人教版選擇性必修3

3.4蛋白質(zhì)工程的原理和應用學習目標1.了解蛋白質(zhì)工程的概念及蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2.簡述蛋白質(zhì)工程的基本原理和過程,培養(yǎng)運用逆向思維分析和解決問題的能力。3.舉例說明蛋白質(zhì)工程實際的應用。用細菌“畫”的畫思考：科學家是怎樣對蛋白質(zhì)分子進行設計和改造的呢?

你見過用細菌畫畫嗎？右圖是用發(fā)出不同顏色熒光的細菌“畫"的美妙圖案。這些細菌能夠發(fā)出熒光，是因為在它們的體內(nèi)導入了熒光蛋白的基因。最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學家通過改造它，獲得了黃色熒光蛋白等。這些熒光蛋白在細胞內(nèi)生命活動的檢測、腫瘤的示蹤研究等領域有著重要應用。問題探討以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求?！诙蚬こ桃?、蛋白質(zhì)工程概念二、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較基因工程實質(zhì)不足蛋白質(zhì)工程天然蛋白質(zhì)的不足目的將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的

，進而表現(xiàn)出

?；虻鞍踪|(zhì)新性狀在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的

。蛋白質(zhì)即天然蛋白質(zhì)天然蛋白質(zhì)是生物在長期

過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種

的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。進化生存生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的

。蛋白質(zhì)玉米中賴氨酸的含量較低，原因是賴氨酸合成過程中的兩種關鍵酶-----天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，受細胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響較大。二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）改造改造天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。天然蛋白質(zhì)的不足：1、目標：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行設計改造。2、原理：改造基因（基因修飾或基因合成）三、蛋白質(zhì)工程的基本原理3、流程：從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）蛋白質(zhì)（三維結(jié)構(gòu)）預期功能生物功能翻譯折疊行使轉(zhuǎn)錄設計推測改造或合成mRNA目的基因通過改造或合成基因，定向改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造新的蛋白質(zhì)。實質(zhì)生產(chǎn)出自然界沒有的蛋白質(zhì)。結(jié)果預期蛋白質(zhì)功能→設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應有的氨基酸序列→找到對應的脫氧核苷酸序列→合成新基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)天然蛋白質(zhì)的合成途徑：基因

表達（轉(zhuǎn)錄和翻譯）

形成氨基酸序列的多肽鏈

形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)

行使生物功能預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應有的氨基酸序列找到相應的脫氧核苷酸序列(基因)蛋白質(zhì)工程的途徑：（基因工程）蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？理解鞏固利用蛋白質(zhì)工程研發(fā)藥物。小鼠單克隆抗體會使人產(chǎn)生免疫反應，將小鼠抗體上結(jié)合抗原的區(qū)域“嫁接”到人的抗體上，其誘發(fā)免疫反應的強度會減低很多。1.醫(yī)藥工業(yè)方面四、蛋白質(zhì)工程的應用2.其他工業(yè)方面改進酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)酶如：枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用，常被用于洗滌劑工業(yè)、絲綢工業(yè)等。3.農(nóng)業(yè)方面改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，提高植物光合作用的效率，增加糧食產(chǎn)量；利用蛋白質(zhì)工程的思路設計優(yōu)良微生物農(nóng)藥，通過改造微生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，增強其防治病蟲害的效果。原因：蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級結(jié)構(gòu)。這種高級結(jié)構(gòu)很復雜，目前對其了解還很不夠，還需探索。血紅蛋白結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)工程—難度大1.蛋白質(zhì)工程的概念