高中生物第4节 蛋白质工程的原理和应用完美版ppt课件

这是一份高中生物第4节 蛋白质工程的原理和应用完美版ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了蛋白质工程，DNA分子，蛋白质，mRNA分子，---第二代基因工程，蛋白质工程崛起的缘由，基因工程的局限性，天然蛋白质，干扰素，玉米中含量较低等内容，欢迎下载使用。

你见过用细菌画画吗？左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，是因为它们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。那么，科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？
问题探讨 P93
导入：蛋白质—生命活动的主要承担者
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。
导入：蛋白质—生命活动的主要承担者 P93
一、蛋白质工程崛起的缘由 P93
原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
赖氨酸（人体必需氨基酸）
一、蛋白质工程崛起的缘由 P93-95
二、蛋白质工程的基本原理 P94
2.天然蛋白质合成过程：
思考：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；
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。
3.蛋白质工程基本思路：
二、蛋白质工程的基本原理 P94
从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→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→获得所需要的蛋白质。
通过改造或合成基因，定向改造或生产人类所需的蛋白质。
想一想：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
▲基因工程是遵循中心法则，DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
▲蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，创造出自然界不存在的蛋白质
二、蛋白质工程的基本原理 P94
4.蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
(1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?把相应的碱基序列写出来。
查密码子表得知：丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。
mRNA序列为：GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C）
DNA序列为：CGA（或G或T或C）ACC TTT（或C）CTT（或C）AAA（或G） GCT（或C或A或G）TGG AAA（或G）GAA（或G）TTT（或C）
二、蛋白质工程的基本原理 P94
(2)确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？
人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。对基因的改造经常会用到基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等。
二、蛋白质工程的基本原理 P94
目的基因的筛选与获取→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因及其表达产物的检测与鉴定
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→设计对应的氨基酸序列→改造或合成对应的DNA序列（基因） →基因工程技术合成新的蛋白质
通过基因重组定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物或产品
通过改造基因定向改造或生产人类所需的新的蛋白质
可生产自然界已有的蛋白质
可生产自然界没有的蛋白质
①研发速效胰岛素类似物已经在临床上广泛应用
三、蛋白质工程的应用 P95
天然蛋白质易形成二聚体或六聚体
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
改变B链第20-29位氨基酸组成
三、蛋白质工程的应用 P95
②延长干扰素体外保存时间
一个半胱氨酸变成丝氨酸
在-70℃下可以保存半年
三、蛋白质工程的应用 P95
既保持抗体的特异性和亲和力，又大大减少了在人体内的免疫原性。
③降低人对小鼠单克隆抗体的免疫反应
改进酶的性能或开发新的工业用酶，如适应范围更广的枯草杆菌蛋白酶
① 改造某些参与调控光合作用的酶，提高植物光合作用的效率，增加粮食产量。
② 设计优良的微生物农药，改造微生物的蛋白质结构，使其防治病虫害的效果增强。
蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。
由计算机建立的血红蛋白三维结构模型
三、蛋白质工程的应用 P95
蛋白质工程的概念：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。一、蛋白质工程崛起的缘由： 基因原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符号特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。二、蛋白质工程的基本原理：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。三、蛋白质工程的应用
1.医药工业方面；2.其他工业方面； 3.农业方面。
1. 蛋白质工程可以说是基因工程的延伸。判断下列相关表述是否正确。⑴基因工程需要在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程不需要对基因进行操作。（ ）⑵蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。（ ）⑶蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。（ ）2. 蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是（ ）A.分析蛋白质的三维结构 B.研究蛋白质的氨基酸组成C.获取编码蛋白质的基因序列信息 D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求