人教版 (2019)选择性必修3第4节 蛋白质工程的原理和应用说课课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第4节 蛋白质工程的原理和应用说课课件ppt，共19页。PPT课件主要包含了温故而知新，基因工程的工具，蛋白质工程的概念，蛋白质工程实例，蛋白质工程的类型，大隐隐于朝，中隐隐于市，小隐隐于野，第3位上的异亮氨酸，半胱氨酸等内容，欢迎下载使用。

由血栓引起的心脑血管疾病给人类健康造成极大危害，溶栓疗法是治疗血栓的重要措施。组织型纤溶酶原激活物（t-PA）能激活纤溶酶原转化为纤溶酶，将沉积在血管内外的纤维蛋白溶解，而保持血管畅通。但t-PA用于溶栓治疗时具有一定的局限性，它进入血浆后大部分与纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物，并迅速失去活性。利用蛋白质工程技术对t-PA进行改造，就可以消除上述缺点，增加溶栓效能、减少药用剂量和降低副作用等（如图）。人类是怎样实现对蛋白质的定点改造的？这种改造对蛋白质的结构和功能有什么影响？
第四节 蛋白质工程的原理和应用
2. 基因工程的操作过程
基因工程的工具：基因剪刀—— 、基因针线—— 、基因载体—— 。
质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物
获取目的基因、构建表达载体、导入目的基因、目的基因检测和鉴定
1. 基因工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质（天然蛋白）2. 天然蛋白有时不完全符合人类生产和生活需要3. 需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
例如，玉米中赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吧啉二義酸合成酶的活性，受细胞内赖月满西楼：氨酸浓度的影响较大。赖氨酸达到一定浓度就会抑制这两种酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。如果我们将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吧哨二羹酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。
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。
（1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。
（2）手段：通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。（3）目标：定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术
2.蛋白质工程一般过程
3.蛋白质工程一般过程示意图
以据氨基酸的性质和特点，制造全新蛋白质
改变蛋白质分子中某一个多肽链片段或一个特定的结构
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
2.根据基因工程的原理进行蛋白质的设计和改造（1）对蛋白质的结构进行设计和改造，最终是通过改造基因来实现的。（2）改造基因的方法：定点突（诱）变、基因融合和基因拼接。
3.蛋白质工程可以改变蛋白质的性状和功能
（1）提高蛋白质的热稳定性
（2）改变蛋白质的活性，延长作用时间
【材料1】组织纤溶酶原激活物（t-PA）专一激活人体内的纤溶系统，保证血液循环的畅通。但 t-PA用于溶栓治疗时具有一定的局限性，它进入血浆后大部分与纤溶酶原激活剂抑制物 形成复合物，并迅速失去活性。利用蛋白质工程技术对t-PA进行改造，就可以消除上述缺点， 从而增加溶栓效能，减少药用剂量并降低副作用。
【材料2】延长白细胞介素-2的作用时间白细胞介素-2（IL-2）是一种细胞因子，能够促进T淋巴细胞增殖以及增强某些免疫细胞的活性，已被广泛运用于各种肿瘤和病毒感染疾病的治疗。IL-2作为临床药物在血浆中的作用时间较短，治疗期间需要频繁给药。科学家通过蛋白质工程，将长效人血清白蛋白（HSA）与IL-2重组，获得了一种新的融合蛋白（HSA/IL-2），这种融合蛋白既具有普通IL-2的生物活性，作用时间又有所延长，可明显提高IL-2的疗效。
（3）提高蛋白质的效能
天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射胰岛素后往往要经历一个逐渐解离为单体的过程，这在一定程度上延缓了疗效。因此，科学家希望对胰岛素进行改造，从而降低它的聚合作用。研究人员通过解析人胰岛素的晶体结构发现，人胰岛素由A链和B链构成，其中B链的第20~29位氨基酸是胰岛素分子相互作用形成多聚体的关键区域，改变这个区域氨基酸的组成就有可能降低胰岛素分子间的作用力。目前，科学家已通过改造胰岛素基因实现了对相应氨基酸序列的改造，使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合，由此研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用。
小鼠单克隆抗体的制备比较简单，但这种 鼠源性的单克隆抗体会被人的免疫系统排斥， 不能直接用于人体。嵌合抗体（chimeric antibdy）就是保留鼠单克隆抗体的可变区，而 用人抗体的恒定区替换鼠单克隆抗体的恒定区， 这种嵌合抗体的抗原性显著下降，而抗体的特 异识别功能没有丧失（图1-1-22）。目前，已有多种嵌合抗体用于临床治疗。
获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测相应核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
生产自然界中没有的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质
蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程二者都是通过基因表达产生特定的蛋白质。