3.4蛋白质工程的原理和应用 课件人教版高中生物选修三ppt

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3.4 蛋白质工程的原理和应用基因指导蛋白质的合成知识回顾DNARNA肽链转录翻译复制逆转录复制具有特定空间结构的蛋白质盘曲折叠表达生物特有的功能和性状大麦蛋白酶抑制剂CI-2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。从社会中来蛋白质工程那么，科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？蛋白质工程0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。途径目的特别提醒：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蛋白质工程崛起的缘由一1.基因工程的实质及缺陷①实质：基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。②缺陷：基因工程原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。蛋白质工程崛起的缘由12.蛋白质工程崛起的缘由②天然蛋白质的缺陷：①理论和技术条件:蛋白质工程改造分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。天然蛋白质的结构和功能符合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。赖氨酸合成达到一定浓度两种酶的活性352位的苏氨酸变成异亮氨酸104位的天冬酰胺变成异亮氨酸赖氨酸含量蛋白质工程崛起的缘由一实例：对天然酶的改造赖氨酸含量较低目标：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， 最终通过改造或合成基因来完成。蛋白质工程的基本原理二思考：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； 蛋白质工程是如何进行的呢？基因表达(转录和翻译）形成具有特定氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能天然蛋白质合成过程：按照中心法则进行的 蛋白质工程却与之相反！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预期功能生物功能设计蛋白质（三维结构）推测改造或合成转录翻译折叠行使目的基因蛋白质工程的基本原理二基本思路实质：通过改造或合成基因，定向改造或生产人类所需的蛋白质。蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。改造后相应基因的表达仍旧需要借助基因工程来实现。目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定创造出自然界不存在的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质通过改造相应的基因从而达到对蛋白质进行改造的目的蛋白质工程获得目的基因后，需要通过基因工程操作来获得预期蛋白质基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使其产生它原本不能产生的蛋白质思考：如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？蛋白质工程是否对原有基因进行改造蛋白质工程基因工程蛋白质工程基因工程笔记：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；天然胰岛素易形成二聚体或六聚体改造B链第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸或将它与B29位的赖氨酸交换位置新胰岛素基因有效抑制胰岛素的聚合蛋白质工程的应用三医药工业方面阻碍胰岛素从注射部位进入血液①研发速效胰岛素类似物A链B链蛋白质工程的应用三医药工业方面②延长干扰素体外保存时间 干扰素（半胱氨酸） 干扰素（丝氨酸）体外很难保存体外可以保存半年③降低人对小鼠单克隆抗体的免疫反应 小鼠单克隆抗体会使人产生免疫反应，从而导致它的治疗效果大大降低。 科学家将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会降低很多。医药工业方面蛋白质工程的应用三其它工业方面改进酶的性能或开发新的工业用酶农业方面改造某些参与调控光合作用的酶设计微生物农药蛋白质工程的应用三练习与应用一、概念检测1.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导入大肠杆菌的细胞内，再通过发酵工程就能大量生产人生长激素。下列相关叙述正确的是 （ ） A.转录生长激素基因需要解旋酶和DNA连接酶 B.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物 C.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传 D.大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等2.基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是（ ） A.培育青霉菌并从中提取青霉素 B.利用乳腺生物反应器生产药物 C.制造一种能降解石油的“超级细菌" D.制造一种能产生干扰素的基因工程菌CA二、拓展应用1.除草剂的有效成分草甘麟能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而导致植物死亡。草甘腾没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是培育抗草甘麟的作物。 （1）下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘腾”的流程，请补充完整。 ①用__________________等处理含有目的基因的DNA片段和Ti质粒,构建重组Ti质粒； ②将重组Ti质粒转入农杆菌中； ③利用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染________细胞，再通过培育得到转基因植株； ④用草甘瞬同时喷酒转基因植株和对照组植株。限制酶和DNA连接酶矮牵牛 结果：对照组植株死亡，转基因植株存活，但也受到了影响。 结论：________________________________________ 转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性。练习与应用