生物选择性必修3第3章 基因工程第4节 蛋白质工程的原理和应用课文配套课件ppt

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你见过用细菌画画吗？右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，是因为在它们的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？【提示】科学家解析了多管水母绿色荧光蛋白的晶体结构，并利用计算机进行辅助设计，在此基础上再采用定点突变的技术将绿色荧光蛋白发光基团正下方的第203位的苏氨酸替换为略氨酸，从而获得了一种新的绿色荧光蛋白的衍生物一一黄色荧光蛋白。
将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。
棉花细胞的DNA不进行切割
基因工程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合特定物种生存的需要
不一定完全符合人类生产和生活的需要
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。
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质分子结构进行设计改造。
2、蛋白质工程的操作对象
由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造或合成基因来完成。
生产符合人们需求的、自然界中不存在的蛋白质。
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；
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。
4、蛋白质工程的基本思路
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?请把相应的碱基序列写出来。
丙氨酸 ：CGA、CGG、CGT、CGC色氨酸： ACC赖氨酸：TTT 、TTC谷氨酸： CTT 、CTC苯丙氨酸：TTT 、TTG
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
GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C）
GCT(或C或A或G)TGG AAA(或G)GAA（或G） TTT(或C)
CGA(或G或T或C) ACC TTT(或C)CTT（或C） AAA(或G)
共 种可能序列
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？
（1）确定目的基因的碱基序列后，可以人工合成目的基因，或从基因文库中获取、PCR技术扩增；
（2）应用基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等进而改造基因。
3、然后如何获得所需蛋白质呢？
改造后得到的基因序列通过PCR扩增后，通过基因工程技术获得转基因生物，从而生产出所需蛋白。
是否对原有基因进行改造
如何确定一个操作过程是基因工程技术还是蛋白质工程技术？
（1）研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造___________使B链28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了_______________，研发出速效胰岛素类似物。
（3）改造抗体：将小鼠单克隆抗体上______________________“嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。
（2）提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个___________变成___________，提高了干扰素的保存时间。
实例（1）：研发速效胰岛素类似物
天然胰岛素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
实例（2）：延长干扰素体外保存时间
干扰素是动物体内的一种蛋白质体，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存却相当困难。
实例（3）：降低人对小鼠单抗隆抗体的免疫反应
（2）开发新的工业用酶。
（1）改进酶的性能，从而提高其使用价值。如利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的_________，从中筛选出符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。
（1）尝试改造某些调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。
（2）改造微生物蛋白质的结构，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