生物选择性必修3 生物技术与工程第三节 蛋白质工程教课内容课件ppt

这是一份生物选择性必修3 生物技术与工程第三节 蛋白质工程教课内容课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了基因工程，蛋白质工程等内容，欢迎下载使用。

“颜料”竟然是含不同颜色的荧光蛋白的细菌
2008年诺贝尔化学奖获得者
荧光蛋白在某种定义下可以说是革新了生物学研究——运用荧光蛋白可以观测到细胞的活动，可以标记表达蛋白，可以进行深入的蛋白质组学实验等等。特别是在癌症研究的过程中，由于荧光蛋白的出现使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的具体活动，比如肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生。
原则上只能产生自然界已存在的蛋白质 （天然蛋白）
有时不完全符合人类生产和生活需要
对天然蛋白进行改造，产生更符合人类需要的蛋白质
积极思维：科学家为什么要改造胰岛素分子？
蛋白质工程是基因工程的延伸
蛋白质工程是指以蛋白质分子的 规律及其与生物 的关系为基础，对编码该蛋白的基因进行有目的的设计改造，以 现有蛋白质或制造 的蛋白质。
了解蛋白质结构和功能的关系
获得大量的改造后的蛋白质
生产出符合人们生活需要的蛋白质
思考：为什么蛋白质工程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（改造基因需要利用基因工程技术）可以间接改造蛋白质；③基因可以遗传，蛋白质无法遗传。
①能更 地利用自然界中存在的蛋白质。②能在分子水平上对蛋白质进行再 ，进而创造出自然界中 的蛋白质。
基因工程的不足①原则上只能生产自然界中已经 的蛋白质。②生产的蛋白质不一定符合人们生产和生活的 。
水蛭素第47位天冬酰胺 赖氨酸或精氨酸―→抗凝血效率可 4倍。
实例——提高水蛭素的抗凝血效率
（1）GenBank生物大分子数据库①序列文件的基本单位是 ，包括核苷酸 和注释两部分。②GenPept是由GenBank中的核酸序列翻译而得到的 序列数据库。（2）Entrez数据库查询系统是一个将核酸、蛋白质序列和 、蛋白质 数据库整合在一起的综合数据库查询系统。
蛋白质工程首先要获取基因和蛋白质的结构数据
（1）以据氨基酸的性质和特点，制造全新蛋白质（到目前还没有成功的例子）
（2）改变蛋白质分子中某一个多肽链片段或一个特定的结构域
（3）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（实践中运用的最多）
一级结构 二级结构 三级结构 四级结构
（1）基因的体外定向突变①适用对象：掌握了基本 的蛋白质。②类型
通过基因改造生产目标蛋白质
定点诱变法的过程示意图
3.基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心技术之一，试从以下各项分析此技术。
DNA聚合酶和DNA连接酶
掌握了蛋白质的基本结构信息
（2）非定点诱变技术①适用对象：不能预先确定 的蛋白质。②缺点：目的性和 不够强。③优点：突变位点 ，有时会产生意想不到的改造效果。
蛋白质工程的设计思路和应用
天然蛋白质易形成二聚体或六聚体
实例1. 研发速效胰岛素类似物
阻碍胰岛素从注射部位进入血液，延缓了降血糖作用
实例2. 延长干扰素体外保存时间
将小鼠编码抗体可变区的基因片段与人编码抗体恒定区的基因片段拼接在一起，利用基因载体导入骨髓瘤细胞，成功获得人鼠嵌合抗体，降低了抗体诱发免疫反应的强度。目前，已有多种嵌合抗体用于临床治疗。
实例3.制备人鼠嵌合抗体
蛋白质工程的设计思路与应用
（1）蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质（　　）（2）对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的（　　）（3）定点诱变技术可用于各种蛋白质的改造（　　）（4）热稳定的蛋白质一般都具有抗有机溶剂和极端pH的能力（　　）
对照右面蛋白质工程的基本过程，分析回答问题：1.基因工程合成的蛋白质有哪些不足？原则上只能生产自然界中已经存在的蛋白质。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。
2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可能会遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，但被改造过的蛋白质分子也是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
4.非定点诱变技术的适用对象和特点是什么？
（1）适用对象：对于不能预先确定诱变位点的蛋白质，可采用非定点诱变技术来进行蛋白质改造。（2）特点：非定点诱变突变位点多，有时会产生意想不到的改造效果。
5.某种微生物合成的一种蛋白酶与人体消化液中某种蛋白酶的结构和功能很相似，只是前者热稳定性较差，进入人体后容易失效。尝试根据本节课所学知识提出改造该种微生物蛋白酶的思路。
（1）思路一：向该蛋白酶中引入二硫键。（2）思路二：将该蛋白酶中的天冬酰胺和谷氨酰胺残基转换为其他合适的氨基酸残基。
——蛋白质工程与基因工程的区别与联系
1.科学家将β-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素分子上的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了β-干扰素的抗病毒活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为A.蛋白质工程 B.基因工程C.基因突变 D.细胞工程
2.中华鲟是地球上最古老的脊椎动物之一，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。以下说法错误的是A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质是通过改造基因结构来实现的C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质