《高二生物苏教版选修3课件 1.3 蛋白质工程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二生物苏教版选修3课件 1.3 蛋白质工程（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三节 蛋白质工程 三节 蛋白质工程 首 页 础知识 点难点 堂练习 情境导入 课程目标 胰岛素空间 结构示意图 胰岛素制剂现已广泛应用于临床 , 用于治疗糖尿病。但是天然胰岛素制剂在储存中容易形成二聚体和六聚体 , 增加了胰岛素从注射部位进入血液的时间 , 从而延缓了胰岛素制剂的降血糖作用 , 也增加了抗原性 , 降低了药效。研究表明 , 这是由于胰岛素 肽链上的第 23 和第 28 个氨基酸的结构造成的。如何解决这一问题呢 ? 科学家想到了可以利用蛋白质工程技术改变这些氨基酸 , 降低其聚合作用 , 使胰岛素快速起作用。那么 ,什么是蛋白质工程呢 ? 1 . 简述蛋白质工程的基本原理。 2
2、. 举例说出蛋白质 工程的应用和发展。 三节 蛋白质工程 础知识 首 页 点难点 堂练习 一 二 一、蛋白质工程的概述 1 . 概念 蛋白质工程是指通过物理化学与 生物化学 等技术了解蛋白质的 结构与功能 , 并借助计算机辅助设计、基因定点 诱变 和 重组 技术改造基因 ,以定向改造 天然蛋白质 , 甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。 2 . 一般步骤 先根据新蛋白质 预期功能 设计相关蛋白质结构 , 进而设计对应的 氨基酸序列 , 在此基础上合成可产生新蛋白质的相关 脱氧核苷酸序列 ( 基因 ), 再利用基因工程技术合成新的蛋白质。因此 , 基因工程是蛋白质工程的关键技术。蛋白质工程又被称
3、为 第二代基因工程 。 三节 蛋白质工程 础知识 首 页 点难点 堂练习 一 二 3 . 对蛋白质进行的改造大改 : 根据 氨基酸 的性质和特点 , 设计并制造出自然界不存在的 全新蛋白质中改 : 改变蛋白质分子中某一个多肽链片段或一个特定的结构小改 : 通过基因工程中的 定点诱变 技术 , 有目的地改造蛋白质分子中某 活性部位 的一个或几个氨基酸残基 , 以改善蛋白质的性质和功能4 . 改变蛋白质结构的核心技术之一 : 基因的 定点诱变 技术。 5 . 基因定点诱变技术的常用操作方法之一 : 技术。 6 . 对于已知空间结构的蛋白质 , 可以采用 定点诱变 技术在蛋白质肽链中引入替代氨基酸
4、, 从而改变其结构 , 有目的地改造蛋白质的功能。对不能预先确定诱变位点的蛋白质 , 可采用 非定点诱变 技术来进行改造。 三节 蛋白质工程 础知识 首 页 点难点 堂练习 一 二 自主思考 我国和美国、日本、英国等高新科技较为发达的国家共同实现了伟大的人类蛋白质组计划 , 我国大约承担了其中 16% 的任务 , 这是中华民族的骄傲。据科学家讲 , 该计划的重要意义之一是从蛋白质水平为人类疾病诊断和制药作出新的贡献。你能说说理由吗 ? 提示 : 依据人类基因组计划的核心内容 测定人类基因内的碱基序列 , 可知蛋白质组计划的核心就是测定人体蛋白质内的氨基酸序列 , 所以 , 该计划可从蛋白质分子
5、水平对一些疾病作出更准确的诊断 , 也可为生产一些蛋白质类药物或其他药物提供更准确、更直接的依据。 三节 蛋白质工程 础知识 首 页 点难点 堂练习 一 二 二、蛋白质工程的应用 1 . 应用领域 : 工业、 农业 、医药和 环境保护 等方面。 ( 1 ) 可通过改造 酶的结构 , 有目的地提高酶的热稳定性。 ( 2 ) 生物工程制药领域 , 可人工合成或改造 抗体 , 使之对某些肿瘤细胞具有特异的识别能力和杀伤力。 自主思考 酵母菌的丙糖磷酸异构酶上有两个天门冬酰胺 ,在分别转变为苏氨酸和异亮氨酸后 , 酶的热稳定性提高了将近 50% 。试想 ,在用苏氨酸和异亮氨酸替换丙糖磷酸异构酶中的两个
6、天门冬酰胺之前 , 要做的最重要的工作是什么 ? 提示 : 因为蛋白质中 氨基酸的排列顺序 , 从根本上讲是由相应基因中的碱基顺序所决定的 , 故在氨基酸替换之前 , 要做的最重要的工作就是根据苏氨酸和异亮氨酸的密码子 , 对丙糖磷酸异构酶的基因进行再设计和改造。 三节 蛋白质工程 础知识 首 页 点难点 堂练习 一 二 2 . 实例 ( 1 ) 酵母菌丙糖磷酸异构酶替换两个天冬酰胺 , 酶热稳定性提高约 50% 。 ( 2 ) 蛋白质分子中引入 二硫键 可显著提高蛋白质的热稳定性。 ( 3 ) 鼠源杂交瘤抗体改造后生产出效果良好的 鼠 人嵌合抗体 。 ( 4 ) t 子中天冬酰胺替换为谷氨酰
7、胺后 , t 血液循环中停留时间延长。 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 蛋白质工程与基因工程的比较 问题 导引 对蛋白质进行改造时 , 能直接对现有的天然蛋白质进行改造吗 ? 提示 : 不能。如果直接改造蛋白质 , 其性状是无法遗传的 , 另外对基因改造比对蛋白质直接改造更容易操作。 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 名师精讲 1 . 异同点 蛋白质工程 基因工程 操作环境 生物体外 生物体外 操作起点 预期蛋白质的功能 获取目的基因 实质 定向改造和生产人类所需要的蛋白质 定向改造生物的遗传特性 , 以获得人类所需的生
8、物类型或产品 操作对象 基因 操作程序 确定蛋白质功能 设计预期蛋白质结构 推测氨基酸序列 找到相应的脱氧核苷酸序列 人工合成或修饰目的基因 合成具有相应生物功能的蛋白质 获取目的基因 构建表达载体 导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 应 用 主要集中在对现有蛋白质进行改造 已被广泛应用 , 转基因植物的推广与应用已带来巨大的社会效益和经济效益 结果 可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 2 . 联系 ( 1 ) 蛋白质工程是在基因工程基础上 , 延伸出的第二代基因工程。 ( 2 ) 基因工程中所利用的某些酶
9、需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。 特别提醒 基因 工程没有产生新基因 ,只相当于人工基因重组。 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 【例题 1 】 基因工程与蛋白质工程的区别是 ( ) A. 基因工程需对基因进行分子水平操作 , 蛋白质工程不对基因进行操作 B. 基因工程合成的是天然存在的蛋白质 , 蛋白质工程合成的可以是自然界不存在的蛋白质 C. 基因工程是分子水平操作 , 蛋白质工程是细胞水平 ( 或性状水平 ) 操作 D. 基因工程完全不同于蛋白质工程 解析 : 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。蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改
10、造设计 , 通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成 , 从而对现有蛋白质 进行改造 , 或制造一种新的蛋白质 , 以满足人类生产和生活需求。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内并使之表达 , 体现人类所需的性状 , 或者获取所需的产品。因此 ,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 答案 : B 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 酶工程和蛋白质工程的区别与联系 问题导引 酶的化学本质是什么 ? 全是蛋白质吗 ? 提示 : 绝大多数酶是蛋白质 , 少数酶是 R 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 名师精讲
11、 1 . 酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用 , 借助工程学的手段 , 应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说 ,酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。 2 . 酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂 , 而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构 , 然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此 ,酶工程的重点在于对已存在的酶的合理充分利用 , 而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 【例题 2 】 某种微生物合成的蛋
12、白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似 , 只是热稳定性较差 , 进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂 , 临床治疗人的食物消化不良 , 其最佳方案是 ( ) A. 对此酶中的少数氨基酸进行替换 , 以改善其功能 B. 将此酶与人蛋白酶进行拼接 , 形成新的蛋白酶 C. 重新设计与创造一种全新的蛋白酶 D. 减少此酶在片剂中的含量 解析 : 要想使蛋白酶的热稳定性有所提高 , 就要改变蛋白质的结构 , 一般是对蛋白质中的少数氨基酸进行替换。 答案 : A 三节 蛋白质工程 点难点 首 页 础知识 堂练习 探究点一 探究点二 判断正误 ( 正确的画 “ ” , 错误的画 “ ” ) 。 1 . 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。( ) 提示 : 2 . 蛋白质工程是对蛋白质的氨基酸或蛋白质的空间结构进行操作 , 来改造蛋白质的技术。 ( ) 提示 : 蛋白质工 程是通过基因修饰或基因合成 , 对现有蛋白质进行改造。 3 . 蛋白质工程的流程是预期蛋白质功能 设计预期蛋白质结构 找到对应的基因 推测应有的氨基酸序列。 ( ) 提示 : 蛋白质工程的流程是预期蛋白质功能 设计预期蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到对应的基因。 三节
