《新教材适用2023_2024学年高中生物第3章基因工程第4节蛋白质工程的原理和应用课件新人教版选择性必修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材适用2023_2024学年高中生物第3章基因工程第4节蛋白质工程的原理和应用课件新人教版选择性必修3（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3章基因工程章基因工程第4节蛋白质工程的原理和应用 1说出蛋白质工程崛起的缘由。说出蛋白质工程崛起的缘由。2概述蛋白质工程的基本原理。概述蛋白质工程的基本原理。3举举例例说说明明依依据据人人类类需需要要对对原原有有蛋蛋白白质质结结构构进进行行基基因因改改造造、生生产产目标蛋白的过程。目标蛋白的过程。1科科学学思思维维尝尝试试通通过过蛋蛋白白质质工工程程技技术术，根根据据人人类类需需要要的的蛋蛋白白质质结构，设计或改造某一蛋白质的设计流程。结构，设计或改造某一蛋白质的设计流程。2社会责任社会责任尝试运用逆向思维分析和解决问题。尝试运用逆向思维分析和解决问题。知识点一知识点一课堂达标课堂达标巩
2、固训练巩固训练指点迷津指点迷津拨云见日拨云见日知识点二知识点二知识点一蛋白质工程的原理知识点一蛋白质工程的原理 基础知识基础知识双基夯实双基夯实一、蛋白质工程一、蛋白质工程1概念概念(1)基础：蛋白质分子的基础：蛋白质分子的_及其与及其与_的关系。的关系。(2)手手段段：通通过过_或或_，对对现现有有蛋蛋白白质质进进行行改改造造，或制造一种新的蛋白质。或制造一种新的蛋白质。(3)目的：获得满足人类的生产和生活需求的目的：获得满足人类的生产和生活需求的_。2理理论论和和技技术术条条件件：_、_以以及及_技技术的迅猛发展。术的迅猛发展。结构规律结构规律 生物功能生物功能 基因改造基因改造 基因合成
3、基因合成 蛋白质蛋白质 分子生物学分子生物学 晶体学晶体学 计算机计算机 二、蛋白质工程崛起的缘由二、蛋白质工程崛起的缘由1基基因因工工程程的的实实质质：将将一一种种生生物物的的_转转移移到到另另一一种种生生物物体体内内，后者可以产生它本不能产生的后者可以产生它本不能产生的_，进而表现出，进而表现出_。2基基因因工工程程的的不不足足：基基因因工工程程在在原原则则上上只只能能产产生生自自然然界界中中_的蛋白质。的蛋白质。3天天然然蛋蛋白白质质的的不不足足：天天然然蛋蛋白白质质的的结结构构和和功功能能符符合合_生存的需要，却不一定完全符合生存的需要，却不一定完全符合_的需要。的需要。4实实例例：玉
4、玉米米中中赖赖氨氨酸酸的的含含量量比比较较低低，赖赖氨氨酸酸合合成成中中两两种种酶酶的的_被被替替换换，就就可可以以使使玉玉米米叶叶片片和和种种子子中中游游离离赖赖氨氨酸酸分分别别提提高高5倍倍和和2倍。倍。基因基因 蛋白质蛋白质 新的性状新的性状 已存在已存在 特定物种特定物种 人类生产和生活人类生产和生活 氨基酸氨基酸 三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理1目目标标：根根据据人人们们对对_功功能能的的特特定定需需求求，对对蛋蛋白白质质的的结结构构进行设计改造。进行设计改造。2方法：方法：_或或_。3流流程程：预预期期蛋蛋白白质质功功能能设设计计预预期期的的_推推测测应应有有的的
5、_序序列列找找到到相相对对应应的的_序序列列(基基因因)或或合合成成新新的的_获得所需要的蛋白质。获得所需要的蛋白质。蛋白质蛋白质 改造基因改造基因 合成基因合成基因 蛋白质结构蛋白质结构 氨基酸氨基酸 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 基因基因 活活|学学|巧巧|练练1.蛋蛋白白质质工工程程是是在在分分子子水水平平上上对对蛋蛋白白质质分分子子直直接接进进行行操操作作，定定向向改改变分子的结构。变分子的结构。()2蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。()3实实施施蛋蛋白白质质工工程程的的前前提提条条件件是是了了解解蛋蛋白白质质结结构构和和功功能能
6、的的关关系系。()4基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。()合合|作作|探探|究究1.为为什什么么蛋蛋白白质质工工程程不不是是直直接接改改造造蛋蛋白白质质而而是是通通过过基基因因改改造造和和基基因因合成来完成？合成来完成？提提示示：任任何何一一种种天天然然蛋蛋白白质质都都是是由由基基因因编编码码的的，改改造造了了基基因因即即对对蛋蛋白白质质进进行行了了改改造造，而而且且改改造造过过的的蛋蛋白白质质可可以以遗遗传传下下去去。如如果果对对蛋蛋白白质质直直接接改改造造，即即使使改改造造成成功功，被被改改造造的的蛋蛋白白质质也也是是无无法法遗遗传传下下去
7、去的的。对对基因进行改造比对蛋白质进行直接改造容易操作，难度小得多。基因进行改造比对蛋白质进行直接改造容易操作，难度小得多。2蛋白质工程的操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？蛋白质工程的操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？提提示示：基基因因工工程程操操作作程程序序的的基基本本思思路路遵遵循循中中心心法法则则，从从DNA mRNA 多多肽肽折折叠叠产产生生蛋蛋白白质质，基基本本上上是是生生产产出出自自然然界界中中已已有有的的蛋蛋白白质质。蛋蛋白白质质工工程程是是按按照照相相反反的的思思路路进进行行的的，确确定定蛋蛋白白质质的的功功能能蛋蛋白白质质应应有有的的高高级级结结构构蛋蛋白白质质具
8、具备备的的折折叠叠状状态态应应有有的的氨氨基基酸酸序序列列基基因因中中的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质。的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质。课内探究课内探究名师点睛名师点睛1对蛋白质工程的对蛋白质工程的2点说明点说明(1)改改造造对对象象：通通过过改改造造控控制制蛋蛋白白质质合合成成的的基基因因的的结结构构来来改改造造某某种种蛋蛋白质的结构。白质的结构。任任何何一一种种天天然然蛋蛋白白质质都都是是由由基基因因编编码码的的，改改造造了了基基因因即即对对蛋蛋白白质质进进行行了了改改造造，而而且且可可以以遗遗传传下下去去。如如果果对对蛋蛋白白质质直直接接改改造造，即即使使改改造造成成功
9、，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。对对基基因因进进行行改改造造比比对对蛋蛋白白质质直直接接进进行行改改造造要要容容易易操操作作，难难度度要要小小得多。得多。(2)蛋蛋白白质质工工程程中中经经过过处处理理得得到到的的新新基基因因与与基基因因突突变变得得到到的的新新基基因因有有较较大大差差别别：基基因因突突变变的的新新基基因因中中含含有有不不编编码码蛋蛋白白质质的的序序列列，而而蛋蛋白白质质工工程中经处理得到的新基因则没有。程中经处理得到的新基因则没有。2蛋白质工程的基本流程蛋白质工程的基本流程 科科学学家家为为提提高高玉玉米米中中赖赖氨氨酸酸含含量量，
10、计计划划将将天天冬冬氨氨酸酸激激酶酶的的第第352位位的的苏苏氨氨酸酸变变成成异异亮亮氨氨酸酸，将将二二氢氢吡吡啶啶二二羧羧酸酸合合成成酶酶中中第第104位位的的氨氨基基酸酸由由天天冬冬酰酰胺胺变变成成异异亮亮氨氨酸酸，就就可可以以使使玉玉米米叶叶片片和和种种子子中中的的游游离离赖赖氨氨酸酸的的含含量量分分别别提提高高5倍倍和和2倍倍。下下列列对对蛋蛋白白质质的的改改造造，操操作作正正确确的的是是()A直接通过分子水平改造蛋白质直接通过分子水平改造蛋白质B直接改造相应的直接改造相应的mRNAC对相应的基因进行操作对相应的基因进行操作D重新合成新的基因重新合成新的基因典例典例1C 解解析析：蛋蛋
11、白白质质工工程程的的目目的的是是对对蛋蛋白白质质进进行行改改造造，从从而而使使蛋蛋白白质质功功能能可可以以满满足足人人们们的的需需求求。蛋蛋白白质质行行使使功功能能与与其其高高级级结结构构密密切切相相关关，而而蛋蛋白白质质高高级级结结构构又又非非常常复复杂杂，所所以以直直接接对对蛋蛋白白质质进进行行改改造造非非常常困困难难，而而蛋蛋白白质质是是由由基基因因控控制制合合成成的的，对对基基因因进进行行操操作作却却容容易易得得多多。另另外外，通通过过改改造造基基因因而而改改造造蛋蛋白白质质可可以以遗遗传传，而而对对蛋蛋白白质质直直接接改改造造，即即使使成成功功也也不不能能遗遗传。传。葡葡萄萄糖糖异异
12、构构酶酶(GI)在在工工业业上上应应用用广广泛泛，为为提提高高其其热热稳稳定定性性，科科学学家家对对GI基基因因进进行行体体外外定定点点诱诱变变，以以脯脯氨氨酸酸(Pro138)替替代代甘甘氨氨酸酸(Gly138)，含含突突变变体体的的重重组组质质粒粒在在大大肠肠杆杆菌菌中中表表达达，结结果果最最适适反反应温度提高应温度提高1012。这属于生物工程中的。这属于生物工程中的()A基因工程基因工程B蛋白质工程蛋白质工程C发酵工程发酵工程 D酶工程酶工程解解析析：题题中中是是对对基基因因进进行行改改造造，以以实实现现对对现现有有蛋蛋白白质质的的改改造造，属属于于蛋白质工程。蛋白质工程。变式变式训练训
13、练B 知识点二蛋白质工程的应用知识点二蛋白质工程的应用 基础知识基础知识双基夯实双基夯实1在医药工业方面的应用在医药工业方面的应用(1)研研发发速速效效胰胰岛岛素素类类似似物物：科科学学家家通通过过改改造造_使使B28位位脯脯氨氨酸酸替替换换为为天天冬冬氨氨酸酸或或者者将将它它与与B29位位的的赖赖氨氨酸酸交交换换位位置置，从从而而有有效效抑制了抑制了_，研发出速效胰岛素类似物。，研发出速效胰岛素类似物。(2)提提高高干干扰扰素素的的保保存存期期：将将干干扰扰素素分分子子上上的的一一个个_变变成成_，提高了干扰素的保存时间。，提高了干扰素的保存时间。(3)改改造造抗抗体体：将将小小鼠鼠单单克克
14、隆隆抗抗体体上上_“嫁嫁接接”到到人人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。胰岛素基因胰岛素基因 胰岛素的聚合胰岛素的聚合 半胱氨酸半胱氨酸 丝氨酸丝氨酸 结合抗原的区域结合抗原的区域 2在其他工业和农业方面的应用在其他工业和农业方面的应用(1)改改进进酶酶的的性性能能或或开开发发新新的的工工业业用用酶酶：利利用用蛋蛋白白质质工工程程获获得得蛋蛋白白酶酶的多种的多种_。(2)改改造造某某些些重重要要的的酶酶：利利用用蛋蛋白白质质工工程程改改造造参参与与_的酶，以提高植物光合作用的效率。的酶，以提高植物光合作用的效率。突变体突变体 调控光合作用调控光合作
15、用 合合|作作|探探|究究利用蛋白质工程可以提高玉米赖氨酸含量，改造途径如下：利用蛋白质工程可以提高玉米赖氨酸含量，改造途径如下：结果：改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高结果：改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和倍和2倍。倍。(1)结合上述资料，可以通过何种途径提高玉米中的赖氨酸含量？结合上述资料，可以通过何种途径提高玉米中的赖氨酸含量？提示：提示：改变赖氨酸合成途径中关键酶的活性，来提高赖氨酸的含量。改变赖氨酸合成途径中关键酶的活性，来提高赖氨酸的含量。(2)为为什什么么改改变变一一个个氨氨基基酸酸就就可可以以改改变变蛋蛋白白质质的的稳稳定定性性甚甚至至某某种种蛋蛋白
16、白质酶的活性？质酶的活性？提提示示：蛋蛋白白质质的的结结构构是是由由其其氨氨基基酸酸组组成成决决定定的的，个个别别氨氨基基酸酸的的改改变变就会导致其结构的改变，从而影响到其性质和功能。就会导致其结构的改变，从而影响到其性质和功能。课内探究课内探究名师点睛名师点睛 新新冠冠病病毒毒的的表表面面刺刺突突蛋蛋白白(S蛋蛋白白)的的受受体体结结合合域域(RBD)与与人人体体细细胞胞表表面面的的ACE2受受体体相相互互作作用用感感染染细细胞胞。科科学学家家设设计计了了一一种种自自然然界界中中不不存存在在的的蛋蛋白白质质LCB1，可可与与S蛋蛋白白RBD紧紧密密结结合合，以以干干扰扰新新冠冠病病毒毒的感染。下列说法不合理的是的感染。下列说法不合理的是()ALCB1的作用机理与的作用机理与S蛋白的抗体类似蛋白的抗体类似BLCB1可依据可依据S蛋白的蛋白的RBD结构进行设计结构进行设计CLCB1是通过细胞中原有基因表达产生的是通过细胞中原有基因表达产生的D可用蛋白质工程进行可用蛋白质工程进行LCB1的设计和生产的设计和生产典例典例2C 解解析析：S蛋蛋白白的的抗抗体体能能与与S蛋蛋白白RBD特特异异性
