【精品】人教版高中生物选修三专题蛋白质工程的崛起（共18张PPT）精品ppt课件.ppt

人教版高中生物选修三专题蛋白质工程的崛起（共18张PPT）一、蛋白质工程的概念一、蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规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，通过律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰基因修饰或或基因合成基因合成，对现有蛋白质进行对现有蛋白质进行改造改造，或制造一种新蛋白质或制造一种新蛋白质，以满足人类，以满足人类的生产和生活的需求的生产和生活的需求。蛋白质工程是在基因工程的基础上，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的延伸出来的第二代基因工程第二代基因工程，是包含多，是包含多学科的综合科技工程领域。学科的综合科技工程领域。10/31/2022该资料由764723079友情提供2、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的 生产生产符合人类符合人类生产和生活的生产和生活的需要需要的的 。二、蛋白质工程崛起的缘由二、蛋白质工程崛起的缘由1、基因工程的不足、基因工程的不足 基因工程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产 的的蛋白质。蛋白质。这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，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它们的结构和功能符合特定物种 的需要，却的需要，却不不一定完全符合一定完全符合人类的人类的 的需要。的需要。蛋白质蛋白质生存生存自然界已存在的自然界已存在的生产和生活生产和生活10/31/2022该资料由764723079友情提供满足人类满足人类生产和生生产和生活的需要活的需要实例：实例：改造改造干扰素干扰素（第（第17位为位为半胱氨酸半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素干扰素（第（第17位为位为丝氨酸丝氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（第（第352位为位为苏氨酸苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（第（第104位为位为天冬酰胺天冬酰胺）改造改造改造改造天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（第（第352位为位为异亮氨酸异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（第（第104位为位为异亮氨酸异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍10/31/2022该资料由764723079友情提供2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质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？分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：白质改造，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）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，而且改造过的蛋造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易）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。操作，难度要小得多。旁栏思考题旁栏思考题 10/31/2022该资料由764723079友情提供三、蛋白质工程的基本原理三、蛋白质工程的基本原理1、目标：目标：根据人们对蛋白质根据人们对蛋白质 的特定需的特定需求，对蛋白质的求，对蛋白质的 进行分子设计。进行分子设计。2、原理：原理：改造基因（基因改造基因（基因 或基因或基因 ）。3、基本基本途径：途径：预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计设计 推推测应测应有的有的 序列序列找到找到对应对应的的 序列。序列。功能功能结构结构修饰修饰合成合成预期的蛋白质结构预期的蛋白质结构氨基酸氨基酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸10/31/2022该资料由764723079友情提供蛋白质工程的流程蛋白质工程的流程基因基因DNA氨基酸序氨基酸序列多肽链列多肽链 蛋白质蛋白质 三维结构三维结构预期功能预期功能生物功能生物功能mRNA转录转录翻译翻译折叠折叠DNA合成合成分子设计分子设计天然蛋白质合成的过程：天然蛋白质合成的过程：基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽基因表达（转录和翻译）形成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链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测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相应的脱氧核苷酸序列应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列蛋白质工程的基本途径：蛋白质工程的基本途径：10/31/2022该资料由764723079友情提供 异想天开异想天开 能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？白质食品呢？理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。主理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。心的。10/31/2022该资料由764723079友情提供四、蛋白质工程的进展与前景四、蛋白质工程的进展与前景1、科学家通过对胰岛素的改造，使其成为、科学家通过对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。速效型药品。2、改造酶结构，提高酶的热稳定性和催化、改造酶结构，提高酶的热稳定性和催化活性。活性。3、生物制药、生物制药人人鼠嵌合抗体。鼠嵌合抗体。4、蛋白质工程用于微电子方面。、蛋白质工程用于微电子方面。10/31/2022该资料由764723079友情提供蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。蛋白蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的高级结构，而科学家目前对大多数依赖于正确的高级结构，而科学家目前对大多数蛋白质的高级结构了解很少。蛋白质的高级结构了解很少。10/31/2022该资料由764723079友情提供10/31/2022该资料由764723079友情提供B例例例例1 1B例例例例2 210/31/2022该资料由764723079友情提供C例例例例3 310/31/2022该资料由764723079友情提供 蛋白质工程的基本流程正确的是蛋白质工程的基本流程正确的是 蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计 DNA合成合成 预期蛋白质功能预期蛋白质功能 根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A B C D例例例例4 410/31/2022该资料由764723079友情提供 关于蛋白质工程的进展和应用，下列关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是说法不正确的是 A科学家通过对胰岛素的改造，已使科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品其成为速效药品 B生物和材料科学家正积极探索将蛋生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面白质工程应用于微电子方面 C蛋白质工程技术已经非常成熟，目蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用前正被大力推广应用 D蛋白质工程是一项难度很大的工程，蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多目前成功的例子不多C例例例例5 510/31/2022该资料由764723079友情提供 (1)饲饲料料加加工工过过程程温温度度较较高高，要要求求植植酸酸酶酶具具有有较较好好的的高高温温稳稳定定性性。利利用用蛋蛋白白质质工工程程技技术术对对其其进进行行改改造造时时，首首先先必必须须了了解解植植酸酸酶酶的的 ，然然后后改改变变植植酸酸酶酶的的_，从而得到新的植酸，从而得到新的植酸酶酶。(2)培培育育转转植植酸酸酶酶基基因因的的大大豆豆，可可提提高高其其作作为为饲饲料料原原料料时时磷磷的的利利用用率率。将将植植酸酸酶酶基基因因导导入入大大豆豆细细胞胞常常用用的的方方法法是是_。请请简简述述获获得得转转基基因因植植株株的的完整完整过过程：程：分子分子结结构及构及预预期功能期功能基因基因农农杆菌杆菌转转化法化法首首先先将将目目的的基基因因与与质质粒粒组组合合，构构建建基基因因表表达达载载体体，将将含含目目的的基基因因的的表表达达载载体体导导入入植植物物细细胞胞，通通过过植植物物组组织织培培养养获获得表得表现现新性状的植物新性状的植物例例例例6 610/31/2022该资料由764723079友情提供(3)为为了了提提高高猪猪对对饲饲料料中中磷磷的的利利用用率率，科科学学家家将将带带有有植植酸酸酶酶基基因因的的重重组组质质粒粒通通过过 转转入入猪猪的的受受精精卵卵中中。该该受受精精卵卵培培养养至至一一定定时时期期可可通通过过_方方法法，从从而而一一次次得得到到多个多个转转基因猪个体。基因猪个体。(4)若若这这些些转转基基因因动动、植植物物进进入入生生态态环环境境中中，对对生生态态环环境境有何影响？有何影响？显显微注射法微注射法胚胎分割胚胎分割转转基基因因生生物物及及其其产产品品对对生生物物多多样样性性、生生态态环环境境可可能能产产生生的的影影响响主主要要表表现现在在以以下下几几个个方方面面：转转基基因因生生物物打打破破了了物物种种的的原原有有界界限限，改改变变了了物物质质循循环环和和能能量量流流动动，对对生生态态系系统统的的稳稳定定性性造造成成破破坏坏；重重组组DNA与与微微生生物物杂杂交交，可可能能出出现现对对动动、植植物物和和人人类类有害的病原微生物有害的病原微生物.10/31/2022该资料由764723079友情提供