生物《蛋白质工程的崛起》.ppt

1、从预期的蛋白质功能出发 2、设计预期的蛋白质结构 3、推测应有的氨基酸序列 4、找到相应的脱氧核苷酸序列（基因） * * 新课标人教版课件系列 《高中生物》 选修3 1.４《蛋白质工程的崛起》 专题１《基因工程》 教学目标 知识与能力 1举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2、简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。 3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。 [教学重点和难点] 1、教学重点 （1）为什么要开展蛋白质工程的研究？ （2）蛋白质工程的原理 2、教学难点 蛋白质工程的原理 一、蛋白质工程崛起的缘由 二、蛋白质工程的基本原理 三、蛋白质工程的进展和前景 思考：如果想让某一个生物的性状在另外一个生物的身上表达，常用的方法有哪些？ 1、在种内可以用什么方法？ 杂交育种 2、在种间可以用什么方法？ 基因工程育种 一、蛋白质工程崛起的缘由 基因工程的实质： 将一种生物的???? ????? 转移到另一种生物体内，后者产生它本不能产的??????? ，进而表现出? ? 。 基因 蛋白质 新的性状 试回顾总结基因工程的丰硕成果 植物方面 提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质 动物方面 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体 研制药物 基因治疗 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 这些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。 基因工程的局限性： 例如： 干扰素是由动物体内的效应T细胞产生的一种糖蛋白，几乎能抵抗所有病毒引起的感染。同时，在治疗癌症方面也有十分可观的疗效。但是，干扰素在体外保存相当困难。 如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，在-70oC的条件下，可以保存半年。 玉米中赖氨酸的含量比较低。 赖氨酸的合成机理： 天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶 前体物质 赖氨酸 负反馈调节 天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺） 改造 天冬氨酸激酶 （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸） 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。 目前科学家尝试通过对蛋白质结构的改造，来延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等，取得了一定的进展。 延长干扰素的体外保存时间 提高玉米中赖氨酸的含量 提高工业生产中蛋白质类酶的稳定性 这些在科学研究和工业生产中亟待解决的难题均无法通过基因工程来完成。于是新一轮的探索拉开了序幕，人们开始着眼于对现有蛋白质的改造，以及制造目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。就这样，蛋白质工程应运而生，并迅速崛起。 二、蛋白质工程的基本原理 1、基因工程的基本原理 中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图 ： 结论： 蛋白质的功能是由蛋白质的_____决定的，蛋白质的结构是由_____________决定的。 结构 DNA（基因） 2、蛋白质工程的目标： 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的分子结构进行分子设计。 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？为什么？ 需要通过对基因的操作来实现。 3、蛋白质工程流程 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 找到相应的脱氧核苷酸序列（基因） 讨论： 某多肽链的一段氨基酸序列是： ……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-…… 丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC （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。 （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（DNA）？ 可以通过人工合成的方法获取或基因的定点诱变技术来改变。 基因会发生突变，突变可以自发，也可以诱发，这是每个稍有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家M·史密斯（1932－2000）发明定点突变法之前，突变株的产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变，突变株必须在生物性状上有