高二生物苏教版选修3课件1.3 蛋白质工程
高二生物选修三蛋白质工程的崛起
高二生物选修三蛋白质工程的崛起1.请回答以下关于基因工程和蛋白质工程的效果：(1) 获取真核细胞内目的基因的途径主要有________________________________，目的基因进入受体细胞需求__________的协助。
(2) 基因工程的中心步骤是________________，此进程用到的工具酶是____________。
(3)为取得能少量发生人搅扰素的转基因牛，经常采用的受体细胞是________，将目的基因导入此受体细胞常用的方法是________________。
(4) 蛋白质工程是指以分子生物学相关实际为基础，经过基因修饰或基因分解，对________停止改造，或制造一种________的技术。
在该工程中，惹起蛋白质空间结构改动的缘由是组成该蛋白质肽链的________序列发作了改动。
2.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才干进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果遭到影响。
下面是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的消费进程，请据图回答下面有关效果：(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________。
(2)经过人工分解DNA构成的新基因应与________结合后转移到________________中才干失掉准确表达。
(3)假定要应用大肠杆菌消费速效胰岛素，需用到的生物工程有________、________和发酵工程。
(4)图解中重新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思绪是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3.迷信家将植物体内的可以分解胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。
1.3蛋白质工程 教案(苏教版选修3)
第三节蛋白质工程●课标要求简述蛋白质工程。
●课标解读1．简述蛋白质工程的概念和原理。
2．说明蛋白质工程和基因工程的区别与联系。
3．举例说明蛋白质工程的应用和发展。
●教学地位蛋白质工程是基因工程的延伸，又称为第二代基因工程，是按照人们的需要，利用基因工程的原理对蛋白质进行改造。
目前蛋白质工程还有许多理论和技术问题等待解决，成功的实例还不多，但发展前景广阔。
在高考中考到的次数还不多，常在考查基因工程的非选择题中有一问涉及蛋白质工程。
●教法指导1．结合过程图，让学生理解蛋白质工程的基本原理。
2．结合具体的应用实例，让学生理解蛋白质工程的应用。
●新课导入建议玉米的营养价值不如小麦，原因是玉米中必需氨基酸赖氨酸的含量比较低。
玉米中赖氨酸含量低的原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受到赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，会抑制两种酶的活性。
所以玉米中赖氨酸的含量很难提高，如果我们将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米种子中的赖氨酸含量提高2倍，那么怎样对这两种酶进行改造呢？这就要依靠蛋白质工程。
●教学流程设计课前自主探究：阅读教材P30～35有关知识，填充【课前自主导学】空白，完成思考交流1、2。
⇒步骤1：课程导入：建议用【新课导入建议】方法导入课题。
⇒步骤2：尝试作答【课前自主导学】部分的【正误判断】，检查自学效果。
⇒步骤3：教师结合教材P30图1－17和教材P31图1－18让学生理解蛋白质工程的原理，通过【课堂互动探究】探究1归纳总结，通过例1强化。
⇓步骤6：诵读【结论语句】，尝试构建最优知识网络图解，互评后参看【本课知识小结】的网络构建。
课下完成【当堂双基达标】。
⇐步骤5：通过教材中的实例让学生认识蛋白质工程的应用，认识蛋白质工程的意义。
⇐步骤4：引导学生讨论蛋白质工程和基因工程的区别与联系，通过【课堂互动探究】探究2的表格进行比较。
【高中生物】蛋白质工程的原理和应用课件+高二下学期人教版选择性必修3
结果 实质
可生产自然界没有的蛋白质
通过改造或合成基因来定向改造现有 蛋白质或制造新的蛋白质
生产自然界已有的蛋白质
将一种生物的基因转移到另一种生物 体内，后者可以产生它本不能产生的 蛋白质，进而表现出新的性状
联系
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； ②蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程的基本操作。
预期功能
设 计
推
改造或合成 目的基因
测
生物功能
行 使
蛋白质
折
（三维结构） 叠
翻
转
译 mRNA 录
查密码子表
设计
预期功能
蛋白质
结构
推测
氨基酸 推测
序列
mRNA
…
…
蛋白质工程的基本思路——中心法则的逆推
丙氨酸 色氨酸 赖氨酸 谷氨酸 苯丙 氨酸
密码子的简并性
蛋白质工程的基本思路——中心法则的逆推
氨基酸序列： ……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-谷氨酸-苯丙氨酸-…… 查密码子表
➢ 天然蛋白质的缺陷
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
➢ 实质
将一种生物的基因转移到另一种生物的体内，后者 可以产生它本不能产生的蛋白质 ，进而表现出新性状。
➢ 局限性 基因工程在原则上某只种能微生生产物合自成然的界蛋已白存酶在与人的体蛋消白化质液。中的蛋白
蛋白质工程vs基因工程
思考3：如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？
看
是否改造原有 是 基因工程
基
基因或合成新
因
的基因
高中生物 专题1 基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起课件高二选修3生物课件
―改―造→
二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
(改造后玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高 5 倍和 2 倍)
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二、蛋白质工程的基本原理(阅读教材 P26～P27) 1.蛋白质工程的目标 根据人们蛋对白_质__功__能_(_gō_n_gn_é_ng_) __的特定需求，对蛋白质的结构进行
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解析：选 B。选项 A 正确，将基因表达载体导入小鼠的受精卵 中常用显微注射法；选项 B 不正确，设计的引物应能与表达载 体两端的序列互补配对；选项 C 正确，蛋白质工程是指以分子 生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的 蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术；选项 D 正确， 通过蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质。
A．氨基酸的结构
B．蛋白质的空间结构
C．肽链的结构
D．基因的结构
解析：选 D。蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，
对蛋白质结构进行分子设计，但因为基因决定蛋白质，所以对
蛋白质的结构进行设计改造，归根到底还需对相应的基因进行
操作，按要求进行修饰、加工、改造，使之能控制合成人类需
要的蛋白质。
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3.基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期蛋的白_质__结__构_(_jié_g_òu_) →推测应有的氨基酸序列→找到相对应的__脱_氧__核_苷__酸__序_列__(x_ù_liè_)__ ___(基__因__)__。
三、蛋白质工程的进展和前景(阅读教材 P28) 1．前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有_体__积__小__、 ___耗__电__少_____和____效_率__高_____的特点。
高中生物专题一4蛋白质工程的崛起课件选修3高二选修3生物课件
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内容(nèiróng)总结
1.4蛋白质工程的崛起。（2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的。蛋白质工程的崛起主要是 工业生产和基础理论研究的需要。是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关。改造或制造新的蛋白质，满 足人类的。B．它们的结构和功能符合特定物种生存(shēngcún)的需要。C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有
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8、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（ ）A、
单倍C体育种 B、杂交育种
C、基因工程育种 D、多倍体育种
9、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有 人奶主要蛋白，以下有关该基因工程的叙述，错误的
是（ ）A
A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子 B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不 可缺少的 C、马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D、用同一种限制酶，分别(fēnbié)处理质粒和含目的基因 的 DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
蛋白质工程 的概念 (gōngchéng)
基础(jīchǔ):蛋白质的结构和功能
途径: 基因修饰或基因合成
目标: 改造或制造新的蛋白质，满足人类的
生产或生活的需要 蛋白质工程(gōngchéng)的实 是对编码蛋白质的基因进行改造
质：
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三.蛋白质工程(gōngchéng)的进展与前景
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（1）mRNA序列为：
GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
脱氧核苷酸序列：
CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）
（2）确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造(gǎizào)它，通 过人工合成的方法或从基因库中获取。
蛋白质工程的原理和应用课件高二下学期生物人教版选择性必修3
一.蛋白质工程 4.蛋白质工程的应用
2.其他工业方面 用于改进酶的性能或开发新的工业用酶，如利用蛋白质工程获得枯草 杆菌蛋白酶的突变体，筛选出符合工业化生产需求的突变体，提高该 酶的使用价值
3.农业方面 (1)科学家尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作 用的效率，增加粮食的产量
(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_相___反__的。
一.蛋白质工程 4.蛋白质工程的应用
1.医药工业方面
（1）研发速效胰岛素类似物 定点突变
天然蛋白质易形成 预期 二聚体或六聚体 功能
阻碍胰岛素从注射 部位进入血液，延 缓了降血糖作用
降低胰岛素 设计 的聚合作用 结构
改变B链第20～29位 氨基酸组成
____以___满__足___人__类___生__产___和___生__活___的__需___求 ⑤地位：_在__基___因__工___程__基___础___上__延___伸__出___来__的___第_ 二代基因工程 ⑥理论和技术：_分__子___生__物___学__、___晶___体__学___和__计___算机技术
TTT AAA
CTT GAA
AAA TTT
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?
确定目的基因的碱基质工程 例1.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_④__⑤_____；代表中心法则内容 的是___①__②__③___。(填写数字)
一.蛋白质工程 2.蛋白质工程崛起的缘由
(1)基因工程的实质： 将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它 本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状
蛋白质工程原理和应用课件高二下学期生物人教版选择性必修3
【材料2】延长白细胞介素-2的作用时间白细胞介素-2(IL-2)是一种
细胞因子，能够促进T淋巴细胞增殖以及增强某些免疫细胞的活性，
已被广泛运用于各种肿瘤和病毒感染疾病的治疗。IL-2作为临床药物
在血浆中的作用时间较短，治疗期间需要频繁给药。科学家通过蛋白
质工程，将长效人血清白蛋白（HSA)与IL-2重组，获得了一种新的融
改造或合成基因
思考讨论
某多肽链的一段氨基酸序列是：
思考： 1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应碱基 序列写出来。 2.确定目的基因的碱基序列后，怎样合成或改造目的基因？
mRNA序列为：GCU UGG AAA GAA UUU
DNA序列为： CGA ACC TTT CTT AAA GCT TGG AAA GAA TTT
2.蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。
而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能 的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。
分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了 手段。
思考：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？
第3章
选择性必修3
基因工程
生物技术与工程
2023-05-29
新课讲解
从社会中来
你见过用细菌画画吗？右图是用发出不同颜色荧 光的细菌“画"的美妙图案。这些细菌能够发出荧光， 是因为在它们的体内导入了荧光蛋白的基因。
最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家 通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。这些荧光蛋 白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领 域有着重要应用。那么，科学家是怎样对蛋白质分 子进行设计和改造的呢?
课时1.3 基因工程的应用及蛋白质工程-2019-2020学年2月份高二生物选修3同步【自学课件】
动物基因工程前景广阔
乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作 过程有何不同之处？并阐述原因？
要在编码蛋白质的基因序列前加上乳腺组织 中特异表达的启动子（乳腺蛋白基因的启动 子）构成表达载体。
因为产品在奶中形成，需要乳腺组织中特异 表达的启动子。（基因的选择性表达）
自学笔记
自学巩固例题
【答案】C 【解析】 根据题干信息，“基因敲除”技术用外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中，实质采用基 因工程的技术，原理是基因重组，涉及到限制酶和DNA连接酶。
这种嵌合体小鼠长大后，体内存在人类囊肿性纤维化病的致病基因，属于杂合体，可能会 遗传给后代， A正确；根据题干信息“用外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中”，则需要 限制酶和DNA连接酶， B正确；依题干信息可知，“基因敲除”实质上是用外源基因取代或破坏DNA 同源序列中的某一个基因，导致其失活，属于基因重组，C错误；“基因敲除”技术成功的培育出了患 囊肿性纤维化病的小鼠，可作为实验材料利于人类对遗传病进行研究，D正确。
用转基因动物作为器官移植的供体时，可将器官供体基因组导入某种调节因子， 以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免 疫排斥反应的转基因克隆器官。
动物基因工程前景广阔
IMN
1、用于提高动物生长速度
转生长激素基因鲤鱼
动物基因工程前景广阔
2、用于改善畜产品的品质
怎样能在其他营养成分不受影响的情况下,降 低牛奶乳糖的含量?
本题关键在于围绕“用外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中，使某一个基因 被取代或破坏而失活”这一信息和解题的切入点进行发散思维，结合所学基因工程的知识展开联想。 在此基础上，结合题意分析每一选项，进行知识的整合和迁移。
高中生物基因工程4蛋白质工程的崛起课件选修3高二选修3生物课件
酶的功能来设计酶的分子结构(fēn zǐ jié ɡòu)，然后由酶的分子 结构(fēn zǐ jié ɡòu)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。
个特定的结构域 小改：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基
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你知道(zhī dào)人类蛋白质组计 划吗？它与蛋白质工程有什么 关系？我国科学家承担了什么 任务？
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你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质， 酶工程与蛋白质工程有什么(shén me)区别？
• 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
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(yīnɡ yǒu)的氨基酸序列
二的 蛋
代基 白
基础 质
因 工
上 ，
工 程
程延 是
。
工 程
找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
第十页，共十九页。
4.蛋白质的改造可分为三类：
大改：制造出自然界中不存在的全新蛋白质 中改：在蛋白质分子中替代(tìdài)某一个肽段或一
蛋白质的二级结构(jiégòu)
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蛋白质的结构(jiégòu)
胰 岛 素 的 三 级 结 构
第八页，共十九页。
(jiégòu)
蛋白质的结构(jiégòu)
血红蛋白(xuèhóng dànbái)质的四级结构
第九页，共十九页。
高中生物 第一章 基因工程 1.4 蛋白质工程课件(第五课时)选修3高二选修3生物课件
B链中28号 与29号氨基
酸对换
预期(yùqī)功 能
生物功能
速效 胰岛素
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蛋白质工程(gōngchéng)的基本原理
3、蛋白质工程：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
基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足 (mǎnzú)人类生产和生活的需求。
玉米
改造 二氢 吡啶 二羧 酸合 成酶
天冬 氨酸 激酶
_
赖氨酸
（含量提高2倍）
1、基因工程在原则上只能产生(chǎnshēng)自然界已存在的蛋白质（天然蛋白） 2、天然蛋白有时不完全符合人类生产和生活需要 3、需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
12/10/2021
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蛋白质自然界已存在的蛋白质（天然蛋白） 2、天然蛋白有时不完全符合人类生产(shēngchǎn)和生活需要 3、需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
思考：分子生物学、晶体学以及计算机技术是改造蛋白的基础，对天 然蛋白质的改造应该是直接对蛋白质分子改造还是通过改造基因进而(jìn ér)达到改造蛋白质的目的呢？
12/10/2021
第一页，共十一页。
蛋白质工程崛起的缘由
干扰素
（体外保存(bǎocún)困难）
改造
改造(gǎizào)后的干扰素 （-70℃可保存半年）
1、蛋白质工程在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质（天然蛋白）
2、天然蛋白有时不完全符合人类生产(shēngchǎn)和生活需要
3、需12/要10/2对021 天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
（1）蛋白质工程的基础：_____基__因__工__程_________________