2023学年完整公开课版蛋白质工程

1965年,我国科学工作者首次人工合成了结晶牛胰岛素，成为轰动世界的大事。人工合成蛋白质为人类认识生命、揭示生命奥秘作出了巨大贡献。20世纪80年代初,在蛋白质晶体学、结构生物学和分子生物学的基础上发展起来的蛋白质工程，为认识和改造蛋白质提供了强有力的手段。第三节蛋白质工程一、蛋白质工程的概念和原理阅读教材P22页第一段并思考下列问题：1、什么是蛋白质工程？2、为什么蛋白质工程又称为第二代基因工程？3、蛋白质工程一般包括哪些步骤？1、什么是蛋白质工程？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DNA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、为什么蛋白质工程又称为第二代基因工程？基因工程是蛋白质工程中的关键技术。3、蛋白质工程一般包括哪些步骤？结构分析结构预测与设计基因工程蛋白质纯化功能分析不断完善结构分析阅读教材P22页第二段获得蛋白质分子的结构信息，确定蛋白质的结构。是实施蛋白质工程的前提条件。测定三维空间结构X射线晶体衍射法了解构象核磁共振法一级结构（氨基酸序列）DNA和蛋白质测序技术结构预测与设计利用已知的蛋白质结构信息构建蛋白质的空间结构模型。基因工程包括基因分离、诱变、克隆、表达等，它们是蛋白质工程的关键技术。蛋白质纯化纯化蛋白质，对蛋白质结构和功能进行测定和分析。功能分析分析蛋白质的生物学和化学特性，为进一步预测和设计奠定基础。应用蛋白质工程对蛋白质改造的种类：“大改”：指根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能。阅读教材P23页第一段“中改”：指在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域。“小改”：指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1个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能。基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心技术之一。积极思维：在基因水平上是如何实现对蛋白质的改造的？事实：1、通过改变蛋白质肽链中的个别氨基酸或一段氨基酸序列可以实现对蛋白质的改造。2、改变蛋白质肽链中的个别氨基酸时，通常采用定点诱变技术，从而获得人类所需要的目的蛋白质。CCCCCG分析：为什么说蛋白质的定点诱变过程是在基因水平上对蛋白质的改造呢？阅读教材P24页第1~3自然段，思考以下问题：1、目前常用的基因定点诱变技术的具体操作方法是什么？大体过程如何？2、如何改造已知空间结构的蛋白质？3、如何改造空间结构的蛋白质？1、目前常用的基因定点诱变技术的具体操作方法是什么？大体过程如何？PCR法人工合成带有突变点的诱变引物获得定点突变的基因PCR扩增基因工程导入受体细胞转录、翻译表达出所需蛋白质2、如何改造已知空间结构的蛋白质？通过定点诱变技术在蛋白质肽链中引入替代氨基酸，从而改变其结构，有目的地改造蛋白质的功能。B28脯氨酸——B29赖氨酸B28赖氨酸——B29脯氨酸单体速效胰岛素3、如何改造空间结构的蛋白质？采用非定点诱变进行改造。特点：目的性、针对性不强，但突变位点多，可能会产生意想不到的改造效果。二、蛋白质工程的应用阅读教材P24页第4~6自然段，并思考以下问题：1、如何提高酶的热稳定性？2、鼠-人嵌合抗体是如何形成的？有什么作用？1、如何提高酶的热稳定性？事实：在高温下，酶肽链中的天门冬酰胺和谷氨酰胺易发生脱氨反应，导致酶的结构被破坏，进而使酶丧失功能。解决方法：1、