高中三年级上学期生物《蛋白质工程的基本原理》教学课件

蛋白质工程的基本原理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重要作用，最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造，得到了其它颜色的荧光蛋白，那科学家是怎样对蛋白质分子进行设计和改造的呢？

我们已经掌握了基因工程，它能够定向的改变生物的性状，为什么还要去研究蛋白质工程，难道基因工程有什么不足之处？一.蛋白质工程崛起的缘由一.蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质:

将一种生物的

转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的

，进而表现出

。基因蛋白质新性状2.基因工程的不足:在原则上只能生产自然界已存在的

。蛋白质即天然蛋白质

3.天然蛋白质的不足:

天然蛋白质是生物在长期

过程中形成的，它们的

符合特定物种

的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。进化结构和功能生存4.蛋白质工程的目的:生产符合人类生产和生活需要的

。蛋白质种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶将蛋白质水解为可溶性氨基酸或小分子的肽血渍、奶渍等各种食品类蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶使淀粉分解为可溶性的麦芽糖面条、巧克力等污垢纤维素酶使纤维素最终分解为葡萄糖，使纤维的结构变得蓬松，从而使深入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好去污效果洗涤含棉织物可使其增白、增艳、柔软，去除颗粒污垢

酶直接添加到洗衣粉中，就会失活。需要生产出能够耐酸、耐碱、忍受表面活性剂和较高温度的酶，并用特殊水溶性物质包裹起来，与洗衣粉的其它成分隔离开来。(1)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。(2)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。二.蛋白质工程的基本原理从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造：获得满足人类生产和生活需求的新的

。(1)理解蛋白质工程概念的3个角度:①基础:蛋白质分子的

及其与

的关系。②手段:通过

或

，对现有蛋白质进行

，或制造一种新的蛋白质。③目的:结构规律生物功能基因修饰基因合成“改造”蛋白质

从预期的蛋白质功能出发，到找到相对应的

，即

的逆推。(2)原理:基因中心法则(3)途径:预期蛋白质功能→设计

→推测应有的

序列→找到对应的

序列预期的蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸生产出自然界从来没有过的蛋白质。(4)最终结果:(5)蛋白质工程的流程（与天然蛋白合区别）

蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。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思考与讨论:讨论: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。首先推出mRNA序列为GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)，再推出脱氧核苷酸序列为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，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。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-……思考与讨论:主要是目前科学家对大多数蛋白质

的了解还很不够。三.蛋白质工程的进展和前景(1)前景诱人:采用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有

、

和

的特点；通过对胰岛素的改造，使其成为

药品。体积小耗电少速效型(2)难度很大:效率高高级结构项目基因工程蛋白质工程操作起点操作核心过程目标（实质）结果联系目的基因预期的蛋白质功能基因表达载体基因获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物