高中三年級上學(xué)期生物《蛋白質(zhì)工程的基本原理》教學(xué)課件

蛋白質(zhì)工程的基本原理熒光蛋白在細(xì)胞內(nèi)生命活動的檢測、腫瘤的示蹤研究等領(lǐng)域有重要作用，最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學(xué)家通過改造，得到了其它顏色的熒光蛋白，那科學(xué)家是怎樣對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計和改造的呢？

我們已經(jīng)掌握了基因工程，它能夠定向的改變生物的性狀，為什么還要去研究蛋白質(zhì)工程，難道基因工程有什么不足之處？一.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.基因工程的實質(zhì):

將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的

，進(jìn)而表現(xiàn)出

?；虻鞍踪|(zhì)新性狀2.基因工程的不足:在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的

。蛋白質(zhì)即天然蛋白質(zhì)

3.天然蛋白質(zhì)的不足:

天然蛋白質(zhì)是生物在長期

過程中形成的，它們的

符合特定物種

的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。進(jìn)化結(jié)構(gòu)和功能生存4.蛋白質(zhì)工程的目的:生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活需要的

。蛋白質(zhì)種類洗滌原理洗滌實例蛋白酶將蛋白質(zhì)水解為可溶性氨基酸或小分子的肽血漬、奶漬等各種食品類蛋白質(zhì)污垢脂肪酶把脂肪水解為較易溶解的甘油和脂肪酸食品的油漬、人體皮脂、口紅淀粉酶使淀粉分解為可溶性的麥芽糖面條、巧克力等污垢纖維素酶使纖維素最終分解為葡萄糖，使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松，從而使深入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸，達(dá)到更好去污效果洗滌含棉織物可使其增白、增艷、柔軟，去除顆粒污垢

酶直接添加到洗衣粉中，就會失活。需要生產(chǎn)出能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高溫度的酶，并用特殊水溶性物質(zhì)包裹起來，與洗衣粉的其它成分隔離開來。(1)任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。(2)對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。二.蛋白質(zhì)工程的基本原理從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造：獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的新的

。(1)理解蛋白質(zhì)工程概念的3個角度:①基礎(chǔ):蛋白質(zhì)分子的

及其與

的關(guān)系。②手段:通過

或

，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行

，或制造一種新的蛋白質(zhì)。③目的:結(jié)構(gòu)規(guī)律生物功能基因修飾基因合成“改造”蛋白質(zhì)

從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，到找到相對應(yīng)的

，即

的逆推。(2)原理:基因中心法則(3)途徑:預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計

→推測應(yīng)有的

序列→找到對應(yīng)的

序列預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸脫氧核苷酸生產(chǎn)出自然界從來沒有過的蛋白質(zhì)。(4)最終結(jié)果:(5)蛋白質(zhì)工程的流程（與天然蛋白合區(qū)別）

蛋白質(zhì)的功能是DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA，所以蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推。某多肽鏈的一段氨基酸序列是:……-丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……丙氨酸:GCU、GCC、GCA、GCG色氨酸:UGG賴氨酸:AAA、AAG甲硫氨酸:AUG苯丙氨酸:UUU、UUC思考與討論:討論:1.怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。首先推出mRNA序列為GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)，再推出脫氧核苷酸序列為CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)。2.確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因(DNA)？

可以通過人工合成的方法獲取。某多肽鏈的一段氨基酸序列是:……-丙氨酸-色氨酸-賴氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-……思考與討論:主要是目前科學(xué)家對大多數(shù)蛋白質(zhì)

的了解還很不夠。三.蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景(1)前景誘人:采用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有

、

和

的特點；通過對胰島素的改造，使其成為

藥品。體積小耗電少速效型(2)難度很大:效率高高級結(jié)構(gòu)項目基因工程蛋白質(zhì)工程操作起點操作核心過程目標(biāo)（實質(zhì)）結(jié)果聯(lián)系目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基因表達(dá)載體基因獲取目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測與表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測氨基酸序列→推測核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，獲得人類所需的生物