《蛋白质工程的概念和原理》课件
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六蛋白质工程原理及其在食品工业中的应用PPT课件
高压处理
利用高压处理技术改变蛋白质的结构和性质，如高压凝固、高压变性和高压萃取等，为新型食品加工技术提供可 能。
酶法修饰在食品工业中的应用案例
酶解反应
利用酶催化水解蛋白质，生成氨基酸、肽等小分子物质，广泛应用于食品调味和营养强 化中。
酶转化
利用酶催化蛋白质的特定化学键转移，生成具有特殊性质的蛋白质衍生物，如谷氨酸钠 （味精）的生产。
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
• 降低生产成本：通过蛋白质工程优化蛋白质的表 达和生产过程，有助于降低生产成本，提高经济 效益。
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
安全性问题
蛋白质工程改造可能会引起食品安全性问题，如过敏反应、毒性 等，需要严格评估和监测。
法规和伦理问题
蛋白质工程涉及到基因改造和生物技术，相关的法规和伦理问题 需要得到关注和解决。
例如，通过蛋白质工程可以制备高活性的新型酶制剂，用于食品加工中的催化反 应，提高食品加工效率和产品质量。
提高食品加工效率
通过蛋白质工程可以设计和改造酶制 剂，提高其催化活性和稳定性，从而 降低食品加工成本和提高加工效率。
例如，通过蛋白质工程改造淀粉酶， 可以提高其催化活性和稳定性，使其 在淀粉加工中具有更好的应用效果， 降低生产成本和提高生产效率。
利用膜分离技术对溶液进行浓缩，提高产品 浓度和纯度，广泛应用于果汁、乳制品和调 味品的加工中。
05
结论与展望
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
提高食品品质和营养价值
通过蛋白质工程改造蛋白质，可以优化食品 的营养成分和口感、质地等属性，提高食品 品质。
开发新型食品
蛋白质工程有助于开发新型食品，满足消费 者多样化的需求，如植物肉、昆虫蛋白等。
利用高压处理技术改变蛋白质的结构和性质，如高压凝固、高压变性和高压萃取等，为新型食品加工技术提供可 能。
酶法修饰在食品工业中的应用案例
酶解反应
利用酶催化水解蛋白质，生成氨基酸、肽等小分子物质，广泛应用于食品调味和营养强 化中。
酶转化
利用酶催化蛋白质的特定化学键转移，生成具有特殊性质的蛋白质衍生物，如谷氨酸钠 （味精）的生产。
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
• 降低生产成本：通过蛋白质工程优化蛋白质的表 达和生产过程，有助于降低生产成本，提高经济 效益。
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
安全性问题
蛋白质工程改造可能会引起食品安全性问题，如过敏反应、毒性 等，需要严格评估和监测。
法规和伦理问题
蛋白质工程涉及到基因改造和生物技术，相关的法规和伦理问题 需要得到关注和解决。
例如，通过蛋白质工程可以制备高活性的新型酶制剂，用于食品加工中的催化反 应，提高食品加工效率和产品质量。
提高食品加工效率
通过蛋白质工程可以设计和改造酶制 剂，提高其催化活性和稳定性，从而 降低食品加工成本和提高加工效率。
例如，通过蛋白质工程改造淀粉酶， 可以提高其催化活性和稳定性，使其 在淀粉加工中具有更好的应用效果， 降低生产成本和提高生产效率。
利用膜分离技术对溶液进行浓缩，提高产品 浓度和纯度，广泛应用于果汁、乳制品和调 味品的加工中。
05
结论与展望
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
提高食品品质和营养价值
通过蛋白质工程改造蛋白质，可以优化食品 的营养成分和口感、质地等属性，提高食品 品质。
开发新型食品
蛋白质工程有助于开发新型食品，满足消费 者多样化的需求，如植物肉、昆虫蛋白等。
新人教版高中生物选修3专题蛋白质工程ppt课件
13
胰岛素的三级结构
完整最新版课件
14
血红蛋白质的四级结构
完整最新版课件
15
结构预测与设计 构建蛋白质的空间结构模型
完整最新版课件
应用X射线晶体衍 射法测定蛋白质 的三维结构。 随着DNA和蛋白 质测序技术的自 动化，已能快速 地测定蛋白质分 子的一级结构。
16
完整最新版课件
17
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体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍 改造 天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺）
改造
完整最新版课件
二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
3
二、蛋白质工程的基本原理
1、目标：
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白 质的结构进行分子设计。
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？
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4
天然蛋白质的合成过程
复制
DNA
转录 逆转录
复制
RNA 翻译
肽链
折叠 等
表达生物特有 的功能或性状
具有空间结 构Байду номын сангаас蛋白质
遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
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5
2、蛋白质工程的原理：基因改造
9
1、改造酶的结构
自然酶与工业用酶有什么区别?
自然酶
在常温常压中性环 境下起催化作用
工业用酶
在高温、酸或碱性 环境下起催化作用
蛋白质工程ppt课件 (6)
10
——蛋白质工程与基因工程的区别 基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生
物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基 因编码的天然存在的蛋白质（第一代）。 蛋白质工程则更进一步根据分子设计的方案，通过 对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编 码的蛋白质的改造，它的产品已不再是天然的蛋 白质，而是经过改造的，具有了人类所需要的优 点的蛋白质。（第二代基因工程）。
5
1、蛋白质工程与发酵工程 2、蛋白质工程与基因工程 3、蛋白质工程与细胞工程 4、蛋白质工程与酶工程 5、蛋白质工程与生物信息技术 6、蛋白质工程与结构分析、遗传物质的研究
6
蛋白质工程的应用
医药领域－白细胞－2，β－干扰素，尿激 酶，人胰岛素，病毒疫苗，嵌合抗体和人 源化抗体
生物材料设计－骨形态发生蛋白－2 能源领域 农业领域 工业领域 环境领域
示了大量蛋白质分子的精确立体结构及其与复杂生 物学功能的关系，为设计改造天然蛋白质提供了蓝 图 一项工具
分子遗传学发展了以定点诱变为中心的基因操 作技术，为通过基因修饰改造蛋白质提供了工具。
3
蛋白质工程的诞生的标志
1983年，Ulmer在“Science”上发表以 “Protein Engineering‘’ (蛋白质工程)为题的 专论，一般将此视为蛋白质工程诞生的标志。
功能与结 构分析
基因突变
计算机辅助设 计相关软件
基因工程技术
重组
蛋白质筛 选系统
改造的蛋白质分子
9
四 蛋白质工程的原理
1、蛋白质工程的理论依据－基因指导 蛋白质的合成
2、蛋白质工程的设计原理－在知道需 要改造的蛋白质的结构和功能的基础上， 通过理论的方法，提出蛋白质改造的设 计方案
——蛋白质工程与基因工程的区别 基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生
物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基 因编码的天然存在的蛋白质（第一代）。 蛋白质工程则更进一步根据分子设计的方案，通过 对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编 码的蛋白质的改造，它的产品已不再是天然的蛋 白质，而是经过改造的，具有了人类所需要的优 点的蛋白质。（第二代基因工程）。
5
1、蛋白质工程与发酵工程 2、蛋白质工程与基因工程 3、蛋白质工程与细胞工程 4、蛋白质工程与酶工程 5、蛋白质工程与生物信息技术 6、蛋白质工程与结构分析、遗传物质的研究
6
蛋白质工程的应用
医药领域－白细胞－2，β－干扰素，尿激 酶，人胰岛素，病毒疫苗，嵌合抗体和人 源化抗体
生物材料设计－骨形态发生蛋白－2 能源领域 农业领域 工业领域 环境领域
示了大量蛋白质分子的精确立体结构及其与复杂生 物学功能的关系，为设计改造天然蛋白质提供了蓝 图 一项工具
分子遗传学发展了以定点诱变为中心的基因操 作技术，为通过基因修饰改造蛋白质提供了工具。
3
蛋白质工程的诞生的标志
1983年，Ulmer在“Science”上发表以 “Protein Engineering‘’ (蛋白质工程)为题的 专论，一般将此视为蛋白质工程诞生的标志。
功能与结 构分析
基因突变
计算机辅助设 计相关软件
基因工程技术
重组
蛋白质筛 选系统
改造的蛋白质分子
9
四 蛋白质工程的原理
1、蛋白质工程的理论依据－基因指导 蛋白质的合成
2、蛋白质工程的设计原理－在知道需 要改造的蛋白质的结构和功能的基础上， 通过理论的方法，提出蛋白质改造的设 计方案
完整版蛋白质工程.pptx
蛋白质工程的崛起
蛋白质工程的概念
享学课堂
是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为 地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去 改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。 或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天 然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以 制造新型的蛋白质。
..分割..
..分割..
9
酶工程简介
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。由酶制剂的生产和应用两方 面组成的。 酶工程通常是用工程菌生产酶制剂，重点在于对已存 酶的合理充分利用。 蛋白质工程的重点那么在于对已存在的蛋白质分子的 改造。 随着蛋白质工程的开展，其成果也会应用到酶工程中， 使酶工程成为蛋白质工程的一局部。
..分割..
10
..分割..
5Hale Waihona Puke ..分割..6〔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。有多少种 16种
〔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〕？
确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改 造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。
..分割..
推测氨基酸序列
依据是什么
依赖于什么工程
投入生产
相应的脱氧核苷酸序列（基因）
..分割..
4
讨论
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—… 〔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。有多少种？
〔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〕？
蛋白质工程的概念
享学课堂
是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为 地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去 改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。 或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天 然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以 制造新型的蛋白质。
..分割..
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9
酶工程简介
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。由酶制剂的生产和应用两方 面组成的。 酶工程通常是用工程菌生产酶制剂，重点在于对已存 酶的合理充分利用。 蛋白质工程的重点那么在于对已存在的蛋白质分子的 改造。 随着蛋白质工程的开展，其成果也会应用到酶工程中， 使酶工程成为蛋白质工程的一局部。
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5Hale Waihona Puke ..分割..6〔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。有多少种 16种
〔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〕？
确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改 造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。
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推测氨基酸序列
依据是什么
依赖于什么工程
投入生产
相应的脱氧核苷酸序列（基因）
..分割..
4
讨论
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—… 〔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。有多少种？
〔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〕？
《蛋白质工程》PPT课件
➢基因重组技术：如定位突变技术，盒式突变， PCR技术
整理ppt
14
定向进化 Directed evolution
• 定向进化是一种用在蛋白质工程中的方法
• 利用定向进得到在自然界中未发现发现蛋 白质或RNA。
整理ppt
15
定向进化实验步骤
• 多样化，Diversification: 在此步骤中常用的 技术是易错PCR和DNA改组。突变库
包括数据分析处理算法的研究，蛋白质设计
模拟模型的建立以及计算机程序编写和软件
可用性的研究
整理ppt
12
Protein design
• Protein design is the design of new protein molecules from scratch, or the deliberate design of a new molecule by making calculated variations on a known structure.
整理ppt
5
实际应用
• 提高蛋白质的稳定性 • 融合蛋白质 • 蛋白质活性的改变 • 治疗酶的改造 • 嵌合抗体和人缘化抗体
整理ppt
6
蛋白质工程的研究策略
整理ppt
7
蛋白质工程的基本途径
• 蛋白质结构分析 • • 结构、功能的设计和预测
• 创造和改造
整理ppt
8
两个战略
➢合理设计 蛋白质计算机设计。使用计算机的方 法设计蛋白质是最具挑战性的工作。
整理ppt
24
定向进化的历史
• 1981年，B.G.Hall等定向改变E.coliK12中 ebg酶的底物专一性，开发出对几种糖苷键有 水解能力的酶。
《蛋白质工程》课件
生物医学
蛋白质工程可用于研究 和治疗疾病，例如设计 和优化抗体、酶和细胞
因子等。
农业与食品工业
蛋白质工程可用于改良 农作物和食品品质，提
高产量和营养价值。
环保与能源领域
蛋白质工程可用于设计 和优化微生物，以实现 废物处理、生物燃料生
产等目标。
CHAPTER 02
蛋白质的结构与功能
蛋白质的一级结构
重要性
功能域和活性位点是理解蛋白质功能的关键，对蛋白质工程和药物 设计具有重要意义。
影响因素
功能域和活性位点的形成受一级结构、二级结构和高级结构的影响 ，同时与蛋白质与其他分子的相互作用有关。
CHAPTER 03
蛋白质工程的遗传操作
基因突变技术
随机突变
01
通过化学诱变、物理诱变等方法在基因序列中引入随机突变，
定义
蛋白质的二级结构是指局部主链的折叠方式，常见的二级结构包括 α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等。
重要性
二级结构是构成蛋白质三级结构的重要基础，对蛋白质的功能具有 重要影响。
影响因素
二级结构的形成受一级结构的影响，同时与蛋白质所处的环境条件有 关。
蛋白质的高级结构
定义
蛋白质的高级结构是指整条肽链 中不同二级结构的组合方式，包 括蛋白质的构象、亚基聚合方式 以及与其他分子间的相互作用等
通路分析
通过分析蛋白质在生物体内的相互作用网络，揭示其在信号转导、代谢等通路中的作用，为药物研发 和疾病治疗提供靶点。
CHAPTER 05
蛋白质工程的实验技术
蛋白质的分离与纯化
蛋白质的分离与纯化是蛋白质工程实 验技术的关键步骤之一，其目的是将 目标蛋白质从复杂的生物样本中分离 出来，并提高其纯度。
《蛋白质工程的概念和原理》课件
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
课 时 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
课 时 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
当 堂 双
和重 基 达 标
课
(3)目的： 定向改造
前
自 存在的蛋白质。
主
导
学
天然蛋白质，甚至创造自然界不
课 时 作 业
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
课
课
时
堂
教 法
2．原理
互 动
分
探
析
(1)结构分析
究
①前提条件：了解蛋白质的结构和功能的关系。
教
当
学
堂
方
②了解蛋白质结构的方法
双
案
基
设
达
计
核磁共X振射法线晶体衍射法
当
学 方
有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能
堂 双
案 设 计
中改
在 蛋白质分子 中替代某一个 肽段 或 一个特定的结构域
基 达 标
通过 基因工程 中的定点诱变技术，有目的
课 前 自
小改
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
课 时
主
白质的性质和功能
作
导
业
学
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
课 时 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
课 时 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
当 堂 双
和重 基 达 标
课
(3)目的： 定向改造
前
自 存在的蛋白质。
主
导
学
天然蛋白质，甚至创造自然界不
课 时 作 业
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
课
课
时
堂
教 法
2．原理
互 动
分
探
析
(1)结构分析
究
①前提条件：了解蛋白质的结构和功能的关系。
教
当
学
堂
方
②了解蛋白质结构的方法
双
案
基
设
达
计
核磁共X振射法线晶体衍射法
当
学 方
有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能
堂 双
案 设 计
中改
在 蛋白质分子 中替代某一个 肽段 或 一个特定的结构域
基 达 标
通过 基因工程 中的定点诱变技术，有目的
课 前 自
小改
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
课 时
主
白质的性质和功能
作
导
业
学
菜单
SJ ·生物 选修3 现代生物科技专题
蛋白质工程的原理和应用的课件
蛋白质工程的原理和应用的课件一、蛋白质工程的概述•定义：蛋白质工程是一门综合性学科，旨在通过改变蛋白质的表达、结构和功能，对其进行设计和调控，以满足特定的研究或应用需求。
•目的：蛋白质工程旨在提高蛋白质的稳定性、活性、选择性，探索蛋白质的结构与功能之间的关系，并开发出具有特定功能的新型蛋白质。
二、蛋白质工程的原理蛋白质工程的原理主要包括以下几个方面：2.1 DNA重组技术•原理：通过将外源基因片段导入到目标细胞或生物体内，使其表达蛋白质，并且实现对蛋白质的基因组进行修改和调控。
•应用：可通过DNA重组技术定点突变、删除或插入基因片段，从而改变蛋白质的氨基酸序列和结构，进而改变其功能。
2.2 合成生物学技术•原理：利用生物体内自身的代谢能力和信号传导机制，通过构建合成基因路线，实现对蛋白质的合成和修饰。
•应用：合成生物学技术可以定向设计和合成新型蛋白质，扩展蛋白质的结构和功能，用于药物研发、生物能源开发等领域。
2.3 进化优化技术•原理：利用进化和筛选的原理，通过多次突变、表达和筛选，获得具有所需性状的蛋白质。
•应用：进化优化技术可以通过模拟自然进化的方式，改变蛋白质的结构和功能，从而提高其催化活性、稳定性和特异性。
2.4 结构生物学技术•原理：通过利用X-射线晶体学、核磁共振等结构生物学技术，解析蛋白质的三维结构，从而揭示蛋白质结构与功能之间的关系。
•应用：结构生物学技术可以为蛋白质工程提供准确的结构信息，指导蛋白质的设计和改造，开发出具有特定功能的蛋白质。
三、蛋白质工程的应用蛋白质工程在许多领域具有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：3.1 药物研发•应用：通过改造蛋白质的结构和功能，设计和开发新型药物，提高药物的活性、选择性和稳定性。
•示例：利用蛋白质工程技术，可以改造抗体的结构，提高其亲和力和生物稳定性，从而开发出更有效的抗体药物。
3.2 生物能源开发•应用：通过改造酶类蛋白质的结构和功能，提高其催化活性和热稳定性，用于生物催化生产生物燃料。
高中生物优秀课件 蛋白质工程的原理和应用上课用
转录
二 蛋白质工程的基本原理
3.蛋白质工程的基本思路：
预期功能 设计
推测
改造或 合成
目的基因
生物功能
行使 蛋白质
（三维结构）
折叠 多肽链
翻译
mRNA
转录
蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为蛋白质发挥功能必须依
赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。科学家要设计出
更加符合人2类.需天要然的蛋蛋白白质质，合还需成要的不过断地程攻：坚克难。
问:为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？
①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大； ②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质； ③基因可以遗传，蛋白质无法遗传；
二 蛋白质工程的基本原理
2.天然蛋白质合成的过程：
目的基因
生物功能 行使 蛋白质 （三维结构）
折叠 多肽链
翻译
mRNA
➢ 蛋白质工程的实质： 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。
问:为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？
二 蛋白质工程的基本原理
➢ 蛋白质工程的目标： 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 ➢ 蛋白质工程的实质： 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。
DNA连接酶 限制酶
Bt抗虫蛋白
导入
抗虫棉
棉花细胞的DNA
不进行切割
载体 重组DNA
体外
苏云金杆菌
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。
2.基因工程的不足
蛋白质工程PPT通用课件.ppt
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二 代基因工程
4、蛋白质工程的基本流程正确的是（Ｃ ）
①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋 白质功能④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序 列
A．①②③④ B．④②①③ C．③①④② D．③④①②
5、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，其结果产生的蛋白质 是（ Ｄ ）
体外很难保存
干扰素（丝氨酸）
体外可以保存半年
满足人类 生产和生 活的需要
玉米中赖氨酸含量比较低
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
改造
天冬氨酸激酶（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 （104位的天冬酰胺）
二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
二、蛋白质工程的基本原理
对天然蛋白质进行改造，你认为直接对蛋白质分 子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程
蛋白质工程
相同点 操作环境——生物体外；操作对象—— 基因；操作水平——分子
结果 天然存在的蛋白 自然不存在的蛋白
实质
基因重组 基因修饰或基因合成
流程
中心法则
中心法则逆推
蛋白质工程是在基因工程基础上的延伸， 联系 是第二代基因工程
三、蛋白质工程的进展和前景
1.进展 2.前景
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
蛋白质工程的实质： 是对编码蛋白质的基因进行改造
讨论：对照密码表，至少写出三种决定
“—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸— 苯丙氨酸—”的脱氧核苷酸序列。（P27）
—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—”的脱氧核苷酸序列 20种氨基酸的密码子表
课件1：3.4 蛋白质工程的原理和应用
D.④②①③
【解析】选B。蛋白质工程的基本途径是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→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→表达 出相应的蛋白质,故正确顺序应该是②①③④。
课堂小结
课堂检测·素养达标
课堂检测
1.随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展,蛋白质工程广泛应用于医药 和其他工农业生产中,下列有关描述正确的是____________。 ①蛋白质工程对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 ②基因工程遵循中心法则,而蛋白质工程不遵循 ③蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,也需要利用基 因工程的基本工具,需要经历基因工程的操作流程 ④由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化,空间结构千差万别,蛋白质工程操作 难度很大 ⑤蛋白质工程不能改变蛋白质的活性
位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高了β-干扰素的抗病性,并且提高了储
存稳定性,该生物技术为 ( )
பைடு நூலகம்
A.基因工程
B.蛋白质工程
C.基因突变
D.细胞工程
【解析】选B。基因工程是通过对基因的操作,将符合人们需要的目的基因导入适 宜的生物体,原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,蛋白质工程是指以蛋白质分 子结构规律及其与生物功能的关系为基础,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,以满足人类的生产或生活需要。本题中合 成的β-干扰素是基因定点突变后的表达产物,不是天然的,因此属于蛋白质工程。
【解题导引】解答本题思维流程如下:
【解析】选C。蛋白质工程的操作起点是从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白 质结构,进而设计出相应的基因,并借助基因工程实现,选项A正确。基因工程生产的自 然界中已存在的蛋白质不能完全符合人类需要,因此催生了蛋白质工程,但由于基因决 定蛋白质,因此蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成,选项B正确。 干扰素作为一种表达产物,其化学本质为蛋白质,蛋白质不具有自我合成的能力,选项C 错误。基因工程产生的变异即为基因重组,目的基因转入后便可以随宿主的基因一同 表达并遗传给后代,蛋白质工程最终也要通过基因来改造,因此蛋白质工程产生的变异 也可以遗传,选项D正确。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选修3 现代生物科技专题
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
课 时 作 业
菜法 分 析
选修3 现代生物科技专题
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
课 时 作 业
菜
单
SJ ·生物
课 堂 互 动 探 究
●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
教 学 方 案 设 计
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
●教学流程设计
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
课 时 作 业
菜
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小改
操作程序 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 在 蛋白质分子 中替代某一个 肽段 或 一个特定的结构域 通过 基因工程 中的定点诱变技术， 有目的 蛋白质分子 地改造 中某活性部位的 氨基酸残基 1 个或几个 ， 以改善蛋 白质的性质和功能
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第三节蛋白质工程
教师用书独具演示
●课标要求
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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。
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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。
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(4)蛋白质纯化： 纯化 蛋白质， 测定和分析其结构和功能。 (5)功能分析：分析蛋白质的 生物学 和 化学 特性。
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1．蛋白质工程是直接改造蛋白质的结构吗？
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演示结束
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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。
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(2)结构预测与设计：构建蛋白质 空间结构
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模型。
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(3)基因工程：对 键技术。
改造类型 大改 中改
基因 进行改造，是蛋白质工程的关
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2．原理 (1)结构分析 ①前提条件：了解蛋白质的结构和功能的关系。 ②了解蛋白质结构的方法
X射线晶体衍射法 核磁共振法 DNA和蛋白质测序技术
重
点
难
点
1.蛋白质工程的概念和 原理。(重难点) 2.蛋白质工程的应用。 (重点)
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蛋白质工程的概念和原理
1.概念
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(1)基础：蛋白质的结构和功能的关系。 (2)手段：借助计算机辅助设计、 基因定点诱变 组 DNA 技术改造 基因 (3)目的： 定向改造 存在的蛋白质。 。 天然蛋白质，甚至创造自然界不 和重
【提示】 不是，蛋白质工程的实质是改造基因。
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蛋白质工程的应用
1.改造酶的结构，提高酶的热稳定性。 2．生物工程制药
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成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第 104位的天冬酰
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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
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程。
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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
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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。
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●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