【选修三】蛋白质工程的崛起ppt(讲课)1
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蛋白质工程的崛起课件一(29张PPT)[可修改版ppt]
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• C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过 的新型蛋白质分子
• 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
• 3以下关于蛋白质工程的说法正确的是 （Ａ ）
• A、蛋白质工程以基因工程为基础
• B、蛋白质工程就是酶工程的延伸
• C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行 改造
• D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
蛋白质工程的崛起 课件一(29张PPT)
1983年美国科学家Ulmer首 先提出蛋白质工程，它是指 按照特定的需要，对蛋白质 分子设计和改造工程，自此 以后，蛋白质工程迅速发展， 成为生物工程重要组成部分
（一）蛋白质工程崛起的缘由
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，后者产生它本不能
练习：
• 1、 蛋白质工程中直接需要进行操作的对 象是（ Ｄ ）
• Ａ．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构
D．基因结构
• 2、 下列关于蛋白质工程的说法错误的是 （Ｂ ）
• A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构， 使之更加符合人类的需要
• B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子 直接进行操作，定向改变分子的结构
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。
蛋白质工程的实质 对编码蛋白质的基因进行改造
三、蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的 一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质 结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研 究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭 新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药 方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开 创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的 蛋白质的新时期。
• 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
• 3以下关于蛋白质工程的说法正确的是 （Ａ ）
• A、蛋白质工程以基因工程为基础
• B、蛋白质工程就是酶工程的延伸
• C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行 改造
• D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
蛋白质工程的崛起 课件一(29张PPT)
1983年美国科学家Ulmer首 先提出蛋白质工程，它是指 按照特定的需要，对蛋白质 分子设计和改造工程，自此 以后，蛋白质工程迅速发展， 成为生物工程重要组成部分
（一）蛋白质工程崛起的缘由
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，后者产生它本不能
练习：
• 1、 蛋白质工程中直接需要进行操作的对 象是（ Ｄ ）
• Ａ．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构
D．基因结构
• 2、 下列关于蛋白质工程的说法错误的是 （Ｂ ）
• A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构， 使之更加符合人类的需要
• B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子 直接进行操作，定向改变分子的结构
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。
蛋白质工程的实质 对编码蛋白质的基因进行改造
三、蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的 一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质 结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研 究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭 新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药 方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开 创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的 蛋白质的新时期。
人教版高中生物选修3专题1第节蛋白质工程的崛起(共26张PPT)
预期蛋白 质功能
蛋白质工程流程图
蛋白质三 分子设计 氨基酸序列
维结构
多肽链
DNA
合 成
基因 DNA
➢ 蛋白质工程的主要步骤通常包括：
（1）从生物体中分离纯化目的蛋白； （2）测定其氨基酸序列； （3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋
白质的二维重组和三维晶体结构;
（4）设计各种处理条件，了解蛋 白质的结构变化，包括折叠与去折 叠等对其活性与功能的影响；
比较：
说明：
1、蛋白质工程最终还是回到基因工程上来，因为蛋白质的合成由基因控制，所以说 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、基因工程中的目的基因一般为自然存在的基因，而蛋白质工程中的基因不是自然 存在的。
三、蛋白质工程的进展和前景
• 1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的， 它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术 的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、 生物信息学的发展等因素有关。
•
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。2021/8/11202 1/8/112 021/8/1 1Wedn esday , August 11, 2021
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/11202 1/8/112 021/8/1 12021/8 /118/11 /2021
异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因， 导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食 品呢？
理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报 道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在 的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。 主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高 级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一 个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋 白质会带来什么危害也是人们所担心的。
人教版高中生物选修3专题1第节蛋白质工程的崛起共24张PPT[可修改版ppt]
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课 1、蛋白质工程崛起的缘由
堂 小 结
2、蛋白质工程的原理： 中心法则的逆推
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 找到相应的脱氧核苷酸序列 3、蛋白质工程的进展和前景
反 馈
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说 法不正确的是（ ）
D A．是生物在长期进化过程中形成的
（104位的天冬酰胺）
（异亮氨酸）
自 主 学 习
任务：阅读教材第26页第三段 时间：3分钟 问题：
1.蛋白质工程的目标是什么？ 2.蛋白质工程的原理？思考26页第二个问号 3. 蛋白质工程的基本途径是什么？ 4.总结出什么是蛋白质工程？
问 二、蛋白质工程的基本原理
1、目标：
题
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。
问 天然蛋白质的合成过程
题 归
DNA 转录
RNA
表达生物特有 的功能或性状
翻译 肽链
折叠 等
具有空间结 构的蛋白质
纳 遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
问 ３. 途径:
预期的蛋白质功能
题
设计预期的蛋白质结构
归
推测应有的氨基酸序列
纳 找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
DNA合成 基因 DNA 转录 mRNA翻译
CGA (或G或T或C) ACCTTT（或C)TACAAA (或G) 脱氧核苷酸
序列
GCT (或C或A或G) TGGAAA (或G)ATGTTT (或C)
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
类的工程的目的
生产符合人类生产和生活的需 要的蛋白质。
生物《蛋白质工程的崛起》PPT课件(新人教版-选修3)
异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质 的结构，设计相应的基因，导入合 适的细菌中，让细菌生产人类所需 要的蛋白质食品呢？
理论上是可行的，但目前还没 有真正成功的例子。
三、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的进展：
（1）对胰岛素的改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和 六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从 而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这 是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用 蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚 合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素 已通过临床实验。
3、蛋白质工程的前景：
蛋白质工程与基因工程的关系：
项目 基因工程 蛋白质工程 预期的蛋白质功能 定向改造或生产人 类所需要的蛋白质 生产自然界已存在 的蛋白质 操作起点 目的基因 实现基因的异体 实质 表达 生产自然界没有的 结果 蛋白质 基本流程 联系
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。
试回顾总结基因工程的丰硕成果
植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体
研制药物 基因治疗
基因工程的局限性：
基因工程在原则上只能生产自 然界已存在的蛋白质。 这些蛋白质的结构和功能符合 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。
1、从预期的蛋白质功能出发 2、设计预期的蛋白质结构 3、推测应有的氨基酸序列 4、找到相应的脱氧核苷酸序列 （基因）
基因会发生突变，突变可以自发，也可以诱发，这是每个稍 有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家M· 史密 斯（1932－2000）发明定点突变法之前，突变株的产生必须经由 自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变， 突变株必须在生物性状上有所改变，才能确定有突变发生，但除 非用分子生物方法或遗传方法找到此突变处，否则无法确定突变 位置。也就是说，这种突变是盲目的。而史密斯发明的定点突变 法却是有目的的，该法可经由设计好的寡核苷酸，在任何一个基 因片段上进行随意或设计好的突变，也就是说，这种突变是预先 设定好的，所以也有人将该法称为“反遗传法”。 有意思的是这一给生命科学研究及应用领域带来革命性突破 的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡时闲聊出来的。现在，几 乎每个生物实验室都会用定点突变法来研究基因或蛋白质的功能。
人教版高中生物选修3专题1第节蛋白质工程的崛起(共40张PPT)
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。
mRNA序列 GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
CGA (或G或T或C) ACCTTT（或C)TACAAA (或G) 脱氧核苷酸
序列
GCT (或C或A或G) TGGAAA (或G)ATGTTT (或C)
分子设计
蛋白质结构的分析
测定三级结构计 算机图像
酶的纯化生化 特性
蛋白质化学
1.2 基因的体外定向突变
在DNA水平上产生多肽编码顺序的特异性 改变称为基因的定性诱变。利用这项技术 一方面可对某些蛋白质进行定位改造，另 一方面还可以确定多肽链中某个氨基酸残 基在蛋白质结构及功能上的作用。一般而 言，含有单一或少数几个突变位点的基因 定向突变可选用下列几种策略。
1.4 蛋白质工程实施的必要条件
异亮氨酸
半胱氨酸
二、蛋白质工程崛起的缘由
思考：如果想让某一个生物的性状在另外一 个生物的身上表达，常用的方法有哪些？
1、在种内可以用什么方法？ 杂交育种
2、在种间可以用什么方法？
基因工程育种
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，后者产生它本不能产的蛋白质，进 而表现出新的性状。
1.3 蛋白质工程的研究内容及应用
蛋白质是所有生命过程的存在形式，它以高度的特异性直 接推动数千种化学反应的进行，并以关键的结构元件组成所 有生物体的细胞和组织。 蛋白质工程技术改造或创建新型工程蛋白，还能拓展功能 蛋白在工业、农业、医学等领域的应用范围其经济和社会效 益不可估量。 （1）通过改变酶的Km和Vm等动力学参数，提高其生化反应 的催化效率。 （2）通过提高酶与底物的亲和性，减少生物转化工程中副 产物的形成。 （3）通过增强功能蛋白对蛋白酶的抗降解性能，简化其分 离纯化工序并提高收率。
mRNA序列 GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
CGA (或G或T或C) ACCTTT（或C)TACAAA (或G) 脱氧核苷酸
序列
GCT (或C或A或G) TGGAAA (或G)ATGTTT (或C)
分子设计
蛋白质结构的分析
测定三级结构计 算机图像
酶的纯化生化 特性
蛋白质化学
1.2 基因的体外定向突变
在DNA水平上产生多肽编码顺序的特异性 改变称为基因的定性诱变。利用这项技术 一方面可对某些蛋白质进行定位改造，另 一方面还可以确定多肽链中某个氨基酸残 基在蛋白质结构及功能上的作用。一般而 言，含有单一或少数几个突变位点的基因 定向突变可选用下列几种策略。
1.4 蛋白质工程实施的必要条件
异亮氨酸
半胱氨酸
二、蛋白质工程崛起的缘由
思考：如果想让某一个生物的性状在另外一 个生物的身上表达，常用的方法有哪些？
1、在种内可以用什么方法？ 杂交育种
2、在种间可以用什么方法？
基因工程育种
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，后者产生它本不能产的蛋白质，进 而表现出新的性状。
1.3 蛋白质工程的研究内容及应用
蛋白质是所有生命过程的存在形式，它以高度的特异性直 接推动数千种化学反应的进行，并以关键的结构元件组成所 有生物体的细胞和组织。 蛋白质工程技术改造或创建新型工程蛋白，还能拓展功能 蛋白在工业、农业、医学等领域的应用范围其经济和社会效 益不可估量。 （1）通过改变酶的Km和Vm等动力学参数，提高其生化反应 的催化效率。 （2）通过提高酶与底物的亲和性，减少生物转化工程中副 产物的形成。 （3）通过增强功能蛋白对蛋白酶的抗降解性能，简化其分 离纯化工序并提高收率。
生物：1.4《蛋白质工程的崛起》课件(新人教版选修3)
练习
1、以下关于蛋白质工程的说法正确的是：(A ) A. 蛋白质工程以基因工程为基础 B. 蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 C. 蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 D. 蛋白质工程的实质是改造蛋白质
2、蛋白质工程的基本流程正确的是：( D ) ①设计蛋白质分子结构 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出 脱氧核苷酸序列 A. ①→②→③→④ B. ④→②→①→③ C. ③→④→①→② D. ③→①→④→②
“后基因组时代”将是“蛋白质组学时代”， 即从对基因信息的研究转向对蛋白质信息的研 究，包括研究蛋白质结构、功能与应用及蛋白 质相互关系和作用。
蛋白质工程就是在对蛋白质的化学、晶体学、 动力学等结构与功能认识的基础上，对蛋白质 人工改造与合成，最终获得商业化的产品。
1.4
蛋白质工程的崛起
生物：１．４《蛋白 质工程的崛起》课件 PPT（人教版选修３）
§1.4 蛋白质工程的崛起
旁栏思考题
你知道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？
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划 之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大 的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组 织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了 两项重大国际合作行动：一项是由中国科学 家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”； 另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血 浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质 组计划的帷幕。
2．生长激素改造 生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生 长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还可以结合 许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发其他生理过程。 在治疗过程中为减少副作用，需使人的重组生长激素只与 生长激素受体结合，尽可能减少与其他激素受体的结合。 经研究发现，二者受体结合区有一部分重叠，但并不完全 相同，有可能通过改造加以区别。由于人的生长激素和催 乳激素受体结合需要锌离子参与作用，而它与生长激素受 体结合则无需锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基 的氨基酸侧链，如第18和第21位His（组氨酸）和第17位 Glu（谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开发作 为临床用药还有大量的工作要做。
人教版选修三 专题1 1.4 蛋白质工程的崛起 课件(45张)
专题1 基因工程
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
专题1 基因工程
1.4 蛋白质工程的崛起
栏目 导引
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
栏目 导引
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
专题1 基因工程
解析：选 C 蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生 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，以满足人类的生产和生活的 需要，蛋白质工程需构建基因表达载体，①错误；利用蛋白质工 程产生的是自然界没有的蛋白质，②错误；蛋白质工程是在基因 工程的基础上延伸出来的，故蛋白质工程需要用到限制酶和 DNA 连接酶，③正确；对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的， 所以蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，④错误。
三、蛋白质工程的进展和前景 1．进展：如科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效 型药品。 2．前景：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用 于微电子方面。用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积 24 __小__、耗电 25 _少___和效率 26 _高___的特点。 3．面临困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的正确的 27 _高__级__结__构___的了解还很不够。
栏目 导引
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
专题1 基因工程
4．改造方法：根据改造蛋白质部位的多少，对蛋白质的改 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”：在蛋白质分子中替换某一个肽段或一个特定的结构 域；“小改”：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
专题1 基因工程
1.4 蛋白质工程的崛起
栏目 导引
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
栏目 导引
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
专题1 基因工程
解析：选 C 蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生 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，以满足人类的生产和生活的 需要，蛋白质工程需构建基因表达载体，①错误；利用蛋白质工 程产生的是自然界没有的蛋白质，②错误；蛋白质工程是在基因 工程的基础上延伸出来的，故蛋白质工程需要用到限制酶和 DNA 连接酶，③正确；对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的， 所以蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，④错误。
三、蛋白质工程的进展和前景 1．进展：如科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效 型药品。 2．前景：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用 于微电子方面。用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积 24 __小__、耗电 25 _少___和效率 26 _高___的特点。 3．面临困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的正确的 27 _高__级__结__构___的了解还很不够。
栏目 导引
生物 选修3 现代生物科技专题 RJ
专题1 基因工程
4．改造方法：根据改造蛋白质部位的多少，对蛋白质的改 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”：在蛋白质分子中替换某一个肽段或一个特定的结构 域；“小改”：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。
人教版高中生物选修三1.4《蛋白质工程的崛起》课件17张PPT
新知探究
一、蛋白质工程的崛起缘由 基因工程的局限性： a、基因工程在原则上只能生产自然 界已存在的蛋白质 b、天然蛋白质不一定完全符合人类 生产和生活的需要
蛋白质工程的目的： 生产符合人们生活需要的并非自然界 已存在的蛋白质
项目 蛋白 质 实质
蛋白质工程 合成自然界不 存在的蛋白质 改造基因
基因工程 天然存在的蛋白质 目的基因导入受体 细胞并表达 已被广泛应用
2.下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ B ） A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使 之更加符合人类的需要 B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接 进行操作，定向改变分子的结构 C.蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新 型蛋白质分子 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
C.③①④②
D.③④①②
退 出
氨基酸序 列多肽链
DNA合成
基因 DNA
转录
mRNA 翻译
折叠
蛋白质 三维结构
中心法则
预期 功能 生物 功能
蛋白质工程流程图
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
3.以下关于蛋白质工程的说法正确的是（ A ） A.蛋白质工程以基因工程为基础 B.蛋白质工程就是酶工程的延伸
C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造
D.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
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
蛋白质工程的崛起 课件
定向改造生物的遗传特性， 以获得人类所需的生物类 型或生物产品
结果
可生产天然没有的蛋白质Fra bibliotek只能生产自然界已有的蛋 白质
联 ①都在生物体外对基因进行操作； 系 ②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
蛋白质工程的崛起
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：基因工程在原则上只能产生自然界 已存在 的蛋白质。 3．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合 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。
核心要点一 蛋白质工程的基本原理 1．对蛋白质工程内容的理解 (1)改造对象：改造蛋白质的结构，本质上是改造控 制该蛋白质合成的基因的结构。 (2)产物：产生新的蛋白质。 (3)原理：基因改造。由于基因决定蛋白质，要对蛋 白质的结构进行改造，最终还必须通过改造基因来完成。
(4)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因 有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质 工程中的新基因则没有。
(5)蛋白质工程的内容主要有两方面：一是根据需要设计具有特定氨 基酸序列和空间结构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及空间结构 与生物功能之间的关系，在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的 空间结构和生理功能，设计合成具有特定生理功能的全新蛋白质，而氨 基酸的排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应基因中 的脱氧核苷酸序列，或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片 段，用于蛋白质工程。
三、蛋白质工程的进展和前景 1．进展：科学家通过对 胰岛素 的改造，已使其 成为速效型药品。 2．前景：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质 工程应用于微电子方面，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。 3．面临的困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的 高级结构 了解不够。
结果
可生产天然没有的蛋白质Fra bibliotek只能生产自然界已有的蛋 白质
联 ①都在生物体外对基因进行操作； 系 ②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
蛋白质工程的崛起
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：基因工程在原则上只能产生自然界 已存在 的蛋白质。 3．天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合 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。
核心要点一 蛋白质工程的基本原理 1．对蛋白质工程内容的理解 (1)改造对象：改造蛋白质的结构，本质上是改造控 制该蛋白质合成的基因的结构。 (2)产物：产生新的蛋白质。 (3)原理：基因改造。由于基因决定蛋白质，要对蛋 白质的结构进行改造，最终还必须通过改造基因来完成。
(4)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因 有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质 工程中的新基因则没有。
(5)蛋白质工程的内容主要有两方面：一是根据需要设计具有特定氨 基酸序列和空间结构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及空间结构 与生物功能之间的关系，在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的 空间结构和生理功能，设计合成具有特定生理功能的全新蛋白质，而氨 基酸的排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应基因中 的脱氧核苷酸序列，或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片 段，用于蛋白质工程。
三、蛋白质工程的进展和前景 1．进展：科学家通过对 胰岛素 的改造，已使其 成为速效型药品。 2．前景：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质 工程应用于微电子方面，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。 3．面临的困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的 高级结构 了解不够。
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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。
2、原理：
改造基因（基因修饰或基因合成）
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天然蛋白质的合成过程
DNA 转录
表达生物特有 的功能或性状
RNA 翻译 肽链
折叠 等
具有空间结 构的蛋白质
遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
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2、天然蛋白质的不足
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。
3、蛋白质工程的目的
生产符合人类生产和生活的 需要的蛋白质。
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例如：
满足人类生 产和生活的
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Ｄ 2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 Ａ．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构
D．基因结构
❖ 3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（
）
❖ A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之 更加符合人类的需要
Ｂ ❖ B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进 行操作，定向改变分子的结构
复习检测
1、基因工程的基本操作程序？ 2、乳腺生物反应器的形成过程？ 3、什么是基因治疗？有哪些类型？
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一、蛋白质工程崛起的缘由
1、基因工程的应用 （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，使后者产生本不能产生的蛋白 质，进而表现出新的性状。
（2）基因工程的不足：
应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改 造，主要原因如下：
（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，而且改造过 的蛋白质可以遗传下去。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。
需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
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
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
天冬氨酸激酶
改造
（352位的苏氨酸）
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 二氢吡啶二羧酸合成酶
（104位的天冬酰胺）
（异亮氨酸）
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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？
３. 途径:
预期的蛋白质功能
设计预期的蛋白质结构
推测应有的氨基酸序列
找ห้องสมุดไป่ตู้相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
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分子
基因
DNA合成
设计
氨基酸序
蛋白质
DNA
转录 mRNA翻译 列多肽链
三维结构
折叠
图1-29蛋白质工程流程图
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生物 预期 功能 功能
4、基础：
蛋白质的结构和功能
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产生新的 基因型，无新基因 基因（型）
产生的蛋白质
原有的
新的
联系
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
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思考与探究
2.基因工程是遵循中心法则， 从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生
功能，基本上是生产出自然界已有的蛋 白质。
蛋白质工程是按照以下思路进行的： 确定蛋白质的功能→蛋白质应有的
Ｃ D．③④①②
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蛋白质工程的概念
❖ 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物 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， 以满足人类的生产和生活的需求。 蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造
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比较基因工程和蛋白质工程
基因工程
蛋白质工程
相同点 都要改造基因，都属于分子水平
❖ C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型 蛋白质分子
❖ 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
❖ 5、蛋白质工程的基本流程正确的是（
）
❖ 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
高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→ 应有的氨基酸序列→应有的碱基排列， 可以创造自然界不存在的蛋白质。
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法 不正确的是（ ）
D A．是生物在长期进化过程中形成的
B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要
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。
2、原理：
改造基因（基因修饰或基因合成）
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天然蛋白质的合成过程
DNA 转录
表达生物特有 的功能或性状
RNA 翻译 肽链
折叠 等
具有空间结 构的蛋白质
遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
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2、天然蛋白质的不足
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。
3、蛋白质工程的目的
生产符合人类生产和生活的 需要的蛋白质。
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例如：
满足人类生 产和生活的
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Ｄ 2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 Ａ．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构
D．基因结构
❖ 3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（
）
❖ A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之 更加符合人类的需要
Ｂ ❖ B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进 行操作，定向改变分子的结构
复习检测
1、基因工程的基本操作程序？ 2、乳腺生物反应器的形成过程？ 3、什么是基因治疗？有哪些类型？
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一、蛋白质工程崛起的缘由
1、基因工程的应用 （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，使后者产生本不能产生的蛋白 质，进而表现出新的性状。
（2）基因工程的不足：
应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改 造，主要原因如下：
（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，而且改造过 的蛋白质可以遗传下去。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。
需要
干扰素（半胱氨酸） 改造 干扰素（丝氨酸）
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
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
天冬氨酸激酶
改造
（352位的苏氨酸）
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 二氢吡啶二羧酸合成酶
（104位的天冬酰胺）
（异亮氨酸）
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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？
３. 途径:
预期的蛋白质功能
设计预期的蛋白质结构
推测应有的氨基酸序列
找ห้องสมุดไป่ตู้相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
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分子
基因
DNA合成
设计
氨基酸序
蛋白质
DNA
转录 mRNA翻译 列多肽链
三维结构
折叠
图1-29蛋白质工程流程图
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生物 预期 功能 功能
4、基础：
蛋白质的结构和功能
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产生新的 基因型，无新基因 基因（型）
产生的蛋白质
原有的
新的
联系
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
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思考与探究
2.基因工程是遵循中心法则， 从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生
功能，基本上是生产出自然界已有的蛋 白质。
蛋白质工程是按照以下思路进行的： 确定蛋白质的功能→蛋白质应有的
Ｃ D．③④①②
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蛋白质工程的概念
❖ 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物 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， 以满足人类的生产和生活的需求。 蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造
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比较基因工程和蛋白质工程
基因工程
蛋白质工程
相同点 都要改造基因，都属于分子水平
❖ C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型 蛋白质分子
❖ 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
❖ 5、蛋白质工程的基本流程正确的是（
）
❖ 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
高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→ 应有的氨基酸序列→应有的碱基排列， 可以创造自然界不存在的蛋白质。
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法 不正确的是（ ）
D A．是生物在长期进化过程中形成的
B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要