資源簡介

(共22張PPT)
第三章 基因工程
第三節 蛋白質工程
學習目標 學科核心素養
1.舉例說出蛋白質工程崛起的緣
由。
2.簡述蛋白質工程的基本原理。 1.生命觀念——結合圖示簡述蛋白質工程的原理。
2.科學思維——結合蛋白質工程的實例，理解蛋白
質工程和基因工程的比較。
教材預習·必備知識全過關
一、蛋白質工程是基因工程的延伸
1. 蛋白質工程的一般過程
（1） 概念：蛋白質工程是指以蛋白質分子的______規律及其與生物______的關系為
基礎，對編碼該蛋白的基因進行有目的的設計改造，以______現有蛋白質或制造____
的蛋白質。
結構
功能
改造
新
（2） 蛋白質工程的一般過程
轉錄
翻譯
分子設計
折疊
（3） 基因工程的不足
① 原則上只能生產自然界中已經______的蛋白質。
② 生產的蛋白質不一定符合人們生產和生活的______。
存在
需要
（4） 蛋白質工程的優勢
① 能更______地利用自然界中存在的蛋白質。
② 能在分子水平上對蛋白質進行再____________，進而創造出自然界中________的蛋白質。
充分
設計和改造
不存在
提高
2. 蛋白質工程首先要獲取基因和蛋白質的結構數據
序列條目
排列順序
蛋白質
基因圖譜
結構
3. 通過基因改造生產目標蛋白質
（1） 基因的體外定向突變
① 適用對象：掌握了基本__________的蛋白質。
結構信息
② 類型
目的 方法
大面積的定向突變 ____________
單一或少數幾個突變位點的基因定向突變 ________________
基因全合成
引物定點引入法
③ 定點誘變法的過程示意圖
引物
突變
受體細胞
突變
（2） 非定點誘變技術
適用對象 不能預先確定__________的蛋白質
缺點 目的性和________不夠強
優點 突變位點____，有時會產生意想不到的改造效果
誘變位點
針對性
多
二、蛋白質工程的設計思路與應用
目的 思路 原理 實例
提高蛋白
質（酶）
的穩定性 引入
________ 二硫鍵是穩定蛋白質分子
__________最關鍵的一種共
價鍵，在蛋白質分子中引入
二硫鍵能顯著提高其
________ 向 溶菌酶引入二硫鍵提高了
溶菌酶的熱穩定性
二硫鍵
空間結構
穩定性
目的 思路 原理 實例
提高蛋白
質（酶）
的穩定性 轉換氨基
酸殘基 在高溫下，蛋白質分子中天
冬酰胺和谷氨酰胺的側鏈上
的酰胺基會發生
__________，損害其_______
_____；將天冬酰胺和谷氨酰
胺殘基轉換為其他合適的氨
基酸殘基，可提高蛋白質的
熱穩定性 酵母菌的丙糖磷酸異構酶的兩個
亞基中各含有兩個天冬酰胺殘
基，分別用________和異亮氨酸
殘基替代，大幅度提高了酶的熱
穩定性
脫氨反應
結構和功能
蘇氨酸
續表
目的 思路 原理 實例
改善酶的
催化活性 轉換____
________ 大量酶蛋白的 射線晶體衍
射結果顯示，酶的催化活性
中心附近有少數關鍵性氨基
酸殘基，決定了酶的______
活性 將嗜熱芽孢桿菌酪氨酰 合
成酶分子中的一個蘇氨酸殘基改
變為丙氨酸或脯氨酸殘基時，酶
的______大幅提高
消除酶的
被抑制特
性 轉換氨基
酸殘基 轉換氨基酸殘基可以消除酶
的________特性 將枯草芽孢桿菌蛋白酶分子中第
222位的甲硫氨酸殘基轉換成半
胱氨酸殘基或丙氨酸殘基，酶的
活性將不再受________的抑制
氨基酸殘基
催化
活性
被抑制
漂白劑
續表
核心要點·能力素養全提升
要點 蛋白質工程與基因工程的比較
1.蛋白質工程與基因工程的比較
項目 蛋白質工程 基因工程
區別 起點 預期的蛋白質功能 目的基因
過程 預期蛋白質功能 設計蛋白質結構
推測氨基酸序列 推測脫氧核苷酸序
列 合成 表達出蛋白質 獲取目的基因 構建基
因表達載體 導入受體
細胞 目的基因的檢測
與鑒定
項目 蛋白質工程 基因工程
區別 實質 通過改造相應的基因達到對蛋白質進行
改造的目的 基因重組
結果 可以創造出自然界不存在的蛋白質 生產自然界已存在的蛋白
質
續表
項目 蛋白質工程 基因工程
區別 應用及現
狀 ①主要集中在對現有蛋白質進行改造；
②對創造新的蛋白質還有許多技術難題
未突破，因為蛋白質的高級結構非常復
雜，人們對此知之甚少 ①已被廣泛應用，如轉基
因植物、動物、藥品生產
等已商業化；
②基因治療僅處于初期的
臨床試驗階段
聯系 ①蛋白質工程獲得目的基因后，需要通過基因工程獲得預期蛋白質;
②蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程
續表
2.用“二看法”判斷基因工程和蛋白質工程
典例 [2023江蘇南通海安高級中學高三調研]下列有關基因工程和蛋白質工程的敘述，
正確的是( )
A
對點演練1 與基因工程相比，蛋白質工程的突出特點是( )
B
A.基因工程原則上能生產任何蛋白質
B.蛋白質工程能對現有的蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質
C.蛋白質工程可以不通過轉錄和翻譯來實現
D.蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第三代基因工程
[解析] 蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。也就是說，蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程，所以B項正確，A、C、D項錯誤。
B
網絡構建

展開更多......

收起↑