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(共17张PPT)
1.科学家利用了什么技术让细菌能发出绿色荧光？
从社会中来
基因工程
基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质！
对蛋白质分子进行设计和改造
2.早期没有发现黄色荧光蛋白，怎样让细菌也能发出黄色荧光？
蛋白质工程
第3章 基因工程
第4节 蛋白质工程的原理和应用
（1 课时）
蛋白质工程的原理是什么？
蛋白质工程已有那些实际的应用
本节聚焦
1.基础：蛋白质分子的 及其与_________的关系。
2.操作方法和对象： 。
3.目的： 的蛋白质，或 的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
4.地位：在_________的基础上,延伸出来的第 代基因工程。
5.学科和技术： 。
阅读P93第1、2段内容，理解蛋白质工程的概念
一、蛋白质工程的概念
改造或合成基因
分子生物学、晶体学和计算机技术
结构规律
生物功能
基因工程
二
改造现有
制造一种新
分析P96拓展应用，结合P94内容，解决问题：
T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失活。科学家对T4溶菌酶耐热性的结构进行研究，并以此为依据对相关基因进行了改造，使T4溶菌酶的第3号异亮氨酸变为半胱氨酸，于是，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。
1.这项工作属于什么工程的范畴？
2.在该实例中引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是？
3.为什么蛋白质工程技术要改造基因而不是直接改造蛋白质？
4.概括：科学家改造T4溶菌酶的基本思路（参考图3-17）
蛋白质工程
基因的碱基序列发生了变化
蛋白质由基因指导合成，基因改造后能遗传，并且改造基因较易操作。
二、蛋白质工程的基本原理
结合教材P94总结蛋白质工程的原理：
蛋白质工程是中心法则的逆推
A
B
C
D
T4溶菌酶耐热性升高
推测
折叠
改造或合成
翻译
转录
耐热性T4溶菌酶的结构
耐热T4溶菌酶mRNA
耐热T4溶菌酶氨基酸的序列
耐热T4溶菌酶基因
设计
折叠
目的基因
第3位异亮氨酸变为半胱氨酸
行使
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。
--- 蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
思考·讨论
GCU
GCC
GCA
GCG
UGG
AAA
AAG
丙氨酸
…
色氨酸
赖氨酸
谷氨酸
苯丙
氨酸
…
UUU
UUC
GAA
GAG
---蛋白质工程基本思路的应用
某多肽链的一段氨基酸序列是：
思考·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。
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？
GCU
GCC
GCA
GCG
UGG
AAA
AAG
丙氨酸
…
色氨酸
赖氨酸
谷氨酸
苯丙
氨酸
…
UUU
UUC
GAA
GAG
由于密码子具有简并性,获得的基因碱基序列有多种。
可人工合成目的基因，或从基因文库中获取目的基因后对基因进行改造。
（要用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换）
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 起点
过程
实质
结果
应用及现状
联系 预期蛋白质功能
目的基因
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的
基因重组
可以创造出自然界不存在的蛋白质
生产自然界已存在的蛋白质
①主要集中在对现有蛋白质进行改造，②对创造新的蛋白质还有许多技术难题未突破，因为蛋白质高级结构非常复杂，人们对此知之甚少
①已被广泛应用，如转基因植物、动物、药品生产等已商业化
①蛋白质工程获得目的基因后，需要通过基因工程获得预期蛋白质
②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
如何确定一个操作过程是基因工程技术还是蛋白质工程技术？
（金版学案P153）3.科学家将β-干扰素基因进行定点诱变导入大肠杆菌表达,使干扰素第17位的半胱氨酸变成丝氨酸,大大提高了β-干扰素的抗病毒活性,并且提高了其储存稳定性。该技术为(　　) A.基因工程 B.细胞工程 C.基因突变 D.蛋白质工程
D
蛋白质工程是对原有基因进行改造（或合成新的基因）,从而使得到的已不是天然的蛋白质。
三、蛋白质工程的应用
应用 实例
医药工业方面 改造胰岛素基因，获得____________类似物
获得在一定条件下延长保存时间的 ；
将小鼠抗体上 “嫁接”到 上
其他工业方面 改进 或开发 ；
提高玉米叶片和种子中游离_______的含量（P93）
农业方面 改造某些 ；
设计优良微生物______
速效胰岛素
赖氨酸
农药
阅读P95内容，解决表格问题：
干扰素
结合抗原的区域
人的抗体
酶的性能
新的工业用酶
参与调控光合作用的酶
1. 蛋白质工程可以说是基因工程的延伸，判断：
(1)基因工程需要在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程不需要对基因进行操作。（ ）
(2)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。（ ）
(3)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。（ ）
√
×
×
一、概念检测
P92 练习与应用
2. 蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到 的目的是 （ ）
A. 分析蛋白质的三维结构
B. 研究蛋白质的氨基酸组成
C. 获取编码蛋白质的基因序列信息
D. 改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
3. 水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现，用赖氨酸替换水蛭素第 47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在这 项替换研究中，目前可行的直接操作对象是（ ）
A.基因 B.氨基酸　　C.多肽链 D.蛋白质
D
A
一、概念检测
P92 练习与应用
下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
（1）代表蛋白质工程操作思路的是_____,
代表中心法则内容的是________。(填写数字)
（2）写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：
①______；②______；③______；④______；⑤__________。
（3）从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是______的。
④⑤
①②③
转录
翻译
折叠
推测
改造合成
相反
课堂练习
④将连接产物导入大肠杆菌
P98 复习与提高
重组质粒
空质粒
导入空质粒
导入了质粒的大肠杆菌才能存活
也有其他连接产物
导入重组质粒
请根据以上信息回答下列问题。
（1）在第②步中,应怎样选择限制酶？
（2）在第③步中，为了使质粒DNA与目的基因能连接，还需要在混合物中加入哪种物质？
（3）选用含有 AmpR 和 LacZ 基因的质粒进行实验有哪些优势？
（4）含有重组质粒的大肠杆菌菌落将呈现什么颜色？
为什么？
相同的限制酶或切割能产生相同末端的限制酶
加入DNA连接酶
该质粒便于进行双重筛选
因为目的基因的插入破坏了 LacZ基因的结构，使其不能表达出 B-半乳糖苷酶，底物 X-gal也就不能被分解。
白色
2.科学家将 Or3/4 、 Sox2、 c-Myc 和 KIf4 基因通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞中，然后在培养ES细胞的培养基上培养这些细胞。2-3周后,这些细胞显示出ES细胞的形态、具有活跃的分裂能力，它们就是iPS细胞。请回答下列问题。
（1）在这个实验过程中，逆转录病毒的作用是什么？
（2）如何证明iPs细胞的产生不是由于培养基的作用？
（3）如果要了解 Or3/4 、 Sox2、 c-Myc 和 KIf4 基因在诱导iPs细胞时，每个基因作用的相对大小，该如何进行实验？请你给出实验设计的思路。
（4）若将病人的皮肤成纤维细胞诱导成iPs细胞，再使它转化为需要的细胞，用这些细胞给该病人治病，这是否会引起免疫排斥反应 为什么？ iPS细胞具有分裂活性，用它进行治疗时可能
P98 复习与提高
（1）载体，将外源基因送入小鼠成纤维细胞。
（2）可设置对照组。将转入外源基因和没有转入外源基因的细胞分别培养在相同的培养基中，并确保其他培养条件相同。
如果只有转入外源基因的细胞转化成了 iPS 细胞，就可以证明 iPS 细胞的产生不是由于培养基的作用。
（3）可依次去掉1个基因，与转入4个基因的诱导情况进行比较。
（4）不会；因为遗传物质没有改变；导致肿瘤发生的风险。

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