3.4蛋白质工程的原理和应用 说课 课件(共23张PPT)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3

(共23张PPT)
第3章 基因工程
3.4 蛋白质工程的原理和应用
01
02
04
05
03
06
C
ONTENTS
教学设计思路
教学目标
教学重难点
教学过程
教学反思
目 录
教材分析
本章教材分析
3.4 蛋白质工程的原理和应用
与本节内容对应的课程标准的“内容要求”是：概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质；举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
结合教材内容，确定本节的教学目标如下。
本节教材分析
教学目标
1.说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.概述蛋白质工程的原理。
3. 举例说明对现有蛋白质的编码基因进行改造，获得人类所需要的蛋白质的过程。
重点
难点
（1）蛋白质工程的基本原理。
（2）依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
（1）蛋白质工程的基本原理。
（2）依据人类需要对原有蛋自质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
教学设计思路
导入
蛋白质工程崛起的缘由
蛋白质工程的原理
蛋白质工程的应用
分析用细菌“画画”的实例，思考如何对天然的蛋自质分子进行改造。
分析改造玉米中的天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶和改造干扰素分子的实例，了解开展蛋自质工程研究的原因。
了解其他蛋白质工程应用的实例以及蛋白质工程的发展现状。
分析蛋白质工程的操作对象。
在讨论改造天然胰岛素分子思路的基础上，归纳蛋白质工程的基本思路，概括蛋白质工程的概念。
了解与蛋白质工程相关的技术
一．复习旧知，引入新知
创设情境
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
①基础：___________________________________
②操作：___________________________________
③操作对象：_______________________________
④目的：___________________________________
___________________________________
⑤地位：___________________________________
⑥理论和技术：_____________________________
蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
改造或合成基因
改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质，
以满足人类生产和生活的需求
在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
基因
分子生物学、晶体学和计算机技术
一.蛋白质工程
1.蛋白质工程定义
2.蛋白质工程崛起的缘由
一.蛋白质工程
赖氨酸合成
调控
达到一定浓度
两种酶的活性
352位的苏氨酸变成异亮氨酸
二氢吡啶二羧酸合成酶
天冬氨酸激酶
+
104位的天冬酰胺变成异亮氨酸
赖氨酸含量
抑制
提高
提高
限制
提高
2.蛋白质工程崛起的缘由
一.蛋白质工程
蛋白质
（三维结构）
预期功能
生物功能
翻译
折叠
行使
转录
设计
推测
改造或合成
mRNA
目的基因
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。
（1）目标
蛋白质工程的基本思路
3.蛋白质工程的基本原理
一.蛋白质工程
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→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
蛋白质
三维结构
预期功能
生物功能
氨基酸序列
多肽链
分子设计
折叠
基因
DNA
DNA合成
翻译
mRNA
转录
速效
胰岛素
B链中28号与29号氨基酸对换
速效胰岛素两条多肽链氨基酸序列
速效
胰岛素
基因
转录
速效
胰岛素
mRNA
翻译
折叠
①基础：蛋白质分子的 及其与 的关系。
结构规律
生物功能
②手段：通过 或 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。
基因修饰
基因合成
3.蛋白质工程的基本原理
一.蛋白质工程
通过改造或合成基因，定向改造现有蛋白质，或制造新的蛋白质。
（2）实质
生产出自然界没有的蛋白质。
（3）结果
4.蛋白质工程的类型
一.蛋白质工程
以据氨基酸的性质和特点，制造全新蛋白质
改变蛋白质分子中某一个多肽链片段或一个特定的结构
利用基因工程中的定点诱变技术，改造蛋白质分子某活性部位的一个或几个氨基酸残基
大改：
中改：
小改：
（1）对蛋白质的结构进行设计和改造，最终是通过改造基因来实现的。
（2）改造基因的方法：定点突（诱）变、基因融合和基因拼接。
一.蛋白质工程
5.根据基因工程的原理进行蛋白质的设计和改造
一.蛋白质工程
6.蛋白质工程的应用
项目 蛋白质工程 基因工程
操作对象
操作起点
操作水平
操作流程
结果
实质
联系 基因
基因
DNA分子水平
DNA分子水平
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到并改变对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新基因→获得所需要的蛋白质
目的基因的筛选与获取→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
可生产自然界没有的蛋白质
可生产自然界已有的蛋白质
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
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
①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蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程基本操作；
预期蛋白质功能
目的基因
蛋白质工程与基因工程的比较
小结：如何判断一个操作是基因工程还是蛋白质工程
是否合成新的基因
蛋白质工程
是否对原有基因进行改造
是
否
是
否
蛋白质工程
基因工程
看蛋白质
看基因
是否为天然蛋白质
是
否
蛋白质工程
基因工程
【课堂小结】
巩固练习
03
四．巩固练习
本节课的主要特点如下。
1. 找到新旧知识的联系点，实现知识迁移
本节课的导入环节通过让学生分析用细菌“画画”的实例，让他们认识到获得这个作品既要用到已学过的基因工程技术，还要用到将要学习的新技术，继而建立起基因工程与蛋白质工程的联系。在认识蛋白质工程的操作对象时，学生需要结合学过的基因的遗传特性、基因的表达等相关知识来进行分析，在这个过程中，他们将感受到“新知不新”，并学会用“旧知”去同化“新知”。
反思
2.分析多个蛋白质工程应用的实例，促进理解
本节课教师让学生分析了多个蛋白质工程应用的实例。例如，结合改造玉米中的天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶和改造干扰素分子的实例，让学生了解开展蛋白质工程研究的原因；
结合改造天然胰岛素分子的实例，让学生梳理蛋白质工程的基本思路，加深对蛋白质工程原理的理解，进而达成对蛋白质工程这一概念的理解。
反思
谢谢观看