高中生物 專題1 基因工程 第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的崛起課件 新人教版選修3.ppt

成才之路 生物 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 選修3 基因工程 專題一 第四節(jié)蛋白質(zhì)工程的崛起 專題一 1 舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 2 理解蛋白質(zhì)工程的原理 重點 3 了解蛋白質(zhì)工程的應用 一 蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1 基因工程的實質(zhì) 將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi) 后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的 進而表現(xiàn)出新性狀 2 蛋白質(zhì)工程的目的 生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的 基因 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì) 二 蛋白質(zhì)工程的基本原理1 目標 根據(jù)人們對 功能的特定需求 對 進行分子設計 2 原理 3 過程 預期蛋白質(zhì)功能 設計 推測應有氨基酸序列 找到對應的 序列 基因 4 蛋白質(zhì)工程是指以 的關(guān)系作為基礎 通過 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 或者制造一種 以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 基因改造 預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 脫氧核苷酸 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能 基因修飾或基因合成 新的蛋白質(zhì) 三 蛋白質(zhì)工程的進展和前景1 例如 科學家通過對 的改造 已使其成為速效型藥品 用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件 具有 和 的特點 因此有極為廣闊的發(fā)展前景 2 蛋白質(zhì)工程是一項難度很大的工程 目前成功的例子不多 主要因為蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于 而這種 十分復雜 而目前科學家對大多數(shù)蛋白質(zhì)的 了解還不夠 胰島素 體積小 耗電少 效率高 正確的高級結(jié)構(gòu) 高級結(jié)構(gòu) 高級結(jié)構(gòu) dna含量相對較高 一定量的蒸餾水 洗滌劑 產(chǎn)生大量的泡沫 濾液體積相等的 冷卻的體積分數(shù)為95 的酒精 白 加劇dna分子的斷裂 思維激活 1 蛋白質(zhì)工程操作程度的基本思路與基因工程是否相同 為什么 2 假如某科學家設計出某種蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 你能否設計出利用大腸桿菌生產(chǎn)該蛋白質(zhì)的流程 答案 1 不同 基因工程是按照人們的愿望 把一種生物的基因?qū)肓硪环N生物體內(nèi) 并使其表達 從而創(chuàng)造出符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品 蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進行的 從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā) 設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測應有的氨基酸序列 找到相對應的脫氧核苷酸序列 基因 2 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 氨基酸序列 合成目的基因 構(gòu)建基因表達載體 導入大腸桿菌 產(chǎn)生相應蛋白質(zhì) 一 蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎 通過基因修飾或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 或制造一種新的蛋白質(zhì) 以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求 也就是說 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎上 延伸出來的第二代基因工程 是包含多學科的綜合科技工程領(lǐng)域 知識貼士 對于本概念應從以下幾個方面理解 蛋白質(zhì)工程的基礎 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)工程的改造對象 改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 本質(zhì)上是改造控制該蛋白質(zhì)合成的基因的結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)工程的產(chǎn)物 產(chǎn)生新的蛋白質(zhì) 以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是 a 蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎b 蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸c 蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對蛋白質(zhì)進行改造d 蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì) 導學號65500067 解析 本題考查蛋白質(zhì)工程的概念 蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎 通過基因修飾或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 或制造一種新的蛋白質(zhì) 以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求 所以 蛋白質(zhì)是以基因工程為基礎的 又稱為第二代基因工程 蛋白質(zhì)工程不僅能生產(chǎn)天然蛋白質(zhì) 還可以根據(jù)需要改造控制蛋白質(zhì)合成的相應基因中脫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 從而合成自然界中本來不存在的蛋白質(zhì) 答案 a 下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法 錯誤的是 a 蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu) 使之更加符合人類需要b 蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作 定向改變分子的結(jié)構(gòu)c 蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界不存在的新型蛋白質(zhì)分子d 蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分 又稱為第二代基因工程 答案 b 導學號65500068 解析 蛋白質(zhì)工程是通過對基因進行修飾或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 制造新的蛋白質(zhì) 它并不是對蛋白質(zhì)分子直接進行操作 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性是由構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類 數(shù)目 排列順序和空間結(jié)構(gòu)來決定的 而其結(jié)構(gòu)多樣性的根本原因則是由于控制蛋白質(zhì)合成的基因的多樣性 既然蛋白質(zhì)的功能是由dna決定的 那么制造出新的蛋白質(zhì) 就要改造dna 所以蛋白質(zhì)工程的原理應該是中心法則的逆推 它的基本途徑是 從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā) 設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測應有的氨基酸序列 找到相對應的脫氧核苷酸序列 基因 結(jié)合課本中插圖 可以較明確地說明這一點 知識貼士 實施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系 對蛋白質(zhì)的改造可分為三類 第一類為 大改 即制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì) 第二類為 中改 即在蛋白質(zhì)分子中替代一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域 第三類為 小改 即改造蛋白質(zhì)分子中的幾個氨基酸殘基 解析 如果對多肽p1進行改造 首先根據(jù)預期功能設計多肽的分子結(jié)構(gòu) 即根據(jù)p1氨基酸序列設計多條模擬肽 再根據(jù)模擬肽的氨基酸序列合成編碼模擬肽的dna片段 從而構(gòu)建含目的肽dna片段的表達載體 最后從表達產(chǎn)生的模擬肽中篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽 答案 c 答案 d 解析 自然界中不存在的蛋白質(zhì)是無法首先設計b c項的 應先設計d項內(nèi)容 再以此為基礎推測氨基酸序列和mrna結(jié)構(gòu) 三 蛋白質(zhì)工程的進展和前景1 進展 胰島素速效型藥品的生產(chǎn) 2 前景 1 生物材料科學家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應用于微電子方面 優(yōu)點是 體積小 耗電少 效率高 2 耐體外保存的干擾素 方法是 將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸 3 高產(chǎn)賴氨酸玉米的設計 方法是 將天冬氨酸激酶的第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸 將二氫吡啶二羧酸合成酶中的第104位的氨基酸由天冬酰胺變成異亮氨酸 解析 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎上 延伸出來的第二代基因工程 蛋白質(zhì)工程是從分子水平對蛋白質(zhì)進行改造設計 通過對相應的基因進行修飾加工甚至人工進行基因合成 從而對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 或制造一種新的蛋白質(zhì)以滿足人類生產(chǎn)和生活需求 而基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi) 并使之表達 體現(xiàn)人類所需的性狀 或者獲取所需的產(chǎn)品 因此 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì) 答案 b 答案 b 解析 題目中的操作涉及的基因不再是原來的基因 其合成的 干擾素也不是天然的 干擾素 而是經(jīng)過改造的 具有人類所需優(yōu)點的蛋白質(zhì) 因而整個過程利用的生物技術(shù)為蛋白質(zhì)工程 1 蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較 2 對天然蛋白質(zhì)進行改造 通過對基因的操作實現(xiàn) 而不是直接改造蛋白質(zhì)的原因 1 任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的 改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造 而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去 如果對蛋白質(zhì)直接改造 即便改造成功 被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的 2 對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作 難度要小得多 利用蛋白質(zhì)工程改造天然蛋白質(zhì) 進而改變其功能 可獲得毒副作用減小 專一性 藥效和穩(wěn)定性都增強的理想藥物 如胰島素是治療依賴性糖尿病的特效藥物 但是天然胰島素在人體內(nèi)壽命只有幾小時 重癥病人每天得注射好幾次藥物 給病人增加了不便和痛苦 通過蛋白質(zhì)工程改變胰島素的空間結(jié)構(gòu) 以延長胰島素的半衰期 得到長效胰島素 還可以在不改變胰島素活性部位結(jié)構(gòu)的前提下 增強其他部位結(jié)合強度 使之難以被酶所破壞 從而增強其穩(wěn)定性 1 若要批量生產(chǎn)以上提到的長效胰島素 根據(jù)所學知識 需要用到哪些生物工程 a 發(fā)酵工程b 基因工程c 蛋白質(zhì)工程d 胚胎工程 2 用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的胰島素 與天然胰島素比較 顯著的優(yōu)點是 解析 蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是生產(chǎn)出自然界原本不存在的蛋白質(zhì) 所以需要對原有胰島素的基因進行改造