人教版生物選修3精品14蛋白質(zhì)工程的崛起ppt課件

1、14蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起學(xué)習(xí)導(dǎo)航學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2.了解蛋白質(zhì)工程的原理。了解蛋白質(zhì)工程的原理。 重點(diǎn)重點(diǎn)3.了解蛋白質(zhì)工程的運(yùn)用。了解蛋白質(zhì)工程的運(yùn)用。 難點(diǎn)難點(diǎn)新知初探思想啟動(dòng)新知初探思想啟動(dòng)一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.基因工程的本質(zhì)：將一種生物的基因工程的本質(zhì)：將一種生物的_轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的產(chǎn)生的_，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。2.基因工程的缺乏：原那么上只能消費(fèi)基因工程的缺乏：原那么上只能消費(fèi)_的蛋白質(zhì)。的蛋

2、白質(zhì)?；蚧虻鞍踪|(zhì)蛋白質(zhì)自然界已存在自然界已存在二、蛋白質(zhì)工程的根本原理二、蛋白質(zhì)工程的根本原理1.蛋白質(zhì)工程的目的蛋白質(zhì)工程的目的根據(jù)人們對(duì)根據(jù)人們對(duì)_的特定需求，對(duì)蛋的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)展分子設(shè)計(jì)。白質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)展分子設(shè)計(jì)。2.對(duì)概念的了解對(duì)概念的了解(1)根底：蛋白質(zhì)分子的構(gòu)造規(guī)律及其與根底：蛋白質(zhì)分子的構(gòu)造規(guī)律及其與_的關(guān)系。的關(guān)系。蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功能生物功能生物功能(2)手段：手段：_。(3)目的：對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)展改造，或制造一目的：對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)展改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的消費(fèi)和生活的種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的消費(fèi)和生活的需求。需求。3.根本途徑：從預(yù)期的蛋

3、白質(zhì)功能出發(fā)根本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)設(shè)計(jì)預(yù)期的計(jì)預(yù)期的_推測應(yīng)有的氨基酸推測應(yīng)有的氨基酸序列序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列?；蛐揎椈蚧蚝铣苫蛐揎椈蚧蚝铣傻鞍踪|(zhì)構(gòu)造蛋白質(zhì)構(gòu)造想一想想一想對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)展改造，是直接對(duì)蛋白質(zhì)分對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)展改造，是直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)展操作來實(shí)現(xiàn)的嗎？子進(jìn)展操作來實(shí)現(xiàn)的嗎？【提示】不是，由于基因決議蛋白質(zhì)，因【提示】不是，由于基因決議蛋白質(zhì)，因此要對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)展設(shè)計(jì)改造，最終必此要對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)展設(shè)計(jì)改造，最終必需經(jīng)過基因改造來完成。需經(jīng)過基因改造來完成。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1.進(jìn)

4、展：如科學(xué)家經(jīng)過對(duì)胰島素的改造，已進(jìn)展：如科學(xué)家經(jīng)過對(duì)胰島素的改造，已使其成為速效型藥品。使其成為速效型藥品。2.前景：生物和資料科學(xué)家正積極探求將蛋白前景：生物和資料科學(xué)家正積極探求將蛋白質(zhì)工程運(yùn)用于微電子方面。制成的電子元件質(zhì)工程運(yùn)用于微電子方面。制成的電子元件具有具有_的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。3.面臨困難：對(duì)蛋白質(zhì)發(fā)揚(yáng)功能必需依賴的面臨困難：對(duì)蛋白質(zhì)發(fā)揚(yáng)功能必需依賴的_了解不夠。了解不夠。體積小、耗電少和效率高體積小、耗電少和效率高高級(jí)構(gòu)造高級(jí)構(gòu)造要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)一蛋白質(zhì)工程的根本原理和途徑要點(diǎn)一蛋白質(zhì)工程的根本原理和途徑1.原理：根據(jù)中心法那么逆向推理。圖示如下原理：根據(jù)中

5、心法那么逆向推理。圖示如下：2.設(shè)計(jì)中的困難：如何推測非編碼區(qū)以及內(nèi)含設(shè)計(jì)中的困難：如何推測非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列。子的脫氧核苷酸序列。3.蛋白質(zhì)工程的步驟蛋白質(zhì)工程的步驟4.結(jié)果：消費(fèi)出自然界從來沒有的蛋白質(zhì)。結(jié)果：消費(fèi)出自然界從來沒有的蛋白質(zhì)。 胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時(shí)間才干進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液經(jīng)過較長的時(shí)間才干進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果遭到的胰島素又容易分解，因此，治療效果遭到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素影響。如圖是

6、用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的消費(fèi)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題：的消費(fèi)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題：例例1(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵,圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要根據(jù)是圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要根據(jù)是_。(2)經(jīng)過經(jīng)過DNA合成構(gòu)成的新基因應(yīng)與合成構(gòu)成的新基因應(yīng)與_結(jié)合后轉(zhuǎn)移到結(jié)合后轉(zhuǎn)移到_中才干得到中才干得到準(zhǔn)確表達(dá)。準(zhǔn)確表達(dá)。(3)假設(shè)要利用大腸桿菌消費(fèi)速效胰島素，需假設(shè)要利用大腸桿菌消費(fèi)速效胰島素，需用到的生物工程有用到的生物工程有_、_和發(fā)和發(fā)酵工程。酵工程。(4)圖解中重新的胰島素模型到新的胰島素基圖解中重新的胰島素模型到新的胰島素基因的合

7、成的根本思緒是什么？因的合成的根本思緒是什么？【解析】【解析】(1)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)展分子設(shè)計(jì)，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模展分子設(shè)計(jì)，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要根據(jù)是預(yù)期胰島素的功能，即速效型的主要根據(jù)是預(yù)期胰島素的功能，即速效胰島素。胰島素。(2)合成的目的基因應(yīng)與載體結(jié)合，構(gòu)建基因合成的目的基因應(yīng)與載體結(jié)合，構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才干表達(dá)。表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才干表達(dá)。(3)利用蛋白質(zhì)工程消費(fèi)速效胰島素，需合成利用蛋白質(zhì)工程消費(fèi)速效胰島素，需合成新的胰島素基

8、因，改造好的目的基因需求經(jīng)新的胰島素基因，改造好的目的基因需求經(jīng)過基因工程來消費(fèi)基因產(chǎn)物，并在消費(fèi)中要過基因工程來消費(fèi)基因產(chǎn)物，并在消費(fèi)中要借助工程菌，所以還需求發(fā)酵過程，因此，借助工程菌，所以還需求發(fā)酵過程，因此，此過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程、發(fā)酵工此過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程、發(fā)酵工程。程。(4)由新的胰島素模型到構(gòu)建新的胰島素基由新的胰島素模型到構(gòu)建新的胰島素基因，其根本思緒是根據(jù)新的胰島素中氨基因，其根本思緒是根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的合成儀來合成出新的胰島素基因。

9、胰島素基因?！敬鸢浮俊敬鸢浮?1)胰島素的預(yù)期功能胰島素的預(yù)期功能(2)載體大腸桿菌等受體細(xì)胞載體大腸桿菌等受體細(xì)胞(3)蛋白質(zhì)工程基因工程蛋白質(zhì)工程基因工程(4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀合成出新的胰島素基因。合成儀合成出新的胰島素基因?；?dòng)探求互動(dòng)探求(1)結(jié)合此題分析：蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì)結(jié)合此題分析：蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì)象是什么？象是什么？(2)比較分析：此題構(gòu)建構(gòu)成的胰島素基因與比較分析：此題構(gòu)建構(gòu)成的胰島素基因與人體內(nèi)的胰島素基因一樣嗎？人體內(nèi)的胰島素基

10、因一樣嗎？【提示】【提示】(1)基因。基因。(2)不同，由于遺傳密碼的簡并性不同，由于遺傳密碼的簡并性(一個(gè)氨基酸一個(gè)氨基酸可有多個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)可有多個(gè)密碼子對(duì)應(yīng))，因此經(jīng)反轉(zhuǎn)錄構(gòu)成的，因此經(jīng)反轉(zhuǎn)錄構(gòu)成的DNA不再是原來的不再是原來的DNA。要點(diǎn)二基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較要點(diǎn)二基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程操作環(huán)境操作環(huán)境(場所場所)生物體外生物體外生物體外生物體外操作起點(diǎn)操作起點(diǎn)目的基因目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能根本過程根本過程剪切剪切拼接拼接導(dǎo)入導(dǎo)入表達(dá)表達(dá)確定蛋白質(zhì)功能確定蛋白質(zhì)功能應(yīng)有的高應(yīng)有的高級(jí)構(gòu)造級(jí)構(gòu)造應(yīng)具備的折疊形狀應(yīng)具備的折疊形狀

11、應(yīng)有氨基酸序列應(yīng)有氨基酸序列應(yīng)有的應(yīng)有的堿基序列堿基序列改造的蛋白質(zhì)改造的蛋白質(zhì)本質(zhì)本質(zhì)定向改造或消定向改造或消費(fèi)人類所需的費(fèi)人類所需的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性定向改造生物的遺傳特性,以以獲得人類所需的生物類型或獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá)基因的異體表達(dá))結(jié)果結(jié)果消費(fèi)自然界已消費(fèi)自然界已存在的蛋白質(zhì)存在的蛋白質(zhì)可以發(fā)明出自然界不存在的可以發(fā)明出自然界不存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)特別提示特別提示(1)蛋白質(zhì)工程最終還是回到基因蛋白質(zhì)工程最終還是回到基因工程上來，由于蛋白質(zhì)的合成由基因控制，工程上來，由于蛋白質(zhì)的合成由基因控制，所以說蛋白質(zhì)工程是在基因工程的根底上延所

12、以說蛋白質(zhì)工程是在基因工程的根底上延伸出來的第二代基因工程。伸出來的第二代基因工程。(2)基因工程中的基因工程中的目的基因普通為自然存在的基因，而蛋白質(zhì)目的基因普通為自然存在的基因，而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不是自然存在的。工程中的目的基因不是自然存在的。 完成以下一組填空。完成以下一組填空。(1)蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)工程是以_為根底，經(jīng)過為根底，經(jīng)過_或或_，對(duì)現(xiàn)有蛋，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)展改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以白質(zhì)進(jìn)展改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的消費(fèi)和生活的需求。滿足人類的消費(fèi)和生活的需求。例例2(2)基因工程是遵照中心法那么的基因工程是遵照中心法那么的,即即_ _折疊產(chǎn)生有一

13、定功能折疊產(chǎn)生有一定功能的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì),它主要是消費(fèi)自然界中它主要是消費(fèi)自然界中_(填填“存在或存在或“不存在不存在)的蛋白質(zhì)。的蛋白質(zhì)。(3)蛋白質(zhì)工程操作程序的根本思緒是：蛋白質(zhì)工程操作程序的根本思緒是：_,它可以發(fā)明自然界中它可以發(fā)明自然界中_ (填填“存在或存在或“不存在不存在)的蛋白質(zhì)。的蛋白質(zhì)。(4)假設(shè)預(yù)期到某種酶的功能，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的假設(shè)預(yù)期到某種酶的功能，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因?；颉Ｉ鲜鰣D示中，是上述圖示中，是_，是，是_?！窘馕觥看祟}調(diào)查對(duì)根底知識(shí)的了解和運(yùn)【解析】此題調(diào)查對(duì)根底知識(shí)的了解和運(yùn)用用,天然蛋白質(zhì)的合成，遵照中心法那么進(jìn)展天然蛋白質(zhì)的合成，遵照中心法那么進(jìn)展：基因：

14、基因表達(dá)表達(dá)構(gòu)成具有一定氨基酸序列的構(gòu)成具有一定氨基酸序列的多肽鏈多肽鏈產(chǎn)生具有高級(jí)構(gòu)造的蛋白質(zhì)產(chǎn)生具有高級(jí)構(gòu)造的蛋白質(zhì)行使行使生物功能，而蛋白質(zhì)工程正好與之相反。生物功能，而蛋白質(zhì)工程正好與之相反?！敬鸢浮俊敬鸢浮?1)蛋白質(zhì)分子的構(gòu)造規(guī)律及其與蛋白質(zhì)分子的構(gòu)造規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系基因修飾基因合成生物功能的關(guān)系基因修飾基因合成(2)DNAmRNA多肽鏈存在多肽鏈存在(3)預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)構(gòu)造預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)構(gòu)造推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列不存在核苷酸序列不存在(4)分子設(shè)計(jì)氨基酸序列分子設(shè)計(jì)氨基酸序列(多肽

15、鏈多肽鏈)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練(2021江蘇啟東中學(xué)高二檢測江蘇啟東中學(xué)高二檢測)以下關(guān)于基因工以下關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的選項(xiàng)是程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的選項(xiàng)是()A蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人類需求的蛋白質(zhì)，所以二者沒有區(qū)別類需求的蛋白質(zhì)，所以二者沒有區(qū)別B基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)C經(jīng)過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的依然經(jīng)過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的依然是天然的蛋白質(zhì)是天然的蛋白質(zhì)D蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子程度上直接改蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子程度上直接改造蛋白質(zhì)的造蛋白質(zhì)的解析：選解析：選B。此題調(diào)查基因工程與蛋白質(zhì)工。此題調(diào)查基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)。蛋白質(zhì)工程的目的是根據(jù)程的