高中生物 第4章 基因工程 4.4 蛋白質(zhì)工程的崛起課件 北師大版選修3.ppt

第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的崛起 1 舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 2 簡述蛋白質(zhì)工程的原理和基本途徑 3 嘗試運用逆向思維分析和解決問題 一 二 一 蛋白質(zhì)工程概述1 蛋白質(zhì)工程的概念 蛋白質(zhì)工程是指根據(jù)蛋白質(zhì)的精細結構與生物活性以及結構與功能之間的相互關系 利用基因工程的手段 按照人類自身的需要 定向地改造天然的蛋白質(zhì) 甚至創(chuàng)造新的 自然界不存在的 具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子 2 蛋白質(zhì)改造和設計的辦法 1 多肽合成法 即利用多肽合成儀 從組成蛋白質(zhì)的第一個氨基酸合成起 合成一種全新的蛋白質(zhì) 2 采用基因工程手段 對負責編碼某種蛋白質(zhì)的基因進行設計 合成出更符合人們要求的蛋白質(zhì) 一 二 3 蛋白質(zhì)工程的研究主要包括以下幾個方面 通過基因工程技術分析蛋白質(zhì)的dna編碼序列 對蛋白質(zhì)進行分離純化 測定蛋白質(zhì)的序列并對其結構與功能進行分析 通過計算機輔助設計突變區(qū) 對編碼蛋白質(zhì)的dna進行定點突變改造等 一 二 二 蛋白質(zhì)工程的應用蛋白質(zhì)工程在工業(yè) 農(nóng)業(yè) 醫(yī)藥業(yè)和環(huán)境保護等領域已經(jīng)得到了初步的應用 有些天然生物酶的應用 有很大的局限性 因此 人們運用蛋白質(zhì)工程技術來改造天然生物酶 使其能適應特殊的工業(yè)過程 或者設計制造全新的人工酶或人工蛋白 以生產(chǎn)全新的醫(yī)用藥品 農(nóng)業(yè)藥物等 如加酶洗衣粉 1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 提高光合作用效率是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關鍵 通過對一些酶的改造 使固定二氧化碳的作用加強 光呼吸作用減弱 就能提高光合作用的效率 2 在環(huán)境保護中 對一些基因進行改造 并將其連接到表達載體上 轉(zhuǎn)移到微生物或植物體內(nèi) 使含有這一新基因的微生物或植物都具有很強的吸附重金屬的能力 保護了生態(tài)環(huán)境 1 蛋白質(zhì)工程 1 概念理解 基礎 蛋白質(zhì)分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系 操作 基因修飾或基因合成 結果 改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或創(chuàng)造出新的蛋白質(zhì) 目的 滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求 2 操作過程 3 有關蛋白質(zhì)工程的理解 對蛋白質(zhì)分子進行改造 其本質(zhì)是改變其基因組成 如果對蛋白質(zhì)直接改造 即使改造成功 被改造的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳 蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是根據(jù)蛋白質(zhì)的結構 創(chuàng)造新基因或者改造老基因 是基因工程的發(fā)展與延續(xù) 蛋白質(zhì)工程與dna分子重組技術是分不開的 常用到基因工程的工具酶 如限制性內(nèi)切酶和dna連接酶 2 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 題型一 題型二 題型三 蛋白質(zhì)工程的概念 典例1 下列關于蛋白質(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)的分子結構 使之更加符合人類的需要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 定向改變分子結構c 蛋白質(zhì)工程能生產(chǎn)自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子d 蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程解析 蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對基因直接進行操作 定向改變天然蛋白質(zhì)的分子結構或創(chuàng)造自然界不存在的新蛋白質(zhì) 答案 b 題型一 題型二 題型三 反思領悟 1 蛋白質(zhì)工程的最終目的是改造蛋白質(zhì) 但不是直接對蛋白質(zhì)分子進行操作 而是通過對基因的操作 實現(xiàn)對蛋白質(zhì)的改造 2 合成或修飾的基因 作為新的目的基因通過基因工程操作步驟實現(xiàn)其表達 題型一 題型二 題型三 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 典例2 下列有關基因工程和蛋白質(zhì)工程的敘述 正確的是 a 基因工程需對基因進行操作 蛋白質(zhì)工程需對蛋白質(zhì)進行操作b 基因工程合成天然存在的基因 蛋白質(zhì)工程合成天然存在的蛋白質(zhì)c 基因工程是分子水平操作 蛋白質(zhì)工程是細胞水平 或性狀水平 操作d 蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎上延伸出的第二代基因工程解析 基因工程和蛋白質(zhì)工程都是對基因進行分子水平操作 基因工程合成的是自然界中存在的蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)工程可以合成自然界不存在的蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎上延伸出的第二代基因工程 答案 d 題型一 題型二 題型三 反思領悟只能生產(chǎn)出自然界中已存在的蛋白質(zhì)是基因工程的缺點 能夠生產(chǎn)出自然界中不存在的蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì)工程的優(yōu)點 題型一 題型二 題型三 蛋白質(zhì)工程的研究與應用 典例3 某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結構和功能很相似 只是對熱穩(wěn)定性較差 進入人體后容易失效 現(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑 臨床治療食物的消化不良 最佳方案是 a 對此酶中的少數(shù)氨基酸替換 提高其熱穩(wěn)定性b 將此酶與人蛋白酶進行拼接 形成新的蛋白酶c 重新設計 創(chuàng)造一種全新的蛋白酶d 減少此酶在片劑中的含量解析 要想使蛋白酶熱穩(wěn)定性有所提高 就要改變蛋白質(zhì)的結構 可以通過對蛋白質(zhì)中的個別氨基酸進行替換來提高蛋白酶的熱穩(wěn)定性 答案 a 題型一 題型二 題型三 反思領悟目前對蛋白質(zhì)功能的改變 主要是改變蛋白質(zhì)中個別氨基酸 最根本的做法是改變控制合成該蛋白質(zhì)的基因的結構 1 2 3 4 1 以下關于蛋白質(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)解析 蛋白質(zhì)工程是指根據(jù)蛋白質(zhì)的精細結構與生物活性以及結構與功能之間的相互關系 利用基因工程的手段 按照人類自身的需要 定向地改造天然的蛋白質(zhì) 甚至創(chuàng)造新的 自然界不存在的 具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子 所以 蛋白質(zhì)工程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)合成的相應基因中的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 1 2 3 4 2 蛋白質(zhì)工程與基因工程相比 其突出特點是 a 基因工程原則上能生產(chǎn)任何蛋白質(zhì)b 蛋白質(zhì)工程能對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造 或創(chuàng)造一種新的蛋白質(zhì)c 蛋白質(zhì)工程可以不通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來實現(xiàn)d 蛋白質(zhì)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(zhì)工程可通過基因修飾或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 或創(chuàng)造一種新的蛋白質(zhì) 以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求 答案 b 1 2 3 4 3 當前醫(yī)學上 蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程的蛋白質(zhì)類替代治療劑 基因工程藥物與蛋白質(zhì)工程藥物的區(qū)別是 a 都與天然蛋白質(zhì)完全相同b 都與天然蛋白質(zhì)不相同c 基因工程藥物與天然蛋白質(zhì)完全相同 蛋白質(zhì)工程藥物與天然蛋白質(zhì)不完全相同d 基因工程藥物與天然蛋白質(zhì)不相同 蛋白質(zhì)工程藥物與天然蛋白質(zhì)完全相同解析 蛋白質(zhì)工程的目標之一是對不符合人類需求的天然蛋白質(zhì)進行改造 使之更符合人類的需求 如蛋白質(zhì)藥物 蛋白質(zhì)工程的產(chǎn)物與天然蛋白質(zhì)不完全相同 答案 c 1 2 3 4 4 下列有關基因工程和蛋白質(zhì)工程的敘述 正確的是 a 用同種限制性內(nèi)切酶切割運載體與目的基因可獲得相同的黏性末端b 以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同c 檢測到受體細胞含有目的基因就標志著基因工程操作的成功d 用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為運載體是因為其抗性基因便于與外源基因連接 1 2 3 4 解析 一種