高中生物 專題一 1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起課件 新人教版選修3.ppt

1 4蛋白質(zhì)工程的崛起 活動1 閱讀p26 回答 為什么要進行蛋白質(zhì)工程 一 蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 1 基因工程的應(yīng)用 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) 使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的 進而表現(xiàn)出新的 2 基因工程的不足 在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的 2 天然蛋白質(zhì)的不足天然蛋白質(zhì)是生物在長期過程中形成的 它們的符合特定物種的需要 卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要 3 蛋白質(zhì)工程的目的生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活的需要的 基因 蛋白質(zhì) 性狀 蛋白質(zhì) 進化 結(jié)構(gòu)和功能 生存 蛋白質(zhì) 例如 玉米中賴氨酸含量比較低 天冬氨酸激酶 352位的蘇氨酸 二氫吡啶二羧酸合成酶 104位的天冬酰胺 天冬氨酸激酶 異亮氨酸 二氫吡啶二羧酸合成酶 異亮氨酸 玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍 一 蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要 在已研究過的幾千種酶中 只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn) 絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn) 這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性 但在工業(yè)生產(chǎn)中沒有活性或活性很低 這是因為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會有酸 堿或有機溶劑存在 反應(yīng)溫度較高 大多數(shù)酶會很快變性失活 許多工業(yè)用酶也是在改變天然酶的特性后 才使之適應(yīng)生產(chǎn)和使用需要的 對天然蛋白質(zhì)進行改造 你認為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作 還是通過對基因的操作來實現(xiàn) 答 毫無疑問應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造 主要原因如下 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 即使改造成功 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 旁欄思考題 二 蛋白質(zhì)工程的基本原理 目標 根據(jù)人們對功能的特定需求 對蛋白質(zhì)的進行分子設(shè)計 蛋白質(zhì) 結(jié)構(gòu) 天然蛋白質(zhì)的合成過程 蛋白質(zhì)工程的流程 基因dna 氨基酸序列多肽鏈 蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu) 預(yù)期功能 生物功能 mrna 轉(zhuǎn)錄 翻譯 折疊 dna合成 分子設(shè)計 蛋白質(zhì)工程原理 天然蛋白質(zhì)的合成途徑 蛋白質(zhì)工程的途徑 某多肽鏈的一段氨基酸序列是 丙氨酸 色氨酸 賴氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列 討論 1 mrna序列為 gcu 或c或a或g uggaaa 或g auguuu 或c 脫氧核苷酸序列 cga 或g或t或c accttt 或c tacaaa 或g 2 確定目的基因的堿基序列后 就可以根據(jù)人類的需要改造它 通過人工合成的方法或從基因庫中獲取 蛋白質(zhì)工程的概念 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(chǔ) 通過基因修飾或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造一種新的蛋白質(zhì) 以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求 蛋白質(zhì)工程的概念 基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)工程的實質(zhì) 途徑 目標 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 基因修飾或基因合成 改造或制造新的蛋白質(zhì) 滿足人類的生產(chǎn)或生活的需要 是對編碼蛋白質(zhì)的基因進行改造 三 蛋白質(zhì)工程的進展與前景 蛋白質(zhì)工程目前的現(xiàn)狀 成功的例子不多 主要是因為蛋白質(zhì)發(fā)揮其功能需要依賴于正確的空間結(jié)構(gòu) 而科學(xué)家目前對大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)了解很少 目的基因 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能 基因表達載體 基因 獲取目的基因 構(gòu)建表達載體 導(dǎo)入受體細胞 目的基因的檢測與表達 預(yù)期蛋白質(zhì)功能 設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測氨基酸序列 推測核苷酸序列 合成dna 表達出蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性 獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品 定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì) 生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上 延伸出來的第二代基因工程 因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì) 必須通過基因的修飾或基因的合成 生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 1 關(guān)于生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì) 下列說法不正確的是 a 是生物在長期進化過程中形成的b 它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要c 構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸目前發(fā)現(xiàn)的有20種d 一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要 練習(xí)檢測 d 2 蛋白質(zhì)工程中直接需要進行操作的對象是 氨基酸結(jié)構(gòu)b 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)c 肽鏈結(jié)構(gòu)d 基因結(jié)構(gòu) 3 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 定向改變分子的結(jié)構(gòu)c 蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子d 蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分 又被稱為第二代基因工程 4 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(chǔ)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) 5 蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計 dna合成 預(yù)期蛋白質(zhì)功能 根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列a b c d 6 蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上 延伸出來的第二代基因工程 其結(jié)果產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是 a 氨基酸種類增多b 氨基酸種類減少c 仍為天然存在蛋白質(zhì)d 可合成天然不存在蛋白質(zhì) 7 關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進展和應(yīng)用 下列說法不正確的是 a 科學(xué)家通過對胰島素的改造 已使其成為速效藥品b 生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面c 蛋白質(zhì)工程技術(shù)已經(jīng)非常成熟 目前正被大力推廣應(yīng)用d 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 c 8 能夠使植物體表達動物蛋白的育種方法是 a 單倍體育種b 雜交育種c 基因工程育種d 多倍體育種9 科學(xué)家通過基因工程的方法 能使馬鈴薯塊莖含有人奶主要蛋白 以下有關(guān)該基因工程的敘述 錯誤的是 a 采用反轉(zhuǎn)錄的方法得到的目的基因有內(nèi)含子b 基因非編碼區(qū)對于目的基因在塊莖中的表達是不可缺少的c 馬鈴薯的葉肉細胞可作為受體細胞d 用同一種限制酶 分別處理質(zhì)粒和含目的基因的dna 可產(chǎn)生黏性末端而形成重組dna分子 c a 10 科學(xué)家在基因工程技術(shù)中常采用細菌 酵母菌等微生物作為受體細胞 主要原因是 a 繁殖速度快b 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便c 遺傳物質(zhì)含量少d 性狀穩(wěn)定 變異少11 運用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法 將抗菜青蟲的bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中 培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種 這一品種在生長過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白 對菜青蟲有顯著