蛋白質(zhì)工程蘇教版選修

1、欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程蛋白質(zhì)工程蘇教版選修蛋白質(zhì)工程蘇教版選修第第1頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程新知初探思維啟動新知初探思維啟動一、蛋白質(zhì)工程的概述一、蛋白質(zhì)工程的概述1.概念：指通過概念：指通過_與生物化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的_，并，并借助計算機(jī)輔助設(shè)計、基因定點誘變和借助計算機(jī)輔助設(shè)計、基因定點誘變和_技術(shù)改造基因，以技術(shù)改造基因，以_改改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界_蛋白質(zhì)的技術(shù)。蛋白質(zhì)的技術(shù)。_是蛋白質(zhì)工是蛋白質(zhì)工物理化學(xué)物理化學(xué)結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)與功能重組重組DNA定向定向基因工

2、程基因工程不存在的不存在的第第2頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程程中的關(guān)鍵技術(shù)，因此，蛋白質(zhì)工程又被稱程中的關(guān)鍵技術(shù)，因此，蛋白質(zhì)工程又被稱為為_。2.實施蛋白質(zhì)工程的前提條件：了解蛋白質(zhì)實施蛋白質(zhì)工程的前提條件：了解蛋白質(zhì)的的_和和_的關(guān)系，應(yīng)用的關(guān)系，應(yīng)用X射線射線晶體衍射法，可以測定蛋白質(zhì)的晶體衍射法，可以測定蛋白質(zhì)的_結(jié)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)，利用_法可以了解其構(gòu)象。法可以了解其構(gòu)象。第二代基因工程第二代基因工程結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)功能功能三維空間三維空間核磁共振核磁共振第第3頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程3.根據(jù)蛋白質(zhì)被改造部位的多少根據(jù)蛋白質(zhì)

3、被改造部位的多少,可以將對蛋可以將對蛋白質(zhì)的改造分成白質(zhì)的改造分成_、_、_。_是改變蛋白質(zhì)結(jié)是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)之一。構(gòu)的核心技術(shù)之一。(1)“大改大改”是指根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點是指根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點,設(shè)設(shè)計并制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)計并制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì),使使之具有特定的之具有特定的_、空間結(jié)構(gòu)和、空間結(jié)構(gòu)和_。大改大改中改中改小改小改基因的定點誘變技術(shù)基因的定點誘變技術(shù)氨基酸序列氨基酸序列預(yù)期功能預(yù)期功能第第4頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(2)“中改中改”是指在蛋白質(zhì)分子中是指在蛋白質(zhì)分子中_某某一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)

4、域。一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域。(3)“小改小改”是指通過基因工程中的是指通過基因工程中的_技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)分子技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)分子中中_的的1個或幾個氨基酸殘基，個或幾個氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能。以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能。替代替代定點定點誘變誘變某活性部位某活性部位第第5頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程想一想想一想1對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，是直接對蛋白對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，是直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？實現(xiàn)？提示：提示：通過對基因的操作來實現(xiàn)。通過對基因的操作來實現(xiàn)。第第6

5、頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1.蛋白質(zhì)工程可通過改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地蛋白質(zhì)工程可通過改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高酶的提高酶的_性，如在蛋白質(zhì)分子中引性，如在蛋白質(zhì)分子中引入入_可以顯著提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性可以顯著提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性.2.科學(xué)家發(fā)明的利用鼠源雜交瘤抗體來處理癌科學(xué)家發(fā)明的利用鼠源雜交瘤抗體來處理癌細(xì)胞的方法，對癌細(xì)胞有一定的殺傷力，但細(xì)胞的方法，對癌細(xì)胞有一定的殺傷力，但決這一問題決這一問題,科學(xué)家又對該抗體進(jìn)行了改造科學(xué)家又對該抗體進(jìn)行了改造,也也有導(dǎo)致機(jī)體高度過敏的副作用。為了解生產(chǎn)有導(dǎo)致機(jī)體高度過敏

6、的副作用。為了解生產(chǎn)熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定二硫鍵二硫鍵第第7頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程出效果良好的出效果良好的_。3.我國科學(xué)家為蛋白質(zhì)工程的理論和技術(shù)發(fā)我國科學(xué)家為蛋白質(zhì)工程的理論和技術(shù)發(fā)展做出的積極貢獻(xiàn)，最著名的是完成了展做出的積極貢獻(xiàn)，最著名的是完成了_的人工合成。的人工合成。4.蛋白質(zhì)工程使我們不僅能更充分地利用自蛋白質(zhì)工程使我們不僅能更充分地利用自然界存在的基因和蛋白質(zhì)，而且能在然界存在的基因和蛋白質(zhì)，而且能在_上對基因和蛋白質(zhì)進(jìn)行再設(shè)計和改造上對基因和蛋白質(zhì)進(jìn)行再設(shè)計和改造,進(jìn)而創(chuàng)造出自然界不存在的基因和蛋白質(zhì)。進(jìn)而創(chuàng)造出自然界不存在的基因和蛋白質(zhì)。鼠鼠人

7、嵌合抗體人嵌合抗體結(jié)晶牛胰島素結(jié)晶牛胰島素分子分子水平水平第第8頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程想一想想一想2一般的藻類植物僅能生活在一般的藻類植物僅能生活在40 以下的以下的水環(huán)境中，但也有少數(shù)種類的藻類植物可以水環(huán)境中，但也有少數(shù)種類的藻類植物可以生活在生活在80 以上的溫泉中。若從酶的角度以上的溫泉中。若從酶的角度考慮，其主要原因是什么？考慮，其主要原因是什么？提示：提示：溫泉藻類植物體內(nèi)酶的肽鏈中某些氨溫泉藻類植物體內(nèi)酶的肽鏈中某些氨基酸與一般藻類植物的不同，導(dǎo)致了酶的熱基酸與一般藻類植物的不同，導(dǎo)致了酶的熱穩(wěn)定性的差異。穩(wěn)定性的差異。第第9頁頁/共共61

8、頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程要點突破講練互動要點突破講練互動蛋白質(zhì)工程的概念和原理蛋白質(zhì)工程的概念和原理1.對概念的理解對概念的理解(1)首先了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。首先了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。(2)其次是設(shè)計蛋白質(zhì)。其次是設(shè)計蛋白質(zhì)。第第10頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(3)實質(zhì)是改造基因。實質(zhì)是改造基因。 (4)最后合成出自然界不存在的蛋白質(zhì)。最后合成出自然界不存在的蛋白質(zhì)。2.技術(shù)與原理技術(shù)與原理(1)基因定點誘變技術(shù)的原理是基因突變。基因定點誘變技術(shù)的原理是基因突變。(2)重組重組DNA技術(shù)的原理是基因重組。技術(shù)的原理是基因重組。(

9、3)最基本的原理是中心法則的逆推。最基本的原理是中心法則的逆推。第第11頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程3.蛋白質(zhì)工程的過程：蛋白質(zhì)工程的過程：第第12頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程4.蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較蛋白質(zhì)工程與基因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)操作環(huán)境境 (場所場所)生物體外生物體外生物體外生物體外操作核心操作核心基因基因基因基因操作起點操作起點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)功能基本過程基本過程剪切剪切拼拼接接導(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)有應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu)應(yīng)

10、具備的應(yīng)具備的折疊狀態(tài)折疊狀態(tài)應(yīng)有的氨基應(yīng)有的氨基酸序列酸序列應(yīng)有的堿基序應(yīng)有的堿基序列列改造的蛋白質(zhì)改造的蛋白質(zhì)第第13頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程實質(zhì)實質(zhì)定向改造生物的遺傳定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所特性，以獲得人類所需的生物類型或生物需的生物類型或生物產(chǎn)品產(chǎn)品(基因的異體表基因的異體表達(dá)達(dá))定向改造或生產(chǎn)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白人類所需的蛋白質(zhì)質(zhì)結(jié)果結(jié)果生產(chǎn)自然界已存在的生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)可以創(chuàng)造出自然可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白界不存在的蛋白質(zhì)質(zhì)第第14頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章

11、基因工程第一章基因工程特別提醒特別提醒(1)因為基因控制蛋白質(zhì)合成，蛋白質(zhì)工程因為基因控制蛋白質(zhì)合成，蛋白質(zhì)工程對蛋白質(zhì)的改造或合成都是通過基因工程對對蛋白質(zhì)的改造或合成都是通過基因工程對相應(yīng)基因的改造實現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)工程又相應(yīng)基因的改造實現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程。稱為第二代基因工程。(2)基因工程中的目的基因一般為自然界存基因工程中的目的基因一般為自然界存在的基因，而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不一在的基因，而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不一定是天然存在的。定是天然存在的。第第15頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程 (2012陜西安康高二檢測陜西安康高二檢測

12、)某多肽鏈的某多肽鏈的一段氨基酸序列是：一段氨基酸序列是：甲硫氨酸甲硫氨酸色氨酸色氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸(氨基酸及對應(yīng)的氨基酸及對應(yīng)的密碼子為：甲硫氨酸密碼子為：甲硫氨酸AUG，色氨酸，色氨酸UGG，苯丙氨酸苯丙氨酸UUU、UUC)(1)怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。(2)確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因合成或改造目的基因(DNA)?第第16頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【思路點撥思路點撥】本題考查

13、蛋白質(zhì)工程的原理本題考查蛋白質(zhì)工程的原理及實例，解答本題應(yīng)突破以下幾點：及實例，解答本題應(yīng)突破以下幾點：首先設(shè)計蛋白質(zhì)氨基酸序列。首先設(shè)計蛋白質(zhì)氨基酸序列。找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。根據(jù)根據(jù)DNA（基因）脫氧核苷酸序列進(jìn)行（基因）脫氧核苷酸序列進(jìn)行人工合成或進(jìn)行基因改造。人工合成或進(jìn)行基因改造。第第17頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【解析解析】由氨基酸序列知，翻譯該蛋白質(zhì)由氨基酸序列知，翻譯該蛋白質(zhì)的的mRNA上的堿基序列為上的堿基序列為AUGUGGUUCUGG或或AUGUGGUUUUGG。第第18頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一

14、章基因工程第一章基因工程由由mRNA上堿基序列知，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生上堿基序列知，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA的的DNA堿基序列為：堿基序列為：第第19頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【答案答案】(1)根據(jù)氨基酸序列反推根據(jù)氨基酸序列反推mRNA密碼子序列，再反推密碼子序列，再反推DNA上堿基序列。其上堿基序列。其DNA堿基序列為：堿基序列為：第第20頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(2)確定目的基因的堿基序列后，就可以根確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它據(jù)人類的需要改造它,通過人工合成的方法通過人工合成的方法,或從基因庫中獲取。或從基因

15、庫中獲取。第第21頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1.蛋白質(zhì)工程中需要直接進(jìn)行操作的對象是蛋白質(zhì)工程中需要直接進(jìn)行操作的對象是()A氨基酸結(jié)構(gòu)氨基酸結(jié)構(gòu)B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C肽鏈結(jié)構(gòu)肽鏈結(jié)構(gòu) D基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)第第22頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程解析：選解析：選D。蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子。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(chǔ)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)有的蛋白質(zhì)通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿

16、足進(jìn)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。其目標(biāo)是根據(jù)人人類的生產(chǎn)和生活的需求。其目標(biāo)是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)第第23頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程進(jìn)行分子設(shè)計，但因為基因決定蛋白質(zhì)，因進(jìn)行分子設(shè)計，但因為基因決定蛋白質(zhì)，因此對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改造，歸根到底此對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改造，歸根到底還需要對相應(yīng)的基因進(jìn)行操作，按要求進(jìn)行還需要對相應(yīng)的基因進(jìn)行操作，按要求進(jìn)行修飾、加工、改造，使之能控制合成人類需修飾、加工、改造，使之能控制合成人類需要的蛋白質(zhì)。要的蛋白質(zhì)。第第24頁

17、頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程定點誘變技術(shù)和非定點誘定點誘變技術(shù)和非定點誘變技術(shù)變技術(shù)1.定點誘變技術(shù)定點誘變技術(shù)項目項目內(nèi)容內(nèi)容條條件件原料原料脫氧核苷酸脫氧核苷酸酶酶DNA聚合酶和聚合酶和DNA連接酶連接酶引物引物含突變順序的含突變順序的DNA分子片段分子片段能量能量ATP操作方法操作方法PCR技術(shù)技術(shù)結(jié)果結(jié)果后代中半數(shù)為誘變的后代中半數(shù)為誘變的DNA分子分子適用范圍適用范圍空間結(jié)構(gòu)完全清楚的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)完全清楚的蛋白質(zhì)第第25頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(1)適用對象：蛋白質(zhì)分子中的活性部位。適用對象：蛋白質(zhì)分子中的活性部

18、位。(2)特點：有目的性和針對性。特點：有目的性和針對性。(3)常用操作方法：常用操作方法：PCR技術(shù)是目前常用的技術(shù)是目前常用的方法之一。方法之一。(4)具體操作過程：人工合成帶有突變位點具體操作過程：人工合成帶有突變位點的引物的引物通過通過PCR技術(shù)擴(kuò)增獲得定點突變的技術(shù)擴(kuò)增獲得定點突變的基因基因通過基因工程的方法，將目的基因?qū)ㄟ^基因工程的方法，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞入受體細(xì)胞在受體細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄和翻譯合成在受體細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄和翻譯合成所需的蛋白質(zhì)。所需的蛋白質(zhì)。第第26頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(5)結(jié)果：完成對蛋白質(zhì)分子的結(jié)果：完成對蛋白質(zhì)分子的“小改小改

19、”。即通過定點誘變技術(shù)在蛋白質(zhì)肽鏈中引入替即通過定點誘變技術(shù)在蛋白質(zhì)肽鏈中引入替代氨基酸，從而改變其結(jié)構(gòu)，有目的地改造代氨基酸，從而改變其結(jié)構(gòu)，有目的地改造蛋白質(zhì)的功能。蛋白質(zhì)的功能。第第27頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程特別提醒特別提醒(1)誘變部位是實驗者事先設(shè)計的，突變完誘變部位是實驗者事先設(shè)計的，突變完全在人為控制條件下進(jìn)行。全在人為控制條件下進(jìn)行。(2)獲得所需的突變表現(xiàn)型比例很高，且無獲得所需的突變表現(xiàn)型比例很高，且無分離現(xiàn)象。分離現(xiàn)象。(3)生物體沒有別的基因突變，能夠保留生生物體沒有別的基因突變，能夠保留生物的特性。物的特性。第第28頁頁/共共6

20、1頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程2.非定點誘變技術(shù)非定點誘變技術(shù)(1)適用對象：對于不能預(yù)先確定誘變位點適用對象：對于不能預(yù)先確定誘變位點的蛋白質(zhì)。的蛋白質(zhì)。(2)特點：突變位點多，會產(chǎn)生出意想不到特點：突變位點多，會產(chǎn)生出意想不到的改造效果。的改造效果。第第29頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程 葡萄糖異構(gòu)酶在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，為葡萄糖異構(gòu)酶在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，為提高其熱穩(wěn)定性，科學(xué)家在確定第提高其熱穩(wěn)定性，科學(xué)家在確定第138位甘位甘氨酸為目標(biāo)氨基酸后，對葡萄糖異構(gòu)酶基因氨酸為目標(biāo)氨基酸后，對葡萄糖異構(gòu)酶基因進(jìn)行體外定點誘變，以脯氨酸進(jìn)行體外定點誘

21、變，以脯氨酸138替代甘氨替代甘氨酸酸138,含突變體的重組質(zhì)粒在大腸桿菌中表含突變體的重組質(zhì)粒在大腸桿菌中表達(dá)達(dá),結(jié)果突變型葡萄糖異構(gòu)酶比野生型的最結(jié)果突變型葡萄糖異構(gòu)酶比野生型的最適反應(yīng)溫度提高適反應(yīng)溫度提高1012 ,酶的熱穩(wěn)定性得酶的熱穩(wěn)定性得到了提高。請根據(jù)以下圖示分析回答問題：到了提高。請根據(jù)以下圖示分析回答問題：第第30頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程第第31頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(1)對葡萄糖異構(gòu)酶進(jìn)行定點誘變的過程體對葡萄糖異構(gòu)酶進(jìn)行定點誘變的過程體現(xiàn)了現(xiàn)了_和和_兩種現(xiàn)代生物技術(shù)兩種現(xiàn)代生物技術(shù)的綜合運用

22、。的綜合運用。(2)1的名稱叫的名稱叫_；其組成包括目的基；其組成包括目的基因 、 終 止 子 、 標(biāo) 記 基 因 、 復(fù) 制 原 點 和因 、 終 止 子 、 標(biāo) 記 基 因 、 復(fù) 制 原 點 和_。(3)人工合成的引物的特點是人工合成的引物的特點是_，與，與_酶發(fā)揮生理作用有關(guān)。酶發(fā)揮生理作用有關(guān)。第第32頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(4)工業(yè)生產(chǎn)上為了充分利用葡萄糖異構(gòu)酶工業(yè)生產(chǎn)上為了充分利用葡萄糖異構(gòu)酶,常采用常采用_技術(shù)。使用此技術(shù)的優(yōu)點是技術(shù)。使用此技術(shù)的優(yōu)點是_。(5)與正常基因相比，經(jīng)過定點突變后的基與正?；蛳啾龋?jīng)過定點突變后的基因中發(fā)生

23、了兩對堿基的因中發(fā)生了兩對堿基的_，后代中能，后代中能夠合成目的蛋白質(zhì)的細(xì)胞占總數(shù)的夠合成目的蛋白質(zhì)的細(xì)胞占總數(shù)的_。第第33頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【思路點撥思路點撥】本題考查本題考查“小改小改”的原理及的原理及實例，解答本題應(yīng)突破以下幾點：實例，解答本題應(yīng)突破以下幾點：對葡萄糖異構(gòu)酶進(jìn)行定點誘變，屬于蛋白對葡萄糖異構(gòu)酶進(jìn)行定點誘變，屬于蛋白質(zhì)工程，其實質(zhì)是對控制蛋白質(zhì)合成的基因質(zhì)工程，其實質(zhì)是對控制蛋白質(zhì)合成的基因進(jìn)行改造。進(jìn)行改造?；虮磉_(dá)載體的結(jié)構(gòu)組成和各部分結(jié)構(gòu)的基因表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)組成和各部分結(jié)構(gòu)的功能是突破所有基因表達(dá)載體知識的要點。功能是突破

24、所有基因表達(dá)載體知識的要點。圖示比較前后兩種基因的堿基對的排列順圖示比較前后兩種基因的堿基對的排列順序，發(fā)現(xiàn)變化的特點。根據(jù)半保留復(fù)制推測序，發(fā)現(xiàn)變化的特點。根據(jù)半保留復(fù)制推測子代子代DNA變異情況。變異情況。第第34頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【解析解析】(1)本題通過對基因的結(jié)構(gòu)的定本題通過對基因的結(jié)構(gòu)的定點誘變實現(xiàn)蛋白質(zhì)的改造，所以是基因工程點誘變實現(xiàn)蛋白質(zhì)的改造，所以是基因工程和蛋白質(zhì)工程的綜合應(yīng)用。和蛋白質(zhì)工程的綜合應(yīng)用。(2)1是由質(zhì)粒和插入的正?；蚪M成，所以是由質(zhì)粒和插入的正?；蚪M成，所以是重組質(zhì)粒也是基因表達(dá)載體。是重組質(zhì)粒也是基因表達(dá)載體

25、。(3)引物體現(xiàn)了引物體現(xiàn)了PCR技術(shù)，引物本身是技術(shù)，引物本身是DNA聚合酶進(jìn)行延伸的基礎(chǔ)，且引物上含有突變聚合酶進(jìn)行延伸的基礎(chǔ)，且引物上含有突變基因?；?。第第35頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(4)固定化酶具有能夠反復(fù)利用的優(yōu)點，可固定化酶具有能夠反復(fù)利用的優(yōu)點，可大大降低生產(chǎn)成本，提高酶的利用率。大大降低生產(chǎn)成本，提高酶的利用率。(5)正常蛋白質(zhì)的甘氨酸的密碼子是正常蛋白質(zhì)的甘氨酸的密碼子是GGU，突變蛋白的脯氨酸的密碼子是突變蛋白的脯氨酸的密碼子是CCU，說明，說明基因發(fā)生了兩個堿基的替換，形成的子代細(xì)基因發(fā)生了兩個堿基的替換，形成的子代細(xì)胞中有一半合

26、成正常蛋白質(zhì)，另一半合成突胞中有一半合成正常蛋白質(zhì)，另一半合成突變蛋白質(zhì)。變蛋白質(zhì)。第第36頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【答案答案】(1)蛋白質(zhì)工程基因工程蛋白質(zhì)工程基因工程 (2)基因表達(dá)載體啟動子基因表達(dá)載體啟動子 (3)含有突變序列含有突變序列DNA聚合聚合(4)固定化酶提高了酶的利用率降低了固定化酶提高了酶的利用率降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量 (5)替換替換1/2第第37頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2.下列關(guān)于基因定點誘變技術(shù)的說法，正確下列關(guān)于基因定點誘變技術(shù)

27、的說法，正確的是的是()A對任何蛋白質(zhì)的改造都可以用基因定點對任何蛋白質(zhì)的改造都可以用基因定點誘變技術(shù)誘變技術(shù)B對于已知空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的改造可以對于已知空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的改造可以采用基因定點誘變技術(shù)采用基因定點誘變技術(shù)第第38頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程C基因定點誘變技術(shù)是蛋白質(zhì)工程中必須基因定點誘變技術(shù)是蛋白質(zhì)工程中必須用到的技術(shù)用到的技術(shù)D采用基因定點誘變技術(shù)通?？梢愿淖兊安捎没蚨c誘變技術(shù)通常可以改變蛋白質(zhì)中多種氨基酸白質(zhì)中多種氨基酸第第39頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程解析：選解析：選B。基因定點誘變技術(shù)是?；蚨c

28、誘變技術(shù)是“小改小改”時所用的一項技術(shù)，是有目的地改造蛋白質(zhì)時所用的一項技術(shù)，是有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的分子中某活性部位的1個或幾個氨基酸殘基個或幾個氨基酸殘基,是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)之一。主要應(yīng)是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)之一。主要應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)已知的蛋白質(zhì)，對于空間結(jié)構(gòu)用于空間結(jié)構(gòu)已知的蛋白質(zhì)，對于空間結(jié)構(gòu)未知的蛋白質(zhì)用非定點誘變來進(jìn)行蛋白質(zhì)的未知的蛋白質(zhì)用非定點誘變來進(jìn)行蛋白質(zhì)的改造。改造。第第40頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程利用蛋白質(zhì)工程改造或者設(shè)計制造出的人工利用蛋白質(zhì)工程改造或者設(shè)計制造出的人工蛋白，在活性、穩(wěn)定性及抗原性等方面都優(yōu)蛋

29、白，在活性、穩(wěn)定性及抗原性等方面都優(yōu)于天然蛋白質(zhì)。于天然蛋白質(zhì)。1.提高酶的熱穩(wěn)定性提高酶的熱穩(wěn)定性(1)通過替換酶的幾種氨基酸，可以提高酶通過替換酶的幾種氨基酸，可以提高酶的熱穩(wěn)定性；的熱穩(wěn)定性；(2)在蛋白質(zhì)分子中引入二硫鍵也可提高蛋在蛋白質(zhì)分子中引入二硫鍵也可提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用第第41頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程2.改變蛋白質(zhì)的活性改變蛋白質(zhì)的活性(1)組織纖溶酶原激活物組織纖溶酶原激活物(tPA)專一激活人專一激活人體內(nèi)的纖溶系統(tǒng)，保證血液循環(huán)的暢通。體內(nèi)的纖溶系統(tǒng)，保證血液循環(huán)的暢通。(2)tPA進(jìn)

30、入血漿后大部分與纖溶酶原激活進(jìn)入血漿后大部分與纖溶酶原激活劑抑制物形成復(fù)合物，并迅速失去活性。劑抑制物形成復(fù)合物，并迅速失去活性。(3)利用蛋白質(zhì)工程將利用蛋白質(zhì)工程將tPA分子中的天冬酰分子中的天冬酰胺替換為谷氨酰胺后，胺替換為谷氨酰胺后，tPA在血液循環(huán)中在血液循環(huán)中的停留時間會大大延長。的停留時間會大大延長。第第42頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程3.合成嵌合抗體合成嵌合抗體(1)鼠源性的單克隆抗體對癌細(xì)胞具有一定鼠源性的單克隆抗體對癌細(xì)胞具有一定的殺傷能力。的殺傷能力。(2)鼠源性的單克隆抗體會被人的免疫系統(tǒng)鼠源性的單克隆抗體會被人的免疫系統(tǒng)排斥，不能直接

31、用于人體。排斥，不能直接用于人體。(3)嵌合抗體由鼠單克隆抗體的可變區(qū)和人嵌合抗體由鼠單克隆抗體的可變區(qū)和人體抗體的恒定區(qū)組成，抗原性顯著下降，而體抗體的恒定區(qū)組成，抗原性顯著下降，而抗體的特異識別功能沒有喪失，可用于臨床抗體的特異識別功能沒有喪失，可用于臨床治療。治療。第第43頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程 科學(xué)家對鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造，科學(xué)家對鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造，生產(chǎn)出效果更好的鼠生產(chǎn)出效果更好的鼠人嵌合抗體，用于癌人嵌合抗體，用于癌癥治療。如圖表示形成鼠癥治療。如圖表示形成鼠人嵌合抗體的過人嵌合抗體的過程，據(jù)圖回答：程，據(jù)圖回答：第第44頁頁/共共6

32、1頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(1)改造鼠源雜交瘤抗體，生產(chǎn)鼠改造鼠源雜交瘤抗體，生產(chǎn)鼠人嵌合人嵌合抗體，屬于抗體，屬于_(生物工程生物工程)的范疇。的范疇。(2)圖示過程是根據(jù)預(yù)期的圖示過程是根據(jù)預(yù)期的_，設(shè)計，設(shè)計_，最終必須對，最終必須對_進(jìn)行操作，進(jìn)行操作，此操作中改變的是此操作中改變的是_。第第45頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(3)經(jīng)過改造的鼠經(jīng)過改造的鼠人嵌合抗體，與鼠源雜人嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點是交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點是_(從免疫角度考慮從免疫角度考慮)。(4)上述過程中對科學(xué)家來說難度最大的是上述過

33、程中對科學(xué)家來說難度最大的是_。第第46頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【解析解析】(1)通過圖示可知鼠通過圖示可知鼠人嵌合抗體人嵌合抗體是通過人工設(shè)計而形成的特定功能蛋白質(zhì)是通過人工設(shè)計而形成的特定功能蛋白質(zhì),其其生產(chǎn)過程應(yīng)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。生產(chǎn)過程應(yīng)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(2)蛋白質(zhì)工程的流程：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)工程的流程：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)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應(yīng)的脫氧核苷酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因基因)通過基因工程操作生產(chǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)。通過基因工程操作生產(chǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)。第第

34、47頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程(3)從免疫的角度考慮，對人體來說鼠源抗從免疫的角度考慮，對人體來說鼠源抗體為抗原，若利用人的抗體與之嵌合，則排體為抗原，若利用人的抗體與之嵌合，則排斥作用會減輕，對人體的副作用會減少。斥作用會減輕，對人體的副作用會減少。(4)由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易確由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易確定，所以成為蛋白質(zhì)工程中最大的障礙。定，所以成為蛋白質(zhì)工程中最大的障礙。第第48頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程【答案答案】(1)蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程(2)嵌合體功能嵌合體的結(jié)構(gòu)基因堿嵌合體功能嵌合體的結(jié)構(gòu)基

35、因堿基對基對(3)對人體的不良反應(yīng)減少對人體的不良反應(yīng)減少(4)設(shè)計嵌合體的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計嵌合體的空間結(jié)構(gòu)第第49頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3.合成鼠合成鼠人嵌合抗體屬于蛋白質(zhì)分子設(shè)計人嵌合抗體屬于蛋白質(zhì)分子設(shè)計中的中的()A對已知蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行少數(shù)氨基酸對已知蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行少數(shù)氨基酸替換替換B對不同來源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接組裝對不同來源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接組裝C設(shè)計制造自然界中全新的蛋白質(zhì)設(shè)計制造自然界中全新的蛋白質(zhì)D把兩種不同的蛋白質(zhì)組裝成一種蛋白質(zhì)把兩種不同的蛋白質(zhì)組裝成一種蛋白質(zhì)分子分子第第50頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基

36、因工程第一章基因工程解析：選解析：選B。鼠。鼠人嵌合抗體是由鼠抗體中人嵌合抗體是由鼠抗體中的可變區(qū)與人抗體中的恒定區(qū)組裝拼接而成的可變區(qū)與人抗體中的恒定區(qū)組裝拼接而成的，是將兩種不同來源的蛋白質(zhì)分子進(jìn)行拼的，是將兩種不同來源的蛋白質(zhì)分子進(jìn)行拼接后形成的嵌合抗體。由于形成的融合蛋白接后形成的嵌合抗體。由于形成的融合蛋白質(zhì)具有兩種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以能表現(xiàn)兩種質(zhì)具有兩種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以能表現(xiàn)兩種蛋白質(zhì)的特性。蛋白質(zhì)的特性。第第51頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程蛋白質(zhì)工程的基因改造蛋白質(zhì)工程的基因改造【例題例題】(2012正定高二期末正定高二期末)以下有關(guān)蛋以下有關(guān)蛋

37、白質(zhì)工程的敘述，不正確的是白質(zhì)工程的敘述，不正確的是() A蛋白質(zhì)工程發(fā)展的基礎(chǔ)是基因工程蛋白質(zhì)工程發(fā)展的基礎(chǔ)是基因工程B蛋白質(zhì)工程的原理是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功蛋白質(zhì)工程的原理是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)最終找到脫氧核苷酸序列的過程能出發(fā)最終找到脫氧核苷酸序列的過程第第52頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程CT4溶菌酶中引入二硫鍵提高了它的熱穩(wěn)溶菌酶中引入二硫鍵提高了它的熱穩(wěn)定性是蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的體現(xiàn)定性是蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的體現(xiàn)D蛋白質(zhì)工程只能改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)而不蛋白質(zhì)工程只能改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)而不能制造新的蛋白質(zhì)能制造新的蛋白質(zhì)第第53頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章

38、基因工程第一章基因工程【解析解析】蛋白質(zhì)工程從預(yù)期蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)工程從預(yù)期蛋白質(zhì)的功能出發(fā)，通過基因工程實現(xiàn)對基因的改造，通出發(fā)，通過基因工程實現(xiàn)對基因的改造，通過中心法則實現(xiàn)蛋白質(zhì)的合成。二硫鍵引入過中心法則實現(xiàn)蛋白質(zhì)的合成。二硫鍵引入到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中,提高了蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性提高了蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性.基因工程可以改造基因和創(chuàng)造一個新的基因基因工程可以改造基因和創(chuàng)造一個新的基因,蛋白質(zhì)工程不僅能改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)也能制蛋白質(zhì)工程不僅能改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)也能制造新的蛋白質(zhì)。造新的蛋白質(zhì)。【答案答案】D第第54頁頁/共共61頁頁欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第一章基因工程第一章基因工程新知初探思維啟動新知初探思維啟動一、蛋