高二生物人教版選修3課件：專題11.4蛋白質(zhì)工程.

1、1.4蛋白質(zhì)工程的崛起目標(biāo)導(dǎo)航1.舉例說岀蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2結(jié)合教材圖1 - 29 ,簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的基本原理及蛋白質(zhì)工程的發(fā)展和前景。D預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)課堂講義 重點(diǎn)難點(diǎn) 個(gè)個(gè)擊破對(duì)點(diǎn)練習(xí)即時(shí)訓(xùn)練，體驗(yàn)成功預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)一、蛋白質(zhì)工程及其原理（閱讀P"-27）1蛋白質(zhì)工程的崛起基因工程的優(yōu)勢(shì)與不足 優(yōu)勢(shì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi),后者可以產(chǎn) 生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì),進(jìn)而表現(xiàn)出雅狀°這是基因工程 的實(shí)質(zhì)。不足:原則上基因工程只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)天然蛋白質(zhì)的特點(diǎn)天然蛋白質(zhì)斟物在長期進(jìn)化過程中形成的,它們的結(jié)構(gòu) 和功能符合特定

2、物種生存的需要,卻不一定完全符合人類生產(chǎn) 和生活的需要。蛋白質(zhì)工程的提出1983年，美國某基因公司的一名科學(xué)家提出了 “蛋白質(zhì)工程” 這一名詞，隨即被廣泛地接受和采用。1.4蛋白質(zhì)工程的崛起2蛋白質(zhì)工程的原理蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系概念手段目的通過基因修飾或基因合成,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行 改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)獲得 滿足人類生產(chǎn)和生活需求 的蛋白質(zhì) 由預(yù)期的蛋白質(zhì)功能找到相對(duì)應(yīng)的選壁曇 序列（基因）二、蛋白質(zhì)工程的逬展和前景(閱讀P捕I .科學(xué)家通過對(duì)胰島素的改造,已使其成為速效型藥品。2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,用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件,

3、具有體積小、 耗電少和效率高的恃點(diǎn)°1.4蛋m質(zhì)工程的崛起II:7預(yù)習(xí)診斷判斷正誤基因工程能生產(chǎn)自然界中不存在的蛋白質(zhì)。(X )蛋白質(zhì)工程的主要目的是對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)逬行改造或生產(chǎn)新的蛋 白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需要.(v )(3)蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì)象是蛋白質(zhì)。(V )蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能岀發(fā)設(shè)計(jì)預(yù) 期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核昔酸 序列。(V )1.4蛋白質(zhì)工程的崛起(5)蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。()(6)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸岀來的第二代基 因工程。(J)1.4蛋白

4、質(zhì)工程的崛起課堂講義重點(diǎn)難點(diǎn),個(gè)個(gè)擊破一、蛋白質(zhì)工程及其原理1 蛋白質(zhì)工程的崛起基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體 內(nèi),后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的 性狀。蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生產(chǎn)與生活需要并非自 然界已存在的蛋白質(zhì)。2 蛋白質(zhì)工程的流程圖蛋白質(zhì)工程DMA合成IDNA mRNA 轉(zhuǎn)玻翻譯氨基鮒列多肽鏈二蠻土瞬折程1.4蛋白質(zhì)工程的16起141.4蛋白質(zhì)工程的16起14中心法則4表示天然螢白質(zhì)合成過程 一表示蛋白質(zhì)程流程圖1114蛋白質(zhì)工程的（g起*思維激活1 蛋白質(zhì)工程中直接進(jìn)行操作的對(duì)象是什么？是否為蛋白質(zhì) 分子自身？答案蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分

5、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(duì)現(xiàn)有蛋 白質(zhì)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) 或生活的需求。因此，歸根到底要對(duì)基因進(jìn)行改造。2為什么說蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸岀來的第 二代基因工程？答案 因?yàn)榈鞍踪|(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基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程。3 判斷蛋白質(zhì)工程方法的關(guān)鍵是什么?答案通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造, 或制造一種新的蛋白質(zhì)。131.4蛋白質(zhì)工程的16起4 假如某科學(xué)家設(shè)計(jì)岀某種蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，你能否設(shè)計(jì)出利用大腸桿菌生產(chǎn)該蛋白質(zhì)的流程?答案蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)一氨基酸序列

6、一合成目的基因一構(gòu)建基因表達(dá)載體一導(dǎo)入大腸桿菌f產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì)。1.4蛋白質(zhì)工程的16起14-應(yīng)用示例1 下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：SW_狀酸序列旦 甜質(zhì)一預(yù)期功能DNAk mRNA k多肽鏈 & * 一維占自構(gòu)f生物功能W代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過程是;代表中心法則內(nèi)容的是.(期數(shù)字)1.4蛋m質(zhì)工程的崛起IIIIIIIIIIIII 呻(2)寫出圖中各數(shù)字代表的生物學(xué)過程的名稱或內(nèi)容：; ； ; ；蛋白質(zhì)工程的目的是，通_實(shí)現(xiàn)。1.4蛋m質(zhì)工程的崛起問題導(dǎo)析(1) 天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法貝g進(jìn)行的。蛋白質(zhì)工程的基本途徑與上述過程極,即從礪 的蛋白質(zhì)

7、功能岀發(fā)-設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的 氨基酸序列一找到相應(yīng)的脫氧核昔酸序列(基因)。14蛋白質(zhì)工程的覘起II17答案(2厭錄翻譯折疊分子設(shè)計(jì)DNA合成(3根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求,對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)基因合成或改造(4)相反一題多變判斷正誤：對(duì)蛋白接改造成功,也可遺傳。(X )(2) 改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)逬行了改造。(V )(3) 蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是改造氨基酸。(x )(4) 蛋白質(zhì)工程的原理是中D法則。(x )1.4蛋白質(zhì)工程的崛起19二、蛋白質(zhì)工程與基因工程比較比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作環(huán)境 (場(chǎng)所)生物體外生物體外操作核心基因基因操隧點(diǎn)目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基本過程

8、剪切-鳩 導(dǎo)入-表達(dá)確定蛋白質(zhì)功能一應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)一應(yīng) 具備的折疊狀態(tài)一應(yīng)有氨基酸序列一應(yīng) 有的堿基序列f改造的蛋白質(zhì)1.4蛋白質(zhì)工程的堰起1.4蛋白質(zhì)工程的崛起定向改造生物的遺傳特性，以獲 得人類所需臟物類型竝物產(chǎn) 品（基因的異體表達(dá)）定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)結(jié)果生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)14蛋白質(zhì)工程的堰起21*思維激活科學(xué)家通過對(duì)胰島素的改造,已使其成為速效型藥品，閱 讀教材,結(jié)合資料完成下述分析。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題:生嚴(yán)釦殛折疊倏血索結(jié)晶|泄她早新的胰島索宵級(jí)結(jié)刨花大腸桿菌或氏他 細(xì)肌中表達(dá)人I合收DNAI博

9、機(jī)設(shè) 卄及作圖新的嗾島素基因1.4蛋白質(zhì)工程的崛起構(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 秦模型的主要依捋是蛋白質(zhì)的預(yù)期功能通過人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與載處結(jié)合后轉(zhuǎn)移到去腸桿菌等受體細(xì)胞中才能得至II庫確夷試.(2) 若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素,需用到的生物工程有蛋白質(zhì)工程、和發(fā)酵工程。1.4蛋白質(zhì)工程的IE起(3) 圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中脫氧核昔酸序列，然后用DNA合成儀來合成岀新的胰島素基因空應(yīng)用示例2基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是()A基因工程需對(duì)基因逬行分子水平操作,蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)

10、行操作B基因工程合成自然界已存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程可以合成自然界不存在的蛋白質(zhì)C基因工程是分子水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平(或性狀水平)的操作D.基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程2514蛋白質(zhì)工程的lg起問題導(dǎo)析蛋白質(zhì)工程是直接對(duì)相應(yīng)的壘艮進(jìn)行修飾加工甚 至AI進(jìn)彳趣合成,從而對(duì)現(xiàn)有蛋刪行改造,或制造種 新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(2) 基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧镄輧?nèi),并使之表達(dá)出 人類所需的性狀,或者獲取所需的產(chǎn)品.(3) 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界中旦靈的蛋白質(zhì)。答案B14蛋白質(zhì)工程的lg起26一題多變(1)蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人類需要的蛋白質(zhì)，所

11、以二者沒有區(qū)別。(X )(2) 基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)。(J )(3) 通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍然是天然蛋白質(zhì)。(x ) 利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中譴得到人的胰島素。(X )1.4蛋白質(zhì)工程的崛起，目標(biāo):根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求,對(duì)皐 白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)需|操作對(duì)象:DNA和蛋白質(zhì)分子式白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的is辦 別一找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核昔酸序列 (基因)質(zhì)v操作過程:預(yù)期的蛋口質(zhì)功能一設(shè)訃預(yù)期的蛋 工 程對(duì)點(diǎn)練習(xí)DNA合成據(jù)氨基酸序列推岀脫氧核昔酸1 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)跚B-一D-預(yù)期蛋白質(zhì)功能A .-Cfff291.4蛋白質(zhì)工程

12、的崛起1=解析蛋白質(zhì)工程是根據(jù)人們的需要首先要預(yù)期相應(yīng)功能, 然后對(duì)其空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前這一步是科學(xué)家們?nèi)晕赐?全掌握的,根據(jù)相應(yīng)的氨基酸推導(dǎo)岀基因中的堿基序列,再 利用人工合成法合成相應(yīng)的目的基因。答案C14蛋白質(zhì)工程的ig起302蛋白質(zhì)工程與基因工程相比，其突出特點(diǎn)是（）A蛋白質(zhì)工程能生產(chǎn)人類需要的基因產(chǎn)物B蛋白質(zhì)工程能對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白 質(zhì)C蛋白質(zhì)工程可以不通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來實(shí)現(xiàn)D蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸岀來的第三代基因工程3114蛋白質(zhì)工程的tg起解析蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì) 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

13、生 活的需求,是延伸出來的第二代基因工程。答案B3以下蛋白質(zhì)工程中，目前已成功的是(A )A對(duì)胰島素進(jìn)行改造，生產(chǎn)速效型藥品B蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C護(hù)體外耐儲(chǔ)存的干擾素D用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)血紅蛋白解析A已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，B、C、D三項(xiàng)目前尚未實(shí)現(xiàn),只是蛋白質(zhì)工程 的發(fā)展前景，有待于進(jìn)一步硏究和設(shè)計(jì)。1.4蛋白質(zhì)工程的崛起4.2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了三位在研究綠色熒光蛋白(GFP)方面 作出突岀貢獻(xiàn)的科學(xué)家.綠色熒光蛋白能在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下 發(fā)出熒光,這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部 的移動(dòng)情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。GFP基因可作為目的基因用 于培育綠色熒光小鼠，下圖表示培育綠色熒光小鼠的基本流程:GFP基因基因表魚小嵐色早期代孕綠色熒載體廠達(dá)載體飛精第胎母區(qū)光小鼠14蛋白質(zhì)工程的16起34請(qǐng)根據(jù)上述材料回答下列問題：(1) 用于培育綠色熒光小鼠的基因表達(dá)載體的組成必須有啟動(dòng)子、 標(biāo)記基因、GFP基因和終止子°圖中