選修三1.4《蛋白質(zhì)工程的崛起》課件復(fù)習(xí)課程

選修三1.4《蛋白質(zhì)工程的崛起》課件基因工程的實(shí)質(zhì)：

將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的

，進(jìn)而表現(xiàn)出

?；虻鞍踪|(zhì)新的性狀優(yōu)點(diǎn)：①育種周期短；②目的性強(qiáng)，可定向改變生物性狀；

③克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。（重點(diǎn)記憶）試回顧總結(jié)基因工程的豐碩成果植物方面提高植物的抗蟲、抗病、抗逆性改良植物的品質(zhì)動(dòng)物方面提高動(dòng)物生長速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體研制藥物基因治療

基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。生物產(chǎn)生的天然蛋白質(zhì)是生物在長期進(jìn)化過程中形成的，這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。

基因工程的局限性：于是，要對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，制造出目前從天然蛋白質(zhì)中找不到的蛋白質(zhì)，成為必然。蛋白質(zhì)工程應(yīng)運(yùn)而生了。滿足人類生產(chǎn)和生活的需要例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年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)倍改造改造1、你知道人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？我國科學(xué)家承擔(dān)了什么任務(wù)？（了解）旁欄思考題？

人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃是繼人類基因組計(jì)劃之后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)重大的科學(xué)命題。2001年，國際人類蛋白質(zhì)組組織宣告成立。2003年該組織正式提出啟動(dòng)了兩項(xiàng)重大國際合作行動(dòng)：一項(xiàng)是由中國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”；另一項(xiàng)是以美國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質(zhì)組計(jì)劃”，人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃的深入研究將是:對蛋白質(zhì)工程的有力推動(dòng)和理論支持。天然蛋白質(zhì)是怎樣合成的？中心法則（表示遺傳信息的流動(dòng)過程）DNA（基因）轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯多肽鏈盤曲折疊

具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)表達(dá)生物特有的功能和性狀結(jié)論：蛋白質(zhì)的功能是由蛋白質(zhì)的_____決定的，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是由_____________決定的。結(jié)構(gòu)DNA（基因）逆轉(zhuǎn)錄一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)思考（P26）對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)？通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì)的改造理由有：①任何一種天然蛋白質(zhì)都是基因編碼的，改造了基因，即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，經(jīng)這樣改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去；若直接改造蛋白質(zhì)，即使成功，被改造過的蛋白質(zhì)還是不能遺傳的；②對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造要容易操作，難度要小得多。二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)：

根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。3、天然蛋白質(zhì)合成過程遵循中心法則基因——表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）——形成氨基酸序列的多肽鏈——形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)——行使生物功能DNA（基因）mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯2、原理：改造基因（基因修飾或基因合成）4.蛋白質(zhì)工程的途徑:預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氨基酸序列多肽鏈基因DNA預(yù)期功能DNA合成分子設(shè)計(jì)mRNA生物功能轉(zhuǎn)錄翻譯折疊圖1-29蛋白質(zhì)工程流程圖討論（P27）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—…,（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？mRNA：GCU（C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）DNA：CGA（G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）丙氨酸：GCU（或C或A或G），色氨酸：UGG，賴氨酸：AAA（或G），甲硫氨酸：AUG；苯丙氨酸：UUU（或C）（2）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（DNA）？

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文庫中獲取后進(jìn)行改造。5、蛋白質(zhì)工程的概念

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的__________及其與_________的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過_________或__________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行______，或制造一種__________，以滿足生產(chǎn)和生活的需求。結(jié)構(gòu)規(guī)律生物功能基因修飾基因合成改造新的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程5、蛋白質(zhì)工程和基因工程的區(qū)別比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程過程實(shí)質(zhì)結(jié)果聯(lián)系三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1、對胰島素改造，使其成為速效型藥品2、微電子方面的應(yīng)用

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，具有體積小、耗電少和效率高的特點(diǎn)，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。3、蛋白質(zhì)工程目前難度很大、成功不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮其功能需要依賴于正確的高級結(jié)構(gòu)，而科學(xué)家目前對大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)了解很少，在生物體內(nèi)如何行使功能也知之甚少，要設(shè)計(jì)出更加符合人類需要的蛋白質(zhì)還需要經(jīng)過艱辛的探索。

P27異想天開能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？理論上講可以，但目前還沒有真正成功的例子。一些報(bào)道的利用細(xì)菌生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)往往都是自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)，并非完全是人工設(shè)計(jì)出來而自然不存在的蛋白質(zhì)。主要原因是蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和在生物體內(nèi)如何行使功能知之甚少，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)嶄新而又具有生命功能作用的蛋白質(zhì)，而且一個(gè)嶄新的蛋白質(zhì)會(huì)帶來什么危害也是人們所擔(dān)心的。

你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋白質(zhì)工程有什么區(qū)別？

P28思考與探索概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用兩方面組成的。酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就是酶工程最直接的體現(xiàn)。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計(jì)酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點(diǎn)在于對已存在酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點(diǎn)則在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果也會(huì)應(yīng)用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。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(jìn)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)和生活的需要反饋練習(xí)D2．蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對象是Ａ．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)Ｄ3．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯(cuò)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(jìn)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Ｂ4、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(jìn)行改造D、蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì)

Ａ5、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)②DNA合成③預(yù)期蛋白質(zhì)功能④根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A．①②③④B．④②①③

C．③①④②D．③④①②Ｃ6、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)Ｄ7、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)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(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多C8、枯草桿菌產(chǎn)生的蛋白酶具有催化分解蛋白質(zhì)的特性，但極易被氧化而失效。1985年，美國的埃斯特爾將枯草桿菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替換后，雖然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用這種水解酶作為洗滌劑的添加劑，可以有效地除去血漬、奶漬等蛋白質(zhì)污漬。（1）改造枯草桿菌蛋白酶的生物技術(shù)是