2015-2016學(xué)年高中生物專題一基因工程1.4蛋白質(zhì)工程的崛起課件新人教版選修3

1.4蛋白質(zhì)工程的崛起目標(biāo)導(dǎo)航1.舉例說(shuō)出蛋白質(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。1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)

2課堂講義重點(diǎn)難點(diǎn)，個(gè)個(gè)擊破3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P26－27)1.蛋白質(zhì)工程的崛起(1)基因工程的優(yōu)勢(shì)與不足①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

，進(jìn)而表現(xiàn)出

。這是基因工程的實(shí)質(zhì)。②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)新性狀蛋白質(zhì)(2)天然蛋白質(zhì)的特點(diǎn)天然蛋白質(zhì)是生物在

中形成的，它們的

符合

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)工程的提出1983年，美國(guó)某基因公司的一名科學(xué)家提出了“

”這一名詞，隨即被廣泛地接受和采用。長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程結(jié)構(gòu)和功能特定物種生存蛋白質(zhì)工程2.蛋白質(zhì)工程的原理概念基礎(chǔ)蛋白質(zhì)分子的

及其與

的關(guān)系手段通過(guò)

或

，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)目的獲得

的蛋白質(zhì)原理由預(yù)期的蛋白質(zhì)功能找到相對(duì)應(yīng)的

結(jié)構(gòu)規(guī)律生物功能基因修飾基因合成滿足人類生產(chǎn)和生活需求脫氧核苷酸序列(基因)二、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景(閱讀P28)1.科學(xué)家通過(guò)對(duì)

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，具有

的特點(diǎn)。胰島素體積小、耗電少和效率高預(yù)習(xí)診斷判斷正誤：(1)基因工程能生產(chǎn)自然界中不存在的蛋白質(zhì)。(

)(2)蛋白質(zhì)工程的主要目的是對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)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。(

)(3)蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì)象是蛋白質(zhì)。(

)(4)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(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→找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列。(

)×√√√(5)蛋白質(zhì)工程通過(guò)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)上延伸出來(lái)的第二代基因工程。(

)√√一、蛋白質(zhì)工程及其原理課堂講義

重點(diǎn)難點(diǎn)，個(gè)個(gè)擊破1.蛋白質(zhì)工程的崛起(1)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。(2)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(guò)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(shuō)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)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(shuō)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)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(guò)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)。4.假如某科學(xué)家設(shè)計(jì)出某種蛋白質(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)→氨基酸序列→合成目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→導(dǎo)入大腸桿菌→產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì)。

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(wèn)題：(1)代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過(guò)程是______；代表中心法則內(nèi)容的是_________。(填寫數(shù)字)(2)寫出圖中各數(shù)字代表的生物學(xué)過(guò)程的名稱或內(nèi)容：①________；②________；③________；④________；⑤__________。(3)蛋白質(zhì)工程的目的是__________________________________________________________，通過(guò)_________________實(shí)現(xiàn)。問(wèn)題導(dǎo)析

(1)天然蛋白質(zhì)合成的過(guò)程是按照

進(jìn)行的。(2)蛋白質(zhì)工程的基本途徑與上述過(guò)程

，即從

功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的

→找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。中心法則相反預(yù)期的蛋白質(zhì)氨基酸序列答案(1)④⑤

①②③

(2)轉(zhuǎn)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：(1)對(duì)蛋白質(zhì)直接改造成功，也可遺傳。(

)(2)改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造。(

)(3)蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是改造氨基酸。(

)(4)蛋白質(zhì)工程的原理是中心法則。(

)××√×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作起點(diǎn)目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基本過(guò)程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)確定蛋白質(zhì)功能→應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)→應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有氨基酸序列→應(yīng)有的堿基序列→改造的蛋白質(zhì)實(shí)質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(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)思維激活科學(xué)家通過(guò)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(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題：(1)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)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是

。(2)通過(guò)人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與

結(jié)合后轉(zhuǎn)移到

中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。(3)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

、

和發(fā)酵工程。蛋白質(zhì)的預(yù)期功能載體大腸桿菌等受體細(xì)胞蛋白質(zhì)工程基因工程(4)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)出其基因中脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來(lái)合成出新的胰島素基因應(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)基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)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)工程問(wèn)題導(dǎo)析

(1)蛋白質(zhì)工程是直接對(duì)相應(yīng)的

進(jìn)行修飾加工甚至人工進(jìn)行

合成，從而對(duì)現(xiàn)有

進(jìn)行改造，或制造一種新的

，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(2)基因工程只是將

導(dǎo)入另一生物體內(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

的蛋白質(zhì)。答案B基因外源基因已存在蛋白質(zhì)基因蛋白質(zhì)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)，所以二者沒(méi)有區(qū)別。(

)(2)基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)。(

)(3)通過(guò)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)。(

)(4)利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中直接得到人的胰島素。(

)√×××課堂小結(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)DNA和蛋白質(zhì)分子式蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)氨基酸序列脫氧核苷酸序列對(duì)點(diǎn)練習(xí)12341.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據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A．①→②→③→④ B．④→②→①→③C．③→①→④→② D．③→④→①→②1234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)晕赐耆莆盏?，根?jù)相應(yīng)的氨基酸推導(dǎo)出基因中的堿基序列，再利用人工合成法合成相應(yīng)的目的基因。答案C2.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(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯來(lái)實(shí)現(xiàn)D．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第三代基因工程1234解析蛋白質(zhì)工程通過(guò)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)和生活的需求，是延伸出來(lái)的第二代基因工程。答案B12343.以下蛋白質(zhì)工程中，目前已成功的是(

)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．生產(chǎn)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)一步研究和設(shè)計(jì)。1234A12344.2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了三位在研究綠色熒光蛋白(GFP)方面作出突出貢獻(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：1234請(qǐng)根據(jù)上述材料回答下列問(wèn)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、________和________。圖中過(guò)程②常用的方法是_____________。(2)GFP基因與目的基因一起構(gòu)建到載體上不影響目的基因的表達(dá)