最新创新设计13-14生物(人教版)选修3课件：1.4蛋白质工程的崛起ppt课件
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人教版生物选修三1.4《蛋白质工程的崛起》课件 (共35张PPT)
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）
（2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才 能合成或改造目的基因（DNA）？
确定目的基因的碱基序列后，就 可以根据人类的需要改造它，通过人 工合成的方法或从基因中获取后 进行改造。旁栏思考题
1、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白 质工程有什么关系？我国科学家承担了什 么任务？ （了解）
人类蛋白质组计划是继人类基因组计 划之后，生命科学乃至自然科学领域一项 重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白 质组组织宣告成立。2003年该组织正式提 出启动了两项重大国际合作行动：一项是 由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白 质组计划”；另一项是以美国科学家牵头 执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此 拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
1、在种内可以用什么方法？ 杂交育种 2、在种间可以用什么方法？ 基因工程育种
基因工程的实质：
将一种生物的 基因 转移 到另一种生物体内，后者产生 它本不能产生的 蛋白质 ，进而 表现出 新的性状 。
①育种周期短； （重点记忆） ②目的性强，可定向改变生物性状； ③克服远缘杂交不亲和的障碍。
优点：
如果将其分子上的一个半胱氨酸变 成丝氨酸，在-70 C的条件下，可以保存 半年。
o
2、玉米中赖氨酸的含量比较低
赖氨酸的合成机理：
天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶
抑制 (负反馈调节)
前体物质
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺）
赖氨酸
改造
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
DNA：CGA（G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）
（2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才 能合成或改造目的基因（DNA）？
确定目的基因的碱基序列后，就 可以根据人类的需要改造它，通过人 工合成的方法或从基因中获取后 进行改造。旁栏思考题
1、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白 质工程有什么关系？我国科学家承担了什 么任务？ （了解）
人类蛋白质组计划是继人类基因组计 划之后，生命科学乃至自然科学领域一项 重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白 质组组织宣告成立。2003年该组织正式提 出启动了两项重大国际合作行动：一项是 由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白 质组计划”；另一项是以美国科学家牵头 执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此 拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
1、在种内可以用什么方法？ 杂交育种 2、在种间可以用什么方法？ 基因工程育种
基因工程的实质：
将一种生物的 基因 转移 到另一种生物体内，后者产生 它本不能产生的 蛋白质 ，进而 表现出 新的性状 。
①育种周期短； （重点记忆） ②目的性强，可定向改变生物性状； ③克服远缘杂交不亲和的障碍。
优点：
如果将其分子上的一个半胱氨酸变 成丝氨酸，在-70 C的条件下，可以保存 半年。
o
2、玉米中赖氨酸的含量比较低
赖氨酸的合成机理：
天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶
抑制 (负反馈调节)
前体物质
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的天冬酰胺）
赖氨酸
改造
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
生物：1.4《蛋白质工程的崛起》课件(新人教版选修3)
1、基因工程的优点和原理 、 2、基因工程的 、 工具酶 3、常用的运载体 4、获取目的基因 、 、 的方法 5、把目的基因导入受体细胞（动物 、把目的基因导入受体细胞（ 和植物） 和植物）的方法 6、 如何从个体水平上确定 、 目的基因已经表达 7、从分子水平上确定目的基因已经导入受体 、 细胞的方法名称及如何判断？ 细胞的方法名称及如何判断？ 8、从分子水平上确定目的基因已经转录成信 、 的方法名称及如何判断？ 使RNA的方法名称及如何判断？ 的方法名称及如何判断 9、从分子水平上确定目的基因已经翻译成蛋 、 白质的方法名称及如何判断？ 白质的方法名称及如何判断？
2、天然蛋白质的不足 、
Hale Waihona Puke 天然蛋白质是生物在长期进化过程中 形成的， 形成的，它们的结构和功能符合特定 物种生存的需要， 物种生存的需要，却不一定完全符合 人类生产和生活的需要。 人类生产和生活的需要。
3、蛋白质工程的目的 、
生产符合人类生产和生活的 需要的蛋白质。 需要的蛋白质。
二、蛋白质工程的基本原理
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法 关于生物体内存在的天然蛋白质， 不正确的是（ 不正确的是（ ） A．是生物在长期进化过程中形成的 ． B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 ． C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有 种 ．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要 ．
D
2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 ． Ａ．氨基酸结构 Ａ．氨基酸结构 C．肽链结构 ． B．蛋白质空间结构 ． D．基因结构 ．
Ｄ
）
• 3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ ．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（
2、天然蛋白质的不足 、
Hale Waihona Puke 天然蛋白质是生物在长期进化过程中 形成的， 形成的，它们的结构和功能符合特定 物种生存的需要， 物种生存的需要，却不一定完全符合 人类生产和生活的需要。 人类生产和生活的需要。
3、蛋白质工程的目的 、
生产符合人类生产和生活的 需要的蛋白质。 需要的蛋白质。
二、蛋白质工程的基本原理
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法 关于生物体内存在的天然蛋白质， 不正确的是（ 不正确的是（ ） A．是生物在长期进化过程中形成的 ． B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 ． C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有 种 ．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要 ．
D
2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 ． Ａ．氨基酸结构 Ａ．氨基酸结构 C．肽链结构 ． B．蛋白质空间结构 ． D．基因结构 ．
Ｄ
）
• 3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ ．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（
人教版高中生物选修3 1.4《蛋白质工程的崛起》名师课件
120~180min内恢复到基础水平。而目前临床上使用的
体内形 胰岛素制剂注射后120min后才出现高峰且持续
成途径 180~240min，与人生理状况不符。实验表明，胰岛素
在高浓度(大于10.5mol/L)时以二聚体形式存在，低浓
如何大量制备
度时(小于10.9mol/L)时主要以单体形式存在。设计速
大连市第八中学
1
一、蛋白质工程崛起的缘由
惜时 坚韧 创新
资料一
新型干扰体素外困保难存
改变分子 结构
半胱 氨酸
丝氨酸
保存 半年
富含赖氨酸的玉米 资料二
资料三 葡萄糖异构酶(GI) 的改造
T4溶菌酶的改造 资料四
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2
二、蛋白质工程的基本原理
惜时 坚韧 创新
通常饭后30~60min，人血液中胰岛素的含量达到高峰，
蛋白质工程以基因工程为基础，是基因工程的应用和延伸
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惜时 坚韧 创新
大连市第八中学 13
惜时 坚韧 创新
Text in here
酶工程
大连市第八中学 14
探索 创新
惜时 坚韧 创新
充满智慧的你，经基因探 针检测出你身体里多了一 段幸福基因，已于我们相 识的那一刻被启动子启动， 由于缺乏终止密码子，你 将注定一生转录幸福，翻
效胰岛素原则就是避免胰岛素形成聚合体。类胰岛素
生长因子-I(IGF-I)的结构和性质与胰岛素具有高度的同
源性和三维结构的相似性，但IGF-I不形成二聚体。
如何解决
IGF-I的B结构域(与胰岛素B链相对应)中B28-B29氨基
酸序列与胰制岛备素B链的B28-B29相比，发生颠倒因此， 将效胰胰岛岛素素。B方链该改案速为效B胰28岛赖素氨已酸通-B过2临9脯床氨实酸验，。获得单体速
人教版高中生物选修(三)-1.4蛋白质工程的崛起 课件 (共26张PPT)
3、关于生物体内存在的天然蛋白质，下 列说法不正确的是（ D ） A．是生物在长期进化过程中形成的 B．它们的结构和功能符合特定物种生存 的需要 C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的 有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要
4、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说 法不正确的是（ C ） A．科学家通过对胰岛素的改造，已使其成 为速效药品 B．生物和材料科学家正积极探索将蛋白质 工程应用于微电子方面 C．蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正 被大力推广应用 D．蛋白质工程是一项难度很大的工程，目 前成功的例子不多Βιβλιοθήκη 三、蛋白质工程的进展和前景
1、进展 对胰岛素的改造，使其成为速效型药品 2、前景诱人： 探索将蛋白质工程应用于微电子方面。 用蛋白质工程制造的电子元件具 有体积小、耗电少和效率高的特点。
3、难度很大
主要是目前科学家对大多数蛋 白质的高级结构的了解还很不够。
小结
1、蛋白质工程崛起的缘由
2、蛋白质工程的原理 3、蛋白质工程的进展和前景
4、蛋白质工程的概念 P27
蛋白质工程是指以蛋白质分子 的结构规律及其与生物功能的关系 作为基础，通过基因修饰或基因合 成，对现有蛋白质进行改造或制造 一种新的蛋白质，以满足人类对生 产和生活的需求。
5、基因工程与蛋白质工程的区别 基因工程 蛋白质工程
将目的基因从供体 通 过 改 造 基 因 ， 实质 转移到受体细胞,并 定 向 改 造 天 然 蛋 创新 重组 白 在受体细胞中表达 质 或 创 造 自 然 界
练习检测
1 ．蛋白质工程中直接需要进行操作 的对象是（ Ｄ ）
Ａ.氨基酸结构 C．肽链结构
B.蛋白质空间结构 D．基因结构
2、关于基因工程和蛋白质工程的说法正 确的是（ A ） A．都是分子水平上的操作 B．基因工程就是改造基因的分子结构 C.蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构 D.基因工程能产生自然界根本不存在的基 因，蛋白质工程能产生自然界已存在的 蛋白质
生物《蛋白质工程的崛起》PPT课件(新人教版-选修3)
异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质 的结构，设计相应的基因，导入合 适的细菌中，让细菌生产人类所需 要的蛋白质食品呢？
理论上是可行的，但目前还没 有真正成功的例子。
三、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的进展：
（1）对胰岛素的改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和 六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从 而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这 是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用 蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚 合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素 已通过临床实验。
3、蛋白质工程的前景：
蛋白质工程与基因工程的关系：
项目 基因工程 蛋白质工程 预期的蛋白质功能 定向改造或生产人 类所需要的蛋白质 生产自然界已存在 的蛋白质 操作起点 目的基因 实现基因的异体 实质 表达 生产自然界没有的 结果 蛋白质 基本流程 联系
蛋白质工程是在基因工程的基础上，延 伸出来的第二代基因工程。
试回顾总结基因工程的丰硕成果
植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体
研制药物 基因治疗
基因工程的局限性：
基因工程在原则上只能生产自 然界已存在的蛋白质。 这些蛋白质的结构和功能符合 特定物种生存的需要，却不一定完 全符合人类生产和生活的需要。
1、从预期的蛋白质功能出发 2、设计预期的蛋白质结构 3、推测应有的氨基酸序列 4、找到相应的脱氧核苷酸序列 （基因）
基因会发生突变，突变可以自发，也可以诱发，这是每个稍 有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家M· 史密 斯（1932－2000）发明定点突变法之前，突变株的产生必须经由 自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类方法属于随机突变， 突变株必须在生物性状上有所改变，才能确定有突变发生，但除 非用分子生物方法或遗传方法找到此突变处，否则无法确定突变 位置。也就是说，这种突变是盲目的。而史密斯发明的定点突变 法却是有目的的，该法可经由设计好的寡核苷酸，在任何一个基 因片段上进行随意或设计好的突变，也就是说，这种突变是预先 设定好的，所以也有人将该法称为“反遗传法”。 有意思的是这一给生命科学研究及应用领域带来革命性突破 的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡时闲聊出来的。现在，几 乎每个生物实验室都会用定点突变法来研究基因或蛋白质的功能。
生物：《蛋白质工程的崛起》课件(新人教版选修)-精PPT文档26页
生物：《蛋白质工程的崛起》课件(新人 教版选修)-精
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
蛋白质工程的崛起的课件.ppt
人类所需蛋白质 人类所需要的生物类型或生物产品
结果有的蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代 基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质， 必须通过基因修饰或基因合成实现。
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法
不正确的是（D ）
5、蛋白质工程的操作流程：
DNA合成 基因
DNA
转 录
mRNA
分子
氨基酸序列 设计 蛋白质
翻 译 多肽链
折 叠
三维结构
预期功能 生物功能
5、蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律 及其生物功能的关系作为基础， 通过基因修饰 或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造 一种新的蛋白质，以满足人类的生生产和生活 的需求。
改造
天冬氨酸激酶（ 异亮氨酸 ）
二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的 天冬酰胺 ）
改造
二氢吡啶二羧酸合成酶 （ 异亮氨酸 ）
二、蛋白质工程的基本原理
1、目标： 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对
蛋白质的结构进行分子设计。
对天然蛋白质进行改造，你认为直接对蛋白质分子 进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
基因工程
场所
生物体外
生物体外
起点
预期的蛋白质功能
目的基因
对象
基因
过程 预期蛋白质功能→设计预期蛋 白质结构
→
推测氨基 酸序列
→ 推测脱氧 核苷酸序列
基因 目的基因的获取
基因表达载体的构建
目的基因导入受体细胞
→ 合成DNA → 表达出蛋白质 目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产 定向改造生物的遗传特性，以获得
人教版高中生物选修三1.4蛋白质工程的崛起课件 (共39张PPT)
2．水蛭素改造 水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制 剂，它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组 成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血 栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结 构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异体HV2 的设计方案，将47位的Asn（天冬酰胺）变成Lys （赖氨酸），使其与分子内第4或第5位Thr（苏 氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正确 取向，从而提高凝血效率，试管试验活性提高4 倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高 20倍。
4．治癌酶的改造
癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌细胞，特异 性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的 侵害，可以提高化学治疗的剂量。疱疹病毒（HSV）胸腺 嘧啶激酶（TK）可以催化胸腺嘧啶和其它结构类似物磷酸 化而使这些碱基3’-OH缺乏,从而阻断DNA的合成，杀死癌 细胞。HSV—TK催化能力可以通过基因突变来提高。从大 量的随机突变中进行筛选出一种酶,在酶活性部位附近有6个 氨基酸被替换，催化能力20倍以上。 蛋白质工程的发展很快，研究工作很多，以上仅介绍了几个 例子。蛋白质工程除了用于改造天然蛋白质或设计制造新的 蛋白质外，其本身还是研究蛋白质结构功能的一种强有力的 工具，它在解决生物理论方面所起的作用，可以和任何重大 的生物研究方法相提并论。
通过基因工程来改造蛋白质
蛋白质工程流程图
DNA合成Hale Waihona Puke 分子设计预期 功能 生物 功能
基因 DNA 转 录
mRNA
翻 译
氨基酸序列 折 多肽链 叠
蛋白质 三维结构
中心法则 蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的。 而蛋白质工程的过程却与之相反。
蛋白质工程的主要步骤 从生物体中分离纯化目的蛋白； 测定其氨基酸序列； 借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可 能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构; 设计各种处理条件，了解蛋白质 的结构变化，包括折叠与去折叠 等对其活性与功能的影响； 设计编码该蛋白的基因改造 方案，如点突变； 分离、纯化新蛋白，功能 检测后投入实际使用。
人教版生物选修3专题1、4《蛋白质工程的崛起》名师(17张)-PPT优秀课件
惜时 坚韧 创新
参考答案：
（1）构建新型药物蛋白：CRD2—TACI—FC就 可以很好满足人们的愿望。（2）在了解天然 TACI蛋白的结构基础上获得预期功能的新型 药用蛋白→设计新型药用蛋白空间结构→推 测氨基酸排列顺序→mRNTAe排xt i列n h顺ere序→DNA碱基
排列顺序→化学方法合成DNA
传物质） DNA→RNA、 RNA→DNA、RNA→蛋白质 （或转录、逆转录、翻译） （3）设计蛋白质的结构 推测 氨基酸序列 功能
大连市第八中学
8
人教版生物选修3 专题1 、4 《蛋白质工程的崛起》名师课件( 共1 7 张P P T ) 【P P T 优秀课件】- 精美版 人教版生物选修3 专题1 、4 《蛋白质工程的崛起》名师课件( 共1 7 张P P T ) 【P P T 优秀课件】- 精美版
任务三
惜参考时答案坚韧 创新
（1）目的基因 PCR 显微注射法 （2）构建基因表达载体 （3）预期蛋白质的功能 蛋白质三维结构
相应的氨基酸序列 相应的脱氧核苷 酸序列
（4）修饰 合成 Hale Waihona Puke 造大连市第八中学9
人教版生物选修3 专题1 、4 《蛋白质工程的崛起》名师课件( 共1 7 张P P T ) 【P P T 优秀课件】- 精美版 人教版生物选修3 专题1 、4 《蛋白质工程的崛起》名师课件( 共1 7 张P P T ) 【P P T 优秀课件】- 精美版
）
（）
产生的蛋白质 实质 基本过程
联系
原有的
新的
定向改造生物的（ ），以获得人类所需要 定向改造或生产人类所需的
的生物类型或生物产品
（）
确定（ ）-应有的高 级结构-应具备的折叠状态应有的（ ）-应有的 （ ）序列-改造的蛋白质
蛋白质工程的崛起(教学课件)-高中生物人教版选修3
(4)实例。
蛋白质缺陷 改造措施
改造后效果
干扰素保存时 半胱氨酸替换 保存时间延长至
间短
为丝氨酸
半年
两种赖氨酸合 玉米中赖氨酸
成酶中的氨基 含量低
酸被替换
玉米叶片和种子 中游离赖氨酸分 别提高 5 倍和 2 倍
二、蛋白质工程的基本原理
1．目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋 白质的结构进行分子设计。
预期蛋白质功能→设计 蛋白质结构→推测氨基 酸序列→推测脱氧核苷 酸序列→合成DNA→表 达出蛋白质
通过改造相应的基因达 到对蛋白质进行改造的 目的
基因工程 目的基因 获取目的基因 →构建基因表 达载体→导入 受体细胞→目 的基因的检测 与鉴定
基因重组
区别
结果
可以创造出自然界不存在 的蛋白质
生产自然界已 存在的蛋白质
【典例】 已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白 质是一种转运蛋白，由 305 个氨基酸组成。如果将 P 分 子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸，240 位的谷氨酰胺变成 苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留 P 的功能，而且 具有了酶的催化活性。回答下列问题：
(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以 考虑对蛋白质的________进行改造。
础上延伸出来的第二代基因工程
蛋白质工程中通过对基因操作来实现对天然蛋白 质改造的理由：
(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了 基因即对蛋白质进行了改造，此改造可以遗传。如果对蛋 白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法 遗传的。
(2) 对 基 因 进 行 改 造 比 对 蛋 白 质 直 接 改 造 要 容 易 操 作，难度要小得多。
解析：(1)由题干信息可知改造蛋白质的功能，可通 过改变蛋白质的结构实现。
专题1 13和14蛋白质工程的崛起课件 新人教版选修3
即时应用(随学随练，轻松夺冠)
1．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并
由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是( )
①该技术将导致定向变异
②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱
基对连接起来
③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提
供资料
④受精卵是理想的受体
A．①②③④
B．①③④
C．②③④
D．①②④
答案：B
C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现 D．蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出 来的第三代基因工程
答案：B
命题视角剖析
紧扣教材重点
蛋白质工程及其综合应用 例1 (2009年高考广东卷)(1)饲料加工过程温 度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利 用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了 解植酸酶的________，然后改变植酸酶的 ________，从而得到新的植酸酶。
而产生新性状。基因工程在原则上只能生产自然界 已存在的蛋白质。
(2)蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的、 并非自然界已存在的_蛋__白__质__。 (3)蛋白质工程的实例：天冬氨酸激酶和二氢吡啶二 羧酸合成酶的活性受细胞内赖氨酸浓度的影响，当
赖氨酸浓度达到一定量时会抑制这两种酶的活性， 改变两种酶的特性后，玉米游离赖氨酸含量提高。
(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为 饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入 大豆细胞常用的方法是________。请简述获 得转基因植株的完整过程。
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家 将带有植酸酶基因的重组质粒通过________ 转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时 期后可通过________方法，从而一次得到多 个转基因猪个体。
人教版高中生物选修三1.4《蛋白质工程的崛起》ppt配套课件
定向改造生物的遗
传特性,以获得人类 所需的生物类型或
生物产品(基因的异 体表达)
生产自然界已有的 蛋白质
蛋白质工程
基因工程
蛋白质工程是在基因工程的基础上, 延伸出来的第二代基因工程。因为对
现有的蛋白质改造或制造新的蛋白
质,必须通过基因修饰或基因合成实 现
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当堂检测
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1.科学家想提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的第 352 位的苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中 104 位的天冬酰 胺变成异亮氨酸,这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别 提高 5 倍和 2 倍。下列对蛋白质的改造,操作正确的是( )。 A.直接通过分子水平改造蛋白质 B.直接改造相应的 mRNA C.对相应的基因进行操作 D.重新合成新的基因 解析:对蛋白质进行改造,最终通过改造基因来完成。 答案:C
1.4 蛋白质工程的崛起
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课前预习导学
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目标导航
学习目标
重点难点
重点:
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.简述蛋白质工程的基本原理。 3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
1.为什么要开展蛋白质工程的研 究? 2.蛋白质工程的基本原理。 难点:
蛋白质工程的基本原理。
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预习导引
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迁移与应用 下列有关蛋白质工程和基因工程的说法正确的是( )。 A.蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质,所 以二者没有区别 B.基因工程是蛋白质工程的关键技术 C.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质 D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的 解析:蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质 的结构进行分子设计。其中,基因工程是关键技术,是蛋白质工程的基础, 因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因而实现的,所以蛋白质工程 是在基因水平上改造蛋白质,改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。 答案:B
传特性,以获得人类 所需的生物类型或
生物产品(基因的异 体表达)
生产自然界已有的 蛋白质
蛋白质工程
基因工程
蛋白质工程是在基因工程的基础上, 延伸出来的第二代基因工程。因为对
现有的蛋白质改造或制造新的蛋白
质,必须通过基因修饰或基因合成实 现
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1.科学家想提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的第 352 位的苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中 104 位的天冬酰 胺变成异亮氨酸,这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别 提高 5 倍和 2 倍。下列对蛋白质的改造,操作正确的是( )。 A.直接通过分子水平改造蛋白质 B.直接改造相应的 mRNA C.对相应的基因进行操作 D.重新合成新的基因 解析:对蛋白质进行改造,最终通过改造基因来完成。 答案:C
1.4 蛋白质工程的崛起
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课前预习导学
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学习目标
重点难点
重点:
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.简述蛋白质工程的基本原理。 3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
1.为什么要开展蛋白质工程的研 究? 2.蛋白质工程的基本原理。 难点:
蛋白质工程的基本原理。
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预习导引
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迁移与应用 下列有关蛋白质工程和基因工程的说法正确的是( )。 A.蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质,所 以二者没有区别 B.基因工程是蛋白质工程的关键技术 C.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质 D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的 解析:蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质 的结构进行分子设计。其中,基因工程是关键技术,是蛋白质工程的基础, 因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因而实现的,所以蛋白质工程 是在基因水平上改造蛋白质,改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。 答案:B
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2．蛋白质工程的流程图：
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特别提醒 (1)蛋白质工程最终还是回到基因工程上来，因为蛋白 质的合成由基因控制，所以说蛋白质工程是在基因工程的基础上 延伸出来的第二代基因工程。 (2)基因工程中的目的基因一般为自然界中已存在的基因，而蛋白 质工程中的目的基因不是自然界中已存在的。 (3)判断蛋白质工程方法的关键是：通过基因修饰或基因合成，对 现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。
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解析 蛋白质工程崛起的缘由是为了得到完全符合人类生产和生 活需要的特定的蛋白质。如玉米生产过程中将天冬氨酸激酶的第 352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104 位的天冬酰胺变成异亮氨酸，使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸 分别提高5倍和2倍。 答案
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解析 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工 程，是从分子水平对蛋白质进行改造设计，然后直接对相应的基 因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行 改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。 而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体 现人类所需的性状，或者获取所需的产品，因此，基因工程在原 则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。 答案 B
创新设计13-14生物(人教版)选 修3课件：1.4蛋白质工程的崛起
课程标准 概述蛋白质工程的原理。 课标解读 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.通过与基因工程操作原理的比较，理解蛋白质工程的原理。 3.查阅相关材料，知道蛋白质工程的进展和前景。
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蛋白质工程及其原理
1．蛋白质工程的崛起 (1)基因工程的优势与不足 ①优势：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以 产生它本不能产生的 蛋白质 ，进而表现出 新性状 。这 是基因工程的实质。 ②不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的 蛋白质 。
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1．蛋白质工程的崛起 (1)基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体 内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的 性状。 (2)蛋白质工程的目的：生产符合人们生产与生活需要并非自 然界已存在的蛋白质。
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【巩固1】 下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是 ( )。
A．将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使生物表现 出新的性状 B．干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感 染和癌症 C．由于赖氨酸抑制天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶 的活性，所以赖氨酸产量难以提高 D．蛋白质工程能产生自然界已有的蛋白质
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【巩固2】 基因工程与蛋白质工程的区别是 ( )。
A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对 基因进行操作 B．基因工程合成自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程可以 合成自然界不存在的蛋白质 C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性 状水平)的操作 D．基因工程完全不同于蛋白质工程
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蛋白质工程及其原理
【例1】 蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求，对 蛋白质的结构进行分子设计、生产的过程。下图是蛋白质工 程的基本途径，试回答下列有关问题。
预期蛋白 质功能 ―①―→ 设计预期蛋 白质结构 ―②―→ 推测应有的 氨基酸序列 ―③―→ 推测相应基因中 脱氧核苷酸序列 ―④―→ 生产相应 蛋白质
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思维导图：
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深度剖析 (1)由氨基酸可推知mRNA中碱基序列，进而能推知相 应基因中的核苷酸序列；(2)经③过程获得的脱氧核苷酸序列并非 完整的基因，它还必需加入启动子、终止子等；(3)完成④过程需 基因工程技术，从而实现改造的目的基因的表达。 答案 (1)密码子 信使RNA 碱基互补配对 (2)启动子 终止 子 DNA连接 (3)基因工程
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蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程进展
(1)科学家通过对 胰岛素 的改造，已使其成为速效型药品。
(2)生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方
面，用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有 体积小、耗电
少和效率高
的特点。
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蛋白质工程与基因工程比较
项目
蛋白质工程
蛋白质
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蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二 联
代基因工程；对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白 系
质，必须通过基因修饰或基因合成实现
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特别提醒 目前蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质 发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而目前科学家对大多数蛋 白质的高级结构的了解还不够，要设计出更加符合人类需要的蛋 白质还需经过艰辛的探索。
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“金子，黄黄的，发光的，宝贵 的金子！只这一点点儿，就可 以使黑的变成白的，丑的变成 美的，错的变成对的，卑贱的 变成尊贵的，老人变成少年， 懦夫变成勇士，这黄色的奴隶！
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(1)图中③过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的________， 后者位于________分子上，其上的核苷酸序列与基因中的脱氧核 苷酸序列之间存在着________关系。 (2)通过③过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因，要使这 一序列能够表达、发挥作用，还必须在序列的上、下游加上 ________和________，在这个过程中需要________酶的参与。 (3)完成④过程需要涉及________技术。
基因工程
预期蛋白质功能→设计预
期的蛋白质结构→推测应
过程 有的氨基酸序列→找到对
区
应的脱氧核苷酸序列
别
定向改造或生产人类所需 实质
蛋白质
获取目的基因→构建基因 表达载体→将目的基因导 入受体细胞→目的基因的 检测与鉴定
定向改造生物的遗传特性， 以获得人类所需的生物类 型或生物产品
一般是生产自然界已有的 结果 生产自然界没有的蛋白质