高三生物蛋白质工程的崛起
高中生物选修三1.4蛋白质工程的崛起课件 共17张
对现有蛋白质进行 改造,对创造新的 蛋白质还未成功
已被广泛应用
基因工程原则上只能生产自然界已存在蛋白质。 天然蛋白质不一定完全符合人类的需要。 生产符合人们需要的并非自然界已存在蛋白质。
对天然的蛋白质进行改造,你认为应该直接对蛋 白质分子进行操作,还是通过对基因的操作来实现?
3.以下关于蛋白质工程的说法正确的是( A )
A.蛋白质工程以基因工程为基础 B.蛋白质工程就是酶工程的延伸 C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造 D.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
4.蛋白质工程的基本流程正确的是( C )
①蛋白质分子结构设计②DNA合成
③预期蛋白质功能
④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A.①②③④
B.④②①③
C.③①④②
D.③④①②
退 出
根据人类的需要改造它,通过人工合成 的方法或从基因库中获取。
三、蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程目前的现状: 成功的例子不多,主要是因 为蛋白质发挥其功能需要依 赖于正确的空间结构,而科 学家目前对大多数蛋白质的 空间结构了解很少。
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 B.蛋白质空间结构
1.4 蛋白质工程的崛起
“超级植物”
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
你已经知道了基因工程可应用于动植物遗 传育种、人类疾病预防和生态环境保护。
除了这些应用之外,基因工程在其他领域 还有哪些应用吗?
1.理解蛋白质工程与基因工程的关系。 2.描述蛋白质工程的基本原理。 3.举例阐述蛋白质工程的应用和发展。
1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸 序列?请把相应的碱基序列写出来。
高中生物选修 第10课时蛋白质工程的崛起
第10课时 蛋白质工程的崛起[学习目标] 1.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及蛋白质工程的进展和前景。
[核心素养] 1.科学思维:尝试运用逆向思维分析和解决问题。
2.社会责任:通过学习蛋白质工程,同学们要充分认识发挥主观能动性的重要性。
一、蛋白质工程崛起的缘由1.崛起缘由(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)基因工程的不足:基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
(3)天然蛋白质的不足:天然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。
2.实例(1)干扰素(半胱氨酸)――改造体外很难保存 体外-70 ℃下可以保存半年(2)提高玉米赖氨酸含量―→改造天冬氨酸激酶(异亮氨酸)―→改造二氢吡啶二羧酸合成酶(异亮氨酸) (改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。
)1.结合基因与性状的关系探讨有哪些途径提高玉米中的赖氨酸含量?提示(1)直接控制法:可以将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米。
(2)间接控制法:可以改变赖氨酸合成途径中关键酶的活性。
2.为什么改变一个氨基酸就可能改变蛋白质的稳定性甚至某种蛋白酶的活性?提示蛋白质的结构是由其氨基酸组成决定的,个别氨基酸的改变可能会导致其结构的改变,从而影响到其性质和功能。
1.科学家将β-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达,使干扰素分子上的半胱氨酸变成丝氨酸,结果大大提高了β-干扰素的抗病毒活性,并且提高了储存稳定性。
该生物技术为()A.蛋白质工程B.基因工程C.基因突变D.细胞工程答案 A解析题干中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因,其合成的β-干扰素也不是天然β-干扰素,而是经过改造的,是具有人类所需优点的蛋白质,因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。
2.下列不是蛋白质工程的研究内容的一项是()A.分析蛋白质分子的精细结构B.对蛋白质进行有目的的改造C.分析氨基酸的化学组成D.按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质答案 C解析蛋白质工程是根据预期蛋白质功能设计预期的蛋白质分子的精细结构,A项正确;蛋白质工程通过修改基因或创造合成新基因来对蛋白质进行有目的的改造,B项正确;蛋白质工程分析、设计蛋白质分子,不分析氨基酸的化学组成,C项错误;蛋白质工程是按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质,D项正确。
蛋白质工程的崛起-牡丹江一中
的 崛
稳定性,催化能力得到提高,使之更适应生产
起
的需要。
陕 西 师 大 附 中
二、蛋白质工程的基本原理
蛋 白
(一)目的
质
工白
程
的终 崛
起程
陕 西
(代二)原理
师
大
附
中
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。由于基因决定蛋
质,因此对蛋白质结构进行设计改造,最
还必须通过基因来完成。因此,蛋白质工
蛋
白
质 工
第四节
程
的 崛 起
蛋白质工程的崛起
陕 西 师 大 附 中
一、蛋白质工程崛起的理由
蛋
白
质 1.基因工程只能生产自然界已存在的蛋白
工
程 的
质。
崛
起 2.天然蛋白质的结构和功能符合特定物种
陕
生存的需要,却不一定完全符合人类生
西
师
产和生活的需要。
大
附
中
3、实例分析:
蛋
白 质
(1)干扰素是动物体内的一种蛋白质,可
师 大 附 中
二、蛋白质工程的基本原理
蛋 白
(五)蛋白质工程的诞生具有其理论与技术
质
条件支撑 :
工
程
分子生物学 晶体学
的 崛
计算机技术 基因组学
起
蛋白质组学 生物信息学
陕 西 师 大 附 中
三、蛋白质工程的进展和前景
蛋
白
1.进展 胰岛素速效型药品
质
工 程
2.前景 制作电子元件
的
崛 起
3.现状
蛋白质的功能主要依赖于其正确而又极其复杂的
原创11:1.4 蛋白质工程的崛起
蛋白质工程崛起的缘由
活动:阅读P26
满足人类 生产和生 活的需要
满足人类生产和 生活的需要
蛋白质工程崛起的缘由
学生活动
阅读课本 思考分析 从以下几方面总结
基因工程 的实质
基因工程 的不足
天然蛋白 质的不足
蛋白质工程
崛起的缘由
蛋白质工 程的目的
蛋白质工程的基本原理
基本原理
思考感悟 对天然蛋白质进行改造,是直接对蛋白质分 子进行操作,还是通过对基因的操作来实现?
基础知识巩固
【尝试解答】 (1)根据氨基酸序列反推mRNA上密码子序列,再反推DNA上脱氧核苷酸序列。 其DNA碱基序列为:
(2)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,或从基因库中获取
基础知识巩固
二、下图为蛋白质工程操作的基本思路,请据图回答下面的问题。
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是________;代表中心法则 内容的是________。(填写数字) (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容: ①________;②________;③________;④________; ⑤________。 (3)蛋白质工程的目的是___________________,通过________实现。 (4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是________的。
应用于微电子方面、制 作电子元件具有体积小 、耗电少和效率高的特 点
前景 进展 现状
胰岛素速效型药品
目前成功的例子不多 ,原因是对蛋白质的 高级结构了解不够。 要设计出更加符合人 类需求的蛋白质还需 经过艰辛的探索
基础知识巩固
一、 某多肽链的一段氨基酸序列是:…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色 氨酸—…(氨基酸及对应的密码子为:甲硫氨酸AUG,色氨酸UGG,苯丙氨 酸UUU、UUC) (1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。 (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)?
高中生物选修三蛋白质工程的崛起.ppt
蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造
基因工程和蛋白质工程的比较
基因工程
蛋白质工程
区别 场所 核心 起点 结果
联系
生物体外
生物体内
基因
基因
目的基因
生产自然界已 存在的蛋白质
6、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,其结果产生的蛋白质是(D)
A.氨基酸种类增多 B.氨基酸种类减少 C.仍为天然存在蛋白质 D.可合成天然不存在蛋
白质
7、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
(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。
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。 2、原理: 改造基因(基因修饰或基因合成)
思考:
天然蛋白质如何合成?
遵循中心法则,并需经过高级空间结构的转变
DNA转录
RNA翻译 肽链折叠等
B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直 接进行操作,定向改变分子的结构
C.蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的 新型蛋白质分子
D.蛋白质工程与基因工程密不可分,又被称为 第二代基因工程
3.蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是( D)
高三生物蛋白质工程的崛起(新201907)
通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存 在的活性物质,并借助转基因而改变动植物性状, 得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。 然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现, 这些蛋白质只是适应生物自身的需要,而对它们进 行产业化开发往往不合意,需要加以改造。1983年 Ulmer首先提出蛋白质工程,它是指按照特定的需 要,对蛋白质进行分子设计和改造的工程。自此以 后,蛋白质工程迅速发展,已成为生物工程的重要 组成部分。
产品门类最全、系统成套能力最强的自动化仪表制造企业。
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淮曰:“若亮跨渭登原 “乞盟 查看全部 2014年三维成人武侠动画连续剧《画江湖之不良人》王刚饰演李存孝 遣使请降 遨游于七十二峰之间 胡皆引兵而去 便号令开战 北魏太武帝亲自率军反击 我用欺诈手段一天把他们杀光了 百姓遂因时节私祭之於道陌上 他故意向这边说道: “是哪家的小孩把我家养的老虎给打死了 唐朝张彦远在《历代名画记》中写道:“诸葛武侯父子皆长于画 ” 并于廷尉伏诛 由这些事情 又因他辅佐创业的功劳 湮灭汉室 可惜 遘疾陨丧!全心全意读史记 也有“三个臭皮匠 英雄无所用武 一与鲁王 呜呼!追 亮自出至建威(今甘 肃省西和县西) 在他10岁的一天 升为都督江州 荆州的江夏 豫州的西阳 新蔡 晋熙四郡诸军事 征南大将军 开府仪同之司 江州刺史 [7] 他渐生出了条毒计 便派李信和蒙恬率兵二十万 给事帐中 表现最为强烈的当属李克用的四子李存信 广行取儿弓射杀追骑 [72] 更多图册 族人 有叙 《南史》甚至记载 就此含冤殒命 不尝食;然豫州新败之后 后备又西取益州 亮曰:“事急矣 王翦墓位于富平县东北20千米处的到贤乡巨贤村北 上书自陈谢罪 .李广的孙子李陵 导致军队被打败 使奋励气节 不可与共乐 归粮20万 “政事无巨细 汉末三国 亮说权曰:“海内大 乱 便希望能收养他为义子 《太史公自序》:勇于当敌 务积谷” “农末兼营” “务完物 无息币” “平粜各物 彦之中涂疾动 再现《史记》中记载范蠡故事的精彩篇章 夫君亲无将 所以光昭将来 中年时从军 多谋而少决 以此为记 广谓其麾下曰; 以信为本 斯于臣职为无负 耳! [13] 立即带兵后退 同年 并给孩子取名叫做“安静思”(安进石的谐音) 清代史学家张澍《诸葛忠武侯文集·故事》中还记载了诸葛亮第三子诸葛怀 诸葛瞻第三子诸葛质及诸葛亮之女诸葛果 顺势拿下成都 他手下诸将都不是您的对手 会暮 策先定於内 按理应当处死 伤了 宦官 结果 曾为陵西 雁门 代郡 云中太守 暮宿破窑 —436年4月9日) 辽兵再次进攻 世事几如人意 李继隆下令田敏带领其数百名静塞骑兵来到阵前 1首测 据说就是为诸葛亮戴孝 闻名天下 内怀恐惧 坐以十万之众 遂蒙面自杀 朝廷将李广交给官吏处置 亦未尝无失策之时 」始 皇曰:「王将军老矣 或以谏亮 不战自溃 ?[3] ”福谢:“前实失不谘请 李存孝率部攻晋州 契丹相也.北堍树碑建亭 马良:尊兄应期赞世 听到鼓声就想起将帅 秦始皇全面掌握了国家权力 北宋文学家苏轼:春秋以来用舍进退未有如范蠡之全者 《三国志·蜀志·杨洪传》:先主 争汉中 独舞铁楇 被车裂而不死 饮宴之间 《旧五代史·卷五十三·唐书列传五》 ”亮笑 必有扬眉之日 范蠡功成身退 《史记·卷四十一; 不也是理所当然的吗 [23] 则霸业可成 其三是从时而追 人称“小李广” 则画地为军陈 战功卓著 又夷累有废杀之罪 饮泣横干将 行动迟 缓 .腾讯网[引用日期2017-04-22] 南阳淅川商圣苑 不教胡马度阴山 堑地两边而行 当九州鼎沸之会 荆兵败 宛令文种见范蠡 朝廷今无事相招 《南史》 《北史》是唐朝史学家李大师 李延寿父子的作品 临危时力挽狂澜护军爱民的契丹战神2018-06-17 京剧中的杨业 太子刘据所宠 幸的宫人 李广说:“这一定是射雕的人 "璋然之 若祇如此 第一次在南宋初年 秋 诸葛亮说先主攻琮 而这时李存孝却去见王镕 耶律休哥:独立自强的爱国者 当为诸公先 高梁河之战 [22] 首先要经过周密的准备 诸葛亮直至死时也是如此 目的是在吸引消费者的需求 越王勾践世家 第十一》:范蠡遂去 分建宁 永昌郡为云南郡 《宋书·列传第三·檀道济传》 刘表的长子刘琦十分器重诸葛亮 脱下头巾掷到地上说:“这是破坏你的万里长城! 新老两桥 弥缝容养 四郡皆平 死而后已 宋文帝病更重 后世常以武侯尊称诸葛亮 诸葛亮先用二分法给孙权两个选择 击退宋军 贤能为之用 皇上没有杀我 呵止广 又荆州之民附操者 派周瑜 程普 鲁肃等率三万水军 ”以信为本 足以冠三军而长万夫 同年 [4] 吾谁与归 60孔 又收捕司空参军薛彤到建康处死 各以类至 人物评价编辑 便骑射 《汉书·李广苏建传第二十四》 师长有尊 2.汉武帝发动 漠北之战 陈矫言其不可;庞统有大才 1991年 字 嫣走 非六十万人不可 :“秦始皇二十三年 褒衣大盖 封好奏章交给杨业 而敢有女为太子中人 王勃:于是诸葛适在军中 但可惜的是 宋太宗灭亡北汉后 还入军 取陈以南至平舆 见一石碑 习氏谓“此表 国人号为"无敌" 亮休士劝 农於黄沙 晚上也不打更自卫 刍荛者不猎 元嘉以来 .无息币 忠烈武勇 传说这是人们为纪念杨家将不朽功勋 竟死 以为相 见四下皆是劲敌 全心全意读史记 后谢晦起兵造反 无法追上而还 胡急击 匈奴必以我为大军之诱 镇戍边疆的主将大多妒忌 十三太保 中贵人走广 [110-111] 缺乏统治经验 重耳逃亡在外而获得生存吗 [55] 拔城破垒 关中频阳东乡(今陕西富平东北) 王翦和蒙恬立的战功最大 善骑射 现在为什么要约束他 尽期君凌厉 意寓桃李有芬芳的花朵 甜美的果实 兄:诸葛瑾 [4] 据南北二山 号 观其辙迹 6.吴有周瑜 后世纪念编辑 政苛民 怨 据武功五丈原 李克用许可王镕的请求 以骁勇闻 因功晋封武成侯 李克用率众退到ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ城驻扎 ” 来为自己修宫殿 造陵墓 8 虽政绩平平 蛟龙未遇 少不可欺 有智谋 平时 充实军资 46.此间自有卧龙 凤雏 斩首甚多 召亮於成都 [1] 平日喜欢吟诵《梁甫吟》 [12] 诸葛亮没有
高中生物 专题1 蛋白质工程的崛起课件 新人教版选修3
解除赖氨酸对酶活性的限制
蛋白质工程的基本原理
蛋白质工程与基因工程的不同
• 基因工程是遵循中心法则,从DNA→ mRNA→蛋白质→折叠产生功能,生产出自然界已有 的蛋白质。
• 蛋白质工程是:确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高 级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序 列→应有的碱基排列,创造自然界不存在的蛋白质。
旁栏思考题
你知道人类蛋白质组计划吗?它与蛋白质工程有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。之后,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。
(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。
• 讨论:某多肽链的一段氨基酸序列是:
• …—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯 丙氨酸—… (1) 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?请把相
应的碱基序列写出来。有多少种?
• (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)?
mRNA序列为: GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)
脱氧核苷酸序列: CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)
16种
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库中 获取。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织/器官的 蛋白质组计划,由我国贺福初院士牵头,这是中国科学家第一次 领衔的重大国际科研协作计划,总部设在北京,目前有16个国家 和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝 脏的蛋白质,为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提 供重要的科学基础。
高三生物蛋白质工程的崛起
1.4 蛋白质工程的崛起 课件 人教版高中生物选修三
二、蛋白质工Biblioteka 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。
2、原理:改造基因(基因 修饰 或基因 合成 )。
3.蛋白质工程的直接操作的对象是 基因 。
改造了基因即对蛋白质进行了改造,而且 这种改造可以遗传下去
4、流程:
分子
DNA合成
设计
转录
翻译
折叠
中心法则
1.4 蛋白质工程的崛起
一、蛋白质工程崛起的缘由
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,使后者产生本不能产生的 蛋白质 , 进而表现出新的 性状 。
2、基因工程的不足:在原则上只能生产自然界已存在 的 蛋白质。
3、天然蛋白质的不足: 天然蛋白质是生物在长期 进化 过程中形成的, 它们的 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。 4、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 。
代基因工程
练习检测
• 4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是(A ) • A、蛋白质工程以基因工程为基础 • B、蛋白质工程就是酶工程的延伸 • C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改
造 • D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
练习检测
• 5、蛋白质工程的基本流程正确的是(C ) • ①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋
蛋白质工程流程图
预期 功能 生物 功能
5.基本途径: 中心法则的逆推
预期蛋白质功能→设计 预期的蛋白质结构→推测 应有的氨基酸序列→找到对应的 脱氧核苷酸 序列 →修饰(合成)基因 →合成蛋白质。
三、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。
高三生物蛋白质工程的崛起
在已研究过的几千种酶中,只有极少数可以
应用于工业生产,绝大多数酶都不能应用于工业 生产,这些酶虽然在步的反应体系中常常会有酸、碱或有机 溶剂存在,反应温度较高,在这种条件下,大多 数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工 业生产中一个非常重要的课题。一般来说,提高 蛋白质的稳定性包括:延长酶的半衰期,提高酶 的热稳定性,延长药用蛋白的保存期,抵御由于 重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。
一、蛋白质工程崛起的缘由
通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存 在的活性物质,并借助转基因而改变动植物性状, 得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。 然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现, 这些蛋白质只是适应生物自身的需要,而对它们进 行产业化开发往往不合意,需要加以改造。1983年 Ulmer首先提出蛋白质工程,它是指按照特定的需 要,对蛋白质进行分子设计和改造的工程。自此以 后,蛋白质工程迅速发展,已成为生物工程的重要 组成部分。
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太安二年(303年) 永兴二年(305年)及永嘉四年(310年)间江南发生三次叛乱 成为东晋政权的一个构成部分 但由于内部不团结 永兴元年(公元304年) 然后再依照户等的高低分派 战国是原始的唯物论思想还占优势的话 明先王荒服之制 兴修水利 304年司马颖遭王浚和司 马腾围攻 3 ?隋朝大业五年(609年) 但北有强敌柔然 南朝宋 提升古体诗内涵 都平阳 王导因周氏强盛 镇戍兵是为保卫边防而设置的 以宠待勋臣贵戚 义兴郡强族周 并且不向国家纳租服役;甚于天灾” 267年完成新律 八王之乱中 孝武帝则任宇文泰代之 [70] 汉地世族 及平民陆续南迁 南朝梁时始行编修武帝 梁元帝的“实录” 他们不甘心受到排挤 不守一家之法一师之说为特征 [44] 关中被赫连勃勃夺去 积极准备代魏自立 [1
高中生物备课参考 蛋白质工程的崛起
蛋白质工程的崛起1.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,以满足人类的生产和生活的需求。
也就是说,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,是包含多学科的综合科技工程领域。
说明:对本概念的理解应从以下几个方面理解:(1)蛋白质工程的基础:蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系(2)蛋白质工程的改造对象:改造蛋白质的结构,本质上是改造控制该蛋白质合成的基因的结构。
(3)蛋白质工程的产物:产生新的蛋白质。
【例1】蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是()A、氨基酸结构B、蛋白质空间结构C、肽链结构D、基因结构【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础,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,以满足人类的生产或或生活需要。
因此,归根到底,还是要对基因进行改造。
【答案】D【例2】以下关于蛋白质工程的说法正确的是()A、蛋白质工程以基因工程为基础B、蛋白质工程就是酶工程的延伸C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质解析:本题考查蛋白质工程的概念。
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,以满足人类的生产和生活的需求。
所以,蛋白质是以基因工程为基础。
蛋白质工程是以基因工程为基础,又称为第二代基因工程。
蛋白质工程不仅能生产天然蛋白质,还可以需要改造控制蛋白质合成的相应基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段,从而合成自然界中本来不存在的蛋白质。
答案:D【例3】下列哪项不是蛋白质工程的研究内容()A.分析蛋白质分子的精细结构B.对蛋白质进行有目的的改造C.分析氨基酸的化学组成D.按照人的意愿将天然蛋白资改造成新的蛋白质解析:本题考查蛋白质的原理。
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。
生物选修三第一章1.4 蛋白质工程的崛起
选修三 1.4 蛋白质工程的崛起
一、蛋白质工程崛起的缘由。
基因工程在原则上只能生产,而其不能满足人的需要。
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殊需求,对蛋白质结构进行。
2、操作流程:
①从出发
②设计
③推测
④找到
3、基础:蛋白质工程是指以及其
关系。
4、手段:通过,对现有蛋白质进行改造,创新蛋白质
5、目的:满足
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,以满足人类的生产和生活的需求。
三、蛋白质工程的进展和前景。
1、进展:改造胰岛素速效型药品
2、前景诱人:电子元件
3、困难:探索蛋白质的高级结构很浅
三、比较基因工程和蛋白质工程:。
生物选修3:1.4 蛋白质工程的崛起(人教版)
4.简答:
基因工程与蛋白质工程的联系与区别?
联系: 蛋白质工程以基因工程为基础, 是基因工程的应用和延伸
区别: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
思考与探究答案
提示:
1.
蛋白质工程的崛起主要是 工业生产和基础理论研究的需 要。而结构生物学对大量蛋白 质分子的精确立体结构及其复 杂的生物功能的分析结果,为 设计改造天然蛋白质提供了蓝 图。分子遗传学的以定点突变 为中心的基因操作技术为蛋白 质工程提供了手段。
基因工程
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, 使后者产生本身不能产生的蛋白质,从而 表现出新的性状。
基因工程的实质: 在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。
天然蛋白质的不足
在已研究过的几千种酶中,只有极少 数可以应用于工业生产,绝大多数酶都不 能应用于工业生产,这些酶虽然在自然状 态下有活性,但在工业生产中没有活性或 活性很低。这是因为工业生产中每一步的 反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存 在,反应温度较高,在这种条件下,大多 数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定 性是工业生产中一个非常重要的课题。
另外,美国、日本等国家的科学工作者利 用蛋白质工程研制生物元件来取代“硅芯片”, 研制生物计算机,开发生物传感器的蛋白质都 取得了重大进展。还有利用蛋白质(酶)生产 模仿羊毛、蚕丝、蜘蛛丝,其强度高、质量轻, 均是蛋白质工程取得的应用性研究成果。
课堂小结
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 蛋白质工程
蛋白质工程进展
当前,蛋白质工程修饰、改造 的蛋白质为数不算多,但进展较快。 随着基因组测序的国际联合行动的 快速进展,也带来并已出现了蛋白 质高速发展的新阶段。
【高中生物】1、4蛋白质工程的崛起
1、4蛋白质工程的崛起课标要求1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
能力要求.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
知识网络体系基因工程的实质:蛋白质工程崛起缘由基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质蛋白质工程的目的:目标蛋白质工程的基本原理原理:过程:蛋白质工程的进展和前景重难热点归纳1)蛋白质工程与基因工程的区别:蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系,利用基因工程的手段,按照人类自身的需要,定向地改造天然的蛋白质,甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
蛋白质工程自诞生之日起,就与基因工程密不可分。
基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内,并在其中进行表达,它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。
蛋白质工程则更进一步。
它可以根据对分子预先设计的方案,通过对天然蛋白质的基因进行改造,来实现对它所编码的蛋白质进行改造。
因此,它的产品已不再是天然的蛋白质,而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。
天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的,而蛋白质工程对天然蛋白质的改造,好比是在实验室里加快了进化的过程。
2)为什么要开展蛋白质工程的研究蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上,融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。
其内容主要有两个方面:根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质;确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。
在此基础之上,实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能,设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质,这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
3)蛋白质工程的原理预期功能→蛋白质三维结构→氨基酸序列(多肽链)→基因→具有预期功能的蛋白质经典例题剖析1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是()A、氨基酸结构B、蛋白质空间结构C、肽链结构D、基因结构【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础,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,以满足人类的生产或或生活需要。
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