人教版教学课件[名校联盟]山东省沂水一中高二生物《14 蛋白质工程的崛起》课件(选修三)

天冬氨酸激酶 3．实例：______________和二氢吡啶二羧酸合 赖氨酸浓度 成酶的活性受细胞内___________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。
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？
的蛋白质。
比较基因工程和蛋白质工程
比较项目 操作对象 操作水平 基因工程 基因 DNA分子水平 蛋白质工程 基因 DNA分子水平 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→蛋白质应有的氨基 酸序列→应有的碱基序 列→合成DNA→表达出 蛋白质
获取目的基因→构 建基因表达载体→ 基本过程 将目的基因导入受 体细胞→目的基因 的检测与鉴定
种制剂的形成正是利用的蛋白质工程技术，也就
是本节我们将要探讨的内容。
基础自主梳理
一、蛋白质工程的崛起
基因 1．基因工程的实质：将一种生物的______转移 到另一种生物体内，后者产生它本不能产生的
蛋白质 ________，从而产生新性状。
2．蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要
蛋白质 的、并非自然界已存在的_______。
比较 项目
基因工程
蛋白质工程
定向改造生物的遗 传特性，以获得人 实质 类需要的生物类型 或生物产品
定向改造或生产人类 所需蛋白质
生产人类需要的基 可以生产自然界没有 结果 因产物(自然界已有 的、不存在的新蛋白 的蛋白质) 质
联系 蛋白质工程是以基因工程为基础的
例2 (2011年泰安市高二检测)科学家对鼠源杂交
物”，它可自动瞄准和攻击体内的靶组织或靶细胞
(如癌细胞)。此技术是( )
A．基因工程
C．蛋白质工程
B．细胞工程
D．胚胎工程
答案：C
瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠－人嵌合
抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠－人嵌合
抗体的过程，据图回答：
(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠－人嵌合抗体， 属于________________(生物工程)的范畴。 (2)图示过程是根据预期的__________，设计 _________________________________， 最终必须对________进行操作，此操作中改变的 是________________。 (3)经过改造的鼠－人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗 体相比较，突出的优点是 _________________________________ (从免疫角度考虑)。 (4)上述过程中对科学家来说难度最大的是 ________________________。
【探规寻律】
(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存在的基因,
而蛋白质工程中的目的基因不是自然存在的。
跟踪训练
(2011年姜堰高二检测)运用某生物工程
技术将毒性肽融合进入抗体分子，制造出“导弹药
基酸残基结构所致。这样就会延缓胰
岛素从注射部位进入血液，从而延缓
了其降血糖的作用，也增加了抗原性。科学家根
据胰岛素的结构和其功能间的关系，设计了对胰
岛素基因的改造方案。通过碱基替换的方法，改
变基因序列，将β链第28位改为赖氨酸、29位改 为脯氨酸，从而改变了胰岛素的结构。这种改变 了结构的胰岛素不会形成二聚体，从而使胰岛素 快速起作用。由此，速效型胰岛素制剂诞生，这
1．4 蛋白质工程的崛起
课标领航 1．举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2．理解蛋白质工程的原理。 3．了解蛋白质工程的应用。 【重点】 【难点】 蛋白质工程的原理。 蛋白质工程的应用。
情景导航
快速起效的胰岛素
实验证明：胰岛素在低浓度时主要以
单体形式存在，在高浓度时多以二聚
体形式存在，这是胰岛素β23－β28氨
基因为什么有多种？
【提示】
一种氨基酸可以由一种或几种不同的
密码子决定，这样推导出的基因也就有多种。
【易误警示】
(1)尽管蛋白质工程是从预期蛋白质
功能入手改造蛋白质结构，但不能直接改造蛋白质,
而应从改造基因入手，所以其本质和基础应为基因
工程。
(2)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
第二代基因工程。其原理是：根据中心法则逆向推
理。图示如下：
3．设计中的困难：如何推测非编码区以及内含 子的脱氧核苷酸序列。 4．蛋白质工程的步骤
例1
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)
脱氧核苷酸 ____________序列(基因)。 4．蛋白质工程的进展：前景广阔，但目前成功 质工程的理解 1．蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产
出天然蛋白质，蛋白质工程是为了生产出符合人
类生产和生活需要的蛋白质。
2．基本原理和途径
它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为
【尝试解答】
(1)蛋白质工程
嵌合抗体的结构 基因
(2)嵌合抗体功能
碱基对
(3)对人体的不良反应减少
(4)设计嵌合抗体的空间结构
【解析】 (1)通过图示可知鼠－人嵌合抗体是通过 人工设计而形成的特定功能蛋白质，其生产过程应 属于蛋白质工程的范畴。 (2)蛋白质工程的流程：预期蛋白质的功能→设计预 期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相 对应的脱氧核苷酸序列(基因)→通过基因工程操作 生产预期的蛋白质。 (3)从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原, 若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻，对 人体的负作用会减少。 (4)由于蛋白质空间结构比较复杂，不易确定，所以 成为蛋白质工程中最大的障碍。
或进行基因改造。
【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。
【互动探究】
由上述氨基酸序列推导出的目的
【提示】
对基因的操作。
二、蛋白质工程的原理与进展 蛋白质功能 1．目标：根据人们对_____________的特定需求 蛋白质的结构 对______________进行分子设计。 中心法则的逆推 2．原理：_________________。
3．过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质 氨基酸 结构→推测应有的_________序列→找到对应的
(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)?
【思路点拨】
本题考查蛋白质工程的原理及实
例，解答本题应突破以下几点：
①首先设计蛋白质氨基酸序列。
②找到对应的脱氧核苷酸序列。
③根据DNA(基因)脱氧核苷酸序列进行人工合成