高三生物选修三——14蛋白质工程的崛起
合集下载
高中生物选修三蛋白质工程的崛起.ppt
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，以满足人类的生产和生活的需求。
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)
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)
高中人教版选修3 1.4 蛋白质工程的崛起 课件(42张)
栏目 导引
专题1 基因工程
2．蛋白质工程的崛起 (1)理论和技术条件：___分__子__生__物__学___、晶体学以及计算机技术 的迅猛发展。 (2)缘由 ① 基 因 工 程 在 原 则 上 只 能 生 产 自 然 界 _____已__存__在_____ 的 蛋 白 质。 ②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。
栏目 导引
专题1 基因工程
[精练好题] 3．(2019·新疆四中高二期末)某种微生物合成的蛋白酶与人体 消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差， 进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗 食物消化不良，最佳方案是( ) A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量
栏目 导引
(3)实例 ①延长干扰素的保存时间
专题1 基因工_氨__酸_______）
体外很难保存
体外可以保存半年
②提高玉米的赖氨酸含量
天冬氨酸激酶 （352位的___苏__氨__酸_______）
―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_____）
栏目 导引
专题1 基因工程
(1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中 ，胰岛素基因为 ______________，实验室中要先对该基因利用______________ 技术进行扩增。将该基因导入人体细胞所用的方法是 __________________ 。 该 科 研 机 构 采 用 的 基 因 治 疗 方 法 是 ________________。 (2)对遗传性糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步 骤是____________。
专题1 基因工程
2．蛋白质工程的崛起 (1)理论和技术条件：___分__子__生__物__学___、晶体学以及计算机技术 的迅猛发展。 (2)缘由 ① 基 因 工 程 在 原 则 上 只 能 生 产 自 然 界 _____已__存__在_____ 的 蛋 白 质。 ②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。
栏目 导引
专题1 基因工程
[精练好题] 3．(2019·新疆四中高二期末)某种微生物合成的蛋白酶与人体 消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差， 进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗 食物消化不良，最佳方案是( ) A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量
栏目 导引
(3)实例 ①延长干扰素的保存时间
专题1 基因工_氨__酸_______）
体外很难保存
体外可以保存半年
②提高玉米的赖氨酸含量
天冬氨酸激酶 （352位的___苏__氨__酸_______）
―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_____）
栏目 导引
专题1 基因工程
(1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中 ，胰岛素基因为 ______________，实验室中要先对该基因利用______________ 技术进行扩增。将该基因导入人体细胞所用的方法是 __________________ 。 该 科 研 机 构 采 用 的 基 因 治 疗 方 法 是 ________________。 (2)对遗传性糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步 骤是____________。
高中生物 14 蛋白质工程的崛起(教案)人教版选修3
答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
蛋白质工程是按照以下思路进行的：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，可以创造自然界不存在的蛋白质。
1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关
小结：蛋白质工程的概念（是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。）
思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。
2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：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，可以创造自然界不存在的蛋白质。
2、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。
科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
（一）思考与探究1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？
提示（供教师在教学中参考）：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。
蛋白质工程是按照以下思路进行的：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，可以创造自然界不存在的蛋白质。
1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关
小结：蛋白质工程的概念（是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。）
思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。
2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：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，可以创造自然界不存在的蛋白质。
2、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。
科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
（一）思考与探究1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？
提示（供教师在教学中参考）：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。
高中生物选择性必修三 3 4蛋白质工程的崛起 课件
再合成相关蛋白质。
蛋白质工程的实质是对 编码蛋白质的基因进行改造
三、蛋白质工程的概念
通过改造基因，实现改造或制造新的蛋白质。
四、蛋白质工程进展和前景
胰岛素的改造 制造电子元件
蛋白质结构
一、蛋白质工程崛起的缘由
1.基因工程的局限性： ①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 ②天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要
酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段， 应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工 程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。
谢谢
产生的蛋白质
原有的
新的
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
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？
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。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。
蛋白质的四级结构： 在体内有许多蛋白质 含有2条或2条以上多 肽链,才能全面地执行 功能。每一条多肽链 都有其完完整的三级 结构,称为亚基
三、蛋白质工程的应用
1、前景诱人：如用此技术制成的 电子元件 ，具 有 体积小 、耗电少和 效率高 的特点。
2、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。
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
蛋白质工程的实质是对 编码蛋白质的基因进行改造
三、蛋白质工程的概念
通过改造基因，实现改造或制造新的蛋白质。
四、蛋白质工程进展和前景
胰岛素的改造 制造电子元件
蛋白质结构
一、蛋白质工程崛起的缘由
1.基因工程的局限性： ①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 ②天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要
酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段， 应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工 程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。
谢谢
产生的蛋白质
原有的
新的
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
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？
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。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。
蛋白质的四级结构： 在体内有许多蛋白质 含有2条或2条以上多 肽链,才能全面地执行 功能。每一条多肽链 都有其完完整的三级 结构,称为亚基
三、蛋白质工程的应用
1、前景诱人：如用此技术制成的 电子元件 ，具 有 体积小 、耗电少和 效率高 的特点。
2、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。
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
高中生物选修三专题一 14 蛋白质工程的崛起PPT课件
2、基因工程的不足：
在原则上只能产生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。
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。
天冬氨酸激酶
改造
（352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量 可提高数倍
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 二氢吡啶二羧酸合成酶
（104位的天冬酰胺）
（异亮氨酸）
一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：
1、延长酶的半衰期
2、提高酶的热稳定性
3、延长药用蛋白的保存期
4、抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧 失等
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。
例如：
在原则上只能产生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。
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。
天冬氨酸激酶
改造
（352位的苏氨酸）
玉米中赖氨酸含量 可提高数倍
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 二氢吡啶二羧酸合成酶
（104位的天冬酰胺）
（异亮氨酸）
一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：
1、延长酶的半衰期
2、提高酶的热稳定性
3、延长药用蛋白的保存期
4、抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧 失等
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。
例如：
人教版高中生物选修3 1.4教材梳理：蛋白质工程的崛起
1.4 蛋白质工程的崛起教材梳理知识点一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。
知识点二蛋白质工程的原理蛋白质工程的目标——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。
其基本途径是从预期的蛋白质功能出发→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）。
其流程图如下：知识点三蛋白质工程的实例①干扰素是动物体内的一种蛋白质，可治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难，通过蛋白质工程改造蛋白质后可在-70℃条件下，保存半年。
②玉米体内赖氨酸的含量比较低，关键是玉米体内天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶浓度达到一定量时，就会抑制这两种酶的活性，从而影响赖氨酸含量的提高，经过蛋白质工程改造这两种酶后，分别使赖氨酸的含量提高了5倍和2倍。
说明：对该部分知识的学习不能局限于这两个例子，更重要的是从中学习蛋白质工程的原理和蛋白质工程的基本途径。
知识点四蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程的进展向人们展示出诱人的前景，如：通过对胰岛素的改造，使其成为一种速效性药品，再如：将蛋白质工程应用与微电子方面，制成电子元件，具有体积小、耗电少、效率高等优点。
但是由于蛋白质发挥功能必须依赖于它的高级结构（空间结构），这是相当复杂的，所以，目前成功的例子还不多，还需要人们的努力。
总之，蛋白质工程的前景是光明的，道路是曲折的。
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：。
蛋白质工程的崛起 课件
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从 预 期 蛋 白 质 功 能 出 发 ， 通 过 ______________ 和 __________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据 此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白 质的生物________进行鉴定。
(3)三看合成的蛋白质种类 如果合成的蛋白质是天然蛋白质，则是基因工程；如果合 成的蛋白质和天然蛋白质有差异，甚至是自然界中所没有的， 则为蛋白质工程。
解析：(1)编码血红蛋白的基因中碱基对的替换导致编码的 氨基酸种类改变。(2)蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，实 现对现有蛋白质的改造或制造新蛋白质。(3)因血红蛋白基因只 在早期红细胞中表达，所以可从其中提取 mRNA，以 mRNA 为 模板，在逆转录酶的作用下，反转录合成 cDNA。构建基因表 达载体需要限制酶和 DNA 连接酶。(4)目的基因是否表达可以 通过从受体菌中提取蛋白质，进行抗原—抗体杂交实验加以判 断。
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 1 ____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 2 _蛋__白__质______，进而表现出 3 新__的__性__状_____。
2．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界 4 __已__存__在_____的蛋白质。
2．镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋 白分子 β肽链 N 端第 6 位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功 能异常。回答下列问题：
(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红 蛋白基因的______________序列发生改变。
(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中， 可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作 ____________(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该 操作________________________。
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
目录 退出
当堂检测
目录 退出
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
目录 退出
课前预习导学
目录 退出
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。
目录 退出
预习导引
目录 退出
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
目录 退出
当堂检测
目录 退出
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
目录 退出
课前预习导学
目录 退出
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。
目录 退出
预习导引
目录 退出
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
完整版课件ppt
18
题型1
根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规 律，在下面表格数码中填入相应的字母：
DNA
G
C
T
双链
C
G
A
信使RNA
C
G
A
转运RNA
氨基酸 密码子
G
C
U
精氨酸
C
G
A
完整版课件ppt
19
题型2某生物基因单链的一段是┅ G –C – A –
G – A – C – A – A – A┅ ，若以此链为模板， 经转录翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸
5
血红蛋白质的四级结构
血红蛋白分子
就是由二个由
141个氨基酸残
基组成的α亚基
和二个由146个
氨基酸残基组
成的β亚基按特
定的接触和排
列组成的一个
球状蛋白质分
子，每个亚基
中各有一个含
亚铁离子的血
红素辅基。
完整版课件ppt
6
复习回忆
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，后者可以产生它本来不 能产生的蛋白质，进而表现出新的 性状。
完整版课件ppt
13
蛋白质工程的进展和前景
1、对胰岛素的改造，使其成为速效型药品 2、探索将蛋白质工程应用于微电子方面
前景诱人
但还需要经过艰辛探索 !
完整版课件ppt
14
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程
蛋白质工程
相同点 都要改造基因，都属于分子水平
产生新的 基因型，无新基因 基因（型）
产生的蛋白质
列多肽链
三维结构
折叠
生物 预期 功能 功能
完整版课件ppt
10
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-……
丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 赖氨酸： AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 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）？
可以通过人工合成的方法获取或基因的 定点诱变技术来改变。
完整版课件ppt
12
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。
完整版课件pptBiblioteka 1复习回顾1、蛋白质的基本结构单位？元素组成？种类？ 2、蛋白质结构多样的原因？ 3、蛋白质有哪些功能？ 4、蛋白质如何合成？涉及哪些细胞器？ 5、蛋白质的四级结构
完整版课件ppt
2
蛋白质的一级结构
完整版课件ppt
3
蛋白质的二级结构
完整版课件ppt
4
完整版课件ppt
构胰 岛 素 的 三 级 结
mRNA： GCU(或C或A或G)UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
DNA的一条链：
CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)
完整版课件ppt
11
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。
完整版课件ppt
7
蛋白质工程的崛起
一、蛋白质工程崛起的缘由
1、基因工程在原则上只能生产自然界已 存在的蛋白质。
2、天然蛋白质不一定完全符合人类生产和 生活的需要。
二、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。
完整版课件ppt
8
蛋白质工程的崛起
例1：干扰素在体外保存困难
半胱氨酸 变成 丝氨酸
如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭
新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一
个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所
担心的。
完整版课件ppt
16
蛋白质工程操作程序的基本思路与基因 工程有什么不同？
答：基因工程是遵循中心法则，从 DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本 上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工 程是按照以下思路进行的：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，可以创造自然界不存在的蛋白质。
原有的
新的
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
完整版课件ppt
15
异想天开
提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成
功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要
的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，
并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋
白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复
杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内
完整版课件ppt
17
旁栏思考题
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。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。
体外可以保存半年
例2：玉米中赖氨酸的含量低
天冬氨酸激酶：
变成
苏氨酸（352位）
异亮氨酸
二氢吡啶二羧酸合成酶： 天冬酰胺（104位） 变成 异亮氨酸
玉米中赖氨酸含量完可整版提课件p高pt 数倍
9
蛋白质工程的崛起
三、蛋白质工程的基本原理：基因改造
分子
DNA合成
设计
基因
氨基酸序
蛋白质
DNA
转录
mRNA 翻译
顺序是（ ）。
①苯丙氨酸DUUU； ②天冬氨酸GAC
③亮氨酸CUG； ④赖氨酸AAA
⑤精氨酸CGU； ⑥丙氨酸GCA
A、 ①③⑤
B、 ⑥②④
C 、②④⑥
D、 ⑤③①
完整版课件ppt
20