人教版高中生物选修三 蛋白质工程 PPT课件

基础自主梳理
一、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 的、并非自然界已存在的_蛋__白__质__。
3 ． 实 例 ： 天__冬__氨__酸___激__酶___ 和 二 氢 吡 啶 二 羧 酸 合 成 酶 的 活 性 受 细 胞赖内氨__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。
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？ 【提示】 对基因的操作。
二、蛋白质工程的原理与进展 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：__中__心__法__则__的__逆__推___。 3．过程：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(基因)。 4．蛋白质工程的进展：前景广阔，但目前成功 的例子不多。
_________________________________ (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 ________________________。
【尝试解答】 (1)蛋白质工程 (2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 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
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】 蛋白质工程的原理。 【难点】 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
核心要点突破
对蛋白质工程的理解
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 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
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) (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)?
比较 项目
基因工程
来自百度文库
蛋白质工程
定向改造生物的遗
实质
传特性，以获得人 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 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
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
基本过程
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
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
(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 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 的蛋白质。
基因
【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。
【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 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：