1.4 蛋白质工程的崛起课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选修3(共18张PPT)
文档属性
| 名称 | 1.4 蛋白质工程的崛起课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选修3(共18张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 767.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-07-24 14:43:04 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
蛋白质工程的崛起
思考：如果想让某一个生物的性状在另外一个生物的身上表达，常用的方法有哪些？
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
知识回顾
新知
基因工程的实质是什么？
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。
思考：
基因工程产生的蛋白质是否完全
符合人类生产和生活的需要？
导学
1.阅读课本第26页，指出基因工程的实质和不足；并能结合实例分析蛋白质工程崛起的原因
2.阅读课本第26页，找出蛋白质工程的原理，并能说出天然蛋白质的合成过程；
3.阅读课本第27页，找出蛋白质的操作流程，并能背诵蛋白质工程的概念；
4.阅读课本第27-28页，说出蛋白质工程和基因工程的区别与联系并能指出其进展和应用前景
思
前思:(7min)结合以下问题请学生阅读学案1页及课本第11-13页，
并注意勾、圈、画、点、记 。
后思:(8min)请学生快速的关注导学案上的学习目标与重难点，准确、快速答题并认真记录疑惑。
基因工程的实质和不足，蛋白质工程崛起的原因
蛋白质工程的原理，概念和操作流程
蛋白质工程的进展和应用前景
蛋白质工程和基因工程的区别与联系
议
1）为什么不能对天然蛋白质进行改造，从而实现改造蛋白质的目的？
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，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
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。
2)若某蛋白质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…，则根据预期的蛋白质所设计的基因中碱基序列是唯一的吗？为什么？
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
……—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
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）
因为密码子具有简并性所以据预期的蛋白质所设计的基因中碱基序列不是唯一的
这里合成的基因含有启动子和终止子吗？
没有，因为编码蛋白质的基因没有启动子和终止子
（启动子和终止子属于调节基因）
展
要求：普通话、大声、规范、迅速
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的 ，进而表现出 。
基因
蛋白质
新的性状
一
蛋白质工程崛起的缘由
评
一、蛋白质工程崛起的缘由
2.基因工程的局限性：
a、基因工程在原则上只能生产自然
界已存在的蛋白质
b、天然蛋白质不一定完全符合人类
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需要的、并非自然界已存在的蛋白质
阅读P26第二自然段思考：
科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什么样的问题？如何解决这些问题？
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
改造
干扰素（半胱氨酸）
体外很难保存
干扰素（丝氨酸）
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
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）
天冬氨酸激酶
（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
改造
改造
解决：
蛋白质功能
不能满足需求
改变蛋白质的结构
蛋白质工程的流程
基因
DNA
氨基酸序列
多肽链
蛋白质
三维结构
预期功能
生物功能
mRNA
转录
翻译
折叠
DNA合成
分子设计
天然蛋白质的合成途径：
基因 表达（转录和翻译） 形成氨基酸序列的多肽
链 形成具有高级结构的蛋白质 行使生物功能
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 找到相应的脱氧核苷酸序列酸
蛋白质工程的途径：
二、蛋白质工程的基本原理(P27)
三、蛋白质工程的进展和前景
进展
前景
胰岛素速效型药品
制作电子元件
应用于微电子方面：
具有 、耗电少和 的特点
体积小
效率高
蛋白质
工程现状
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高级结构了解很少。
前景诱人
项目 基因工程 蛋白质工程
操作起点
操作核心
过程
目标
结果
联系
目的基因
预期的蛋白质功能
基因表达载体
基因
获取目的基因→
构建表达载体→
导入受体细胞→
目的基因的检测与表达
预期蛋白质功能→
设计蛋白质结构→
推测氨基酸序列→
推测核苷酸序列→
合成DNA →表达出蛋白质
定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或产品
定向改造或生产
人类所需的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质
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。
生产自然界没有的蛋白质
比较基因工程和蛋白质工程
重组
创新
小结
1、蛋白质工程崛起的缘由
2、蛋白质工程的原理：
中心法则的逆推
预期的蛋白质功能出发
推测应有的氨基酸序列
设计预期的蛋白质结构
找到相应的脱氧核苷酸序列
3、蛋白质工程的进展和前景
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
2、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（ ）
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
3、关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（ ）
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20种
D．一定完全符合人类生产和生活的需要
练习检测
Ｄ
A
D
蛋白质工程的崛起
思考：如果想让某一个生物的性状在另外一个生物的身上表达，常用的方法有哪些？
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
知识回顾
新知
基因工程的实质是什么？
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。
思考：
基因工程产生的蛋白质是否完全
符合人类生产和生活的需要？
导学
1.阅读课本第26页，指出基因工程的实质和不足；并能结合实例分析蛋白质工程崛起的原因
2.阅读课本第26页，找出蛋白质工程的原理，并能说出天然蛋白质的合成过程；
3.阅读课本第27页，找出蛋白质的操作流程，并能背诵蛋白质工程的概念；
4.阅读课本第27-28页，说出蛋白质工程和基因工程的区别与联系并能指出其进展和应用前景
思
前思:(7min)结合以下问题请学生阅读学案1页及课本第11-13页，
并注意勾、圈、画、点、记 。
后思:(8min)请学生快速的关注导学案上的学习目标与重难点，准确、快速答题并认真记录疑惑。
基因工程的实质和不足，蛋白质工程崛起的原因
蛋白质工程的原理，概念和操作流程
蛋白质工程的进展和应用前景
蛋白质工程和基因工程的区别与联系
议
1）为什么不能对天然蛋白质进行改造，从而实现改造蛋白质的目的？
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，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
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。
2)若某蛋白质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…，则根据预期的蛋白质所设计的基因中碱基序列是唯一的吗？为什么？
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
……—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
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）
因为密码子具有简并性所以据预期的蛋白质所设计的基因中碱基序列不是唯一的
这里合成的基因含有启动子和终止子吗？
没有，因为编码蛋白质的基因没有启动子和终止子
（启动子和终止子属于调节基因）
展
要求：普通话、大声、规范、迅速
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的 ，进而表现出 。
基因
蛋白质
新的性状
一
蛋白质工程崛起的缘由
评
一、蛋白质工程崛起的缘由
2.基因工程的局限性：
a、基因工程在原则上只能生产自然
界已存在的蛋白质
b、天然蛋白质不一定完全符合人类
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需要的、并非自然界已存在的蛋白质
阅读P26第二自然段思考：
科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸的产量上面临什么样的问题？如何解决这些问题？
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
改造
干扰素（半胱氨酸）
体外很难保存
干扰素（丝氨酸）
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
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）
天冬氨酸激酶
（异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）
玉米中赖氨酸含量可提高数倍
改造
改造
解决：
蛋白质功能
不能满足需求
改变蛋白质的结构
蛋白质工程的流程
基因
DNA
氨基酸序列
多肽链
蛋白质
三维结构
预期功能
生物功能
mRNA
转录
翻译
折叠
DNA合成
分子设计
天然蛋白质的合成途径：
基因 表达（转录和翻译） 形成氨基酸序列的多肽
链 形成具有高级结构的蛋白质 行使生物功能
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 找到相应的脱氧核苷酸序列酸
蛋白质工程的途径：
二、蛋白质工程的基本原理(P27)
三、蛋白质工程的进展和前景
进展
前景
胰岛素速效型药品
制作电子元件
应用于微电子方面：
具有 、耗电少和 的特点
体积小
效率高
蛋白质
工程现状
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高级结构了解很少。
前景诱人
项目 基因工程 蛋白质工程
操作起点
操作核心
过程
目标
结果
联系
目的基因
预期的蛋白质功能
基因表达载体
基因
获取目的基因→
构建表达载体→
导入受体细胞→
目的基因的检测与表达
预期蛋白质功能→
设计蛋白质结构→
推测氨基酸序列→
推测核苷酸序列→
合成DNA →表达出蛋白质
定向改造生物的遗传特性，获得人类所需的生物类型或产品
定向改造或生产
人类所需的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质
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。
生产自然界没有的蛋白质
比较基因工程和蛋白质工程
重组
创新
小结
1、蛋白质工程崛起的缘由
2、蛋白质工程的原理：
中心法则的逆推
预期的蛋白质功能出发
推测应有的氨基酸序列
设计预期的蛋白质结构
找到相应的脱氧核苷酸序列
3、蛋白质工程的进展和前景
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
2、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（ ）
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
3、关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（ ）
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20种
D．一定完全符合人类生产和生活的需要
练习检测
Ｄ
A
D