高中生物人教版选修3专题一1.4 蛋白质工程的崛起 课件（共25张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中生物人教版选修3专题一1.4 蛋白质工程的崛起 课件（共25张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 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 | 2020-05-11 22:25:56 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
专题一 基因工程
1.4 蛋白质工程的崛起
客户需求
制作模具
重设图案样式
制作模具
设计图案样式
批量生产
批量生产
实例1：干扰素的保存
天然的干扰素在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在—70℃的条件下，可以保存半年。
玉米中赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸浓度达到一定时会抑制赖氨酸合成过程中的两个关键酶—天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。如果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位的天冬氨酰变成异亮氨酸，可使玉米叶片和种子中游离的赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。
实例2:提高玉米赖氨酸含量
一、蛋白质工程崛起的缘由
原因：基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，不一定完全符合人类生产和生活的需要。
一、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。生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质。
对天然蛋白质进行改造，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？
应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：
（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。
蛋白质工程
以蛋白质分子的结构规律及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。
二、蛋白质工程的崛起
逆转录
转录
DNA
RNA
翻译
肽链
复制
复制
折叠等
具有空间结构的蛋白质
表达生物特有的功能或性状
天然蛋白质的合成过程
遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
三、蛋白质工程的操作程序
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）
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。
三、蛋白质工程的基本途径
蛋白质
三维结构
氨基酸序
列多肽链
基因
DNA
预期功能
分子设计
mRNA
生物功能
转录
翻译
折叠
图1-29蛋白质工程流程图
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.怎样取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）？
【讨论】
四、蛋白质工程的进展和前景
进展
胰岛素速效型药品
前景
制作电子元件
现状
蛋白质的功能主要依赖于其正确而又极其复杂的高级结构，目前科学家对大多数蛋白质的高级结构了解还不够，要设计出更加符合人类需求的蛋白质换需经过艰辛的探索。
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 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
蛋白质的改造可分为三类：
大改：制造出自然界中不存在的全新蛋白质
中改：在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域
小改：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基
1 ．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
练习检测
2．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
Ｄ
练习检测
3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ ）
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要
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
Ｂ
练习检测
4、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
Ａ
5、蛋白质工程的基本流程正确的是（ ）
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
Ｃ
练习检测
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（ ）
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
Ｄ
练习检测
7.赖氨酸是人体八大必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量，以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。据此请回答下列问题：
(1)科技人员先从“提升玉米种子中赖氨酸含量”这一功能出发，预期构建出________的结构，再推测出相对应目的基因的______________序列，最终合成出“M酶”基因。
(2)科技人员获得“M酶”基因后，常利用________技术在体外将其大量扩增，此过程需要一种特殊的酶是_________。
(3)“M酶”基因只有插入_____________________中，才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。科技人员将“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助______的运输。
“M酶”
脱氧核苷酸
PCR
Taq酶
玉米细胞的染色体DNA
载体
7.赖氨酸是人体八大必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量，以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。据此请回答下列问题：
(4)依据____________________原理，可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功，科技人员需要通过_________________________，从个体水平加以鉴定。
植物细胞具有全能性
测定玉米种子中赖氨酸含量
专题一 基因工程
1.4 蛋白质工程的崛起
客户需求
制作模具
重设图案样式
制作模具
设计图案样式
批量生产
批量生产
实例1：干扰素的保存
天然的干扰素在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在—70℃的条件下，可以保存半年。
玉米中赖氨酸含量比较低，原因是赖氨酸浓度达到一定时会抑制赖氨酸合成过程中的两个关键酶—天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，所以赖氨酸含量很难提高。如果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位的天冬氨酰变成异亮氨酸，可使玉米叶片和种子中游离的赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。
实例2:提高玉米赖氨酸含量
一、蛋白质工程崛起的缘由
原因：基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，不一定完全符合人类生产和生活的需要。
一、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。生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质。
对天然蛋白质进行改造，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？
应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：
（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。
蛋白质工程
以蛋白质分子的结构规律及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。
二、蛋白质工程的崛起
逆转录
转录
DNA
RNA
翻译
肽链
复制
复制
折叠等
具有空间结构的蛋白质
表达生物特有的功能或性状
天然蛋白质的合成过程
遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
三、蛋白质工程的操作程序
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）
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。
三、蛋白质工程的基本途径
蛋白质
三维结构
氨基酸序
列多肽链
基因
DNA
预期功能
分子设计
mRNA
生物功能
转录
翻译
折叠
图1-29蛋白质工程流程图
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.怎样取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）？
【讨论】
四、蛋白质工程的进展和前景
进展
胰岛素速效型药品
前景
制作电子元件
现状
蛋白质的功能主要依赖于其正确而又极其复杂的高级结构，目前科学家对大多数蛋白质的高级结构了解还不够，要设计出更加符合人类需求的蛋白质换需经过艰辛的探索。
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 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
蛋白质的改造可分为三类：
大改：制造出自然界中不存在的全新蛋白质
中改：在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域
小改：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基
1 ．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
练习检测
2．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
Ｄ
练习检测
3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ ）
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要
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
Ｂ
练习检测
4、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
Ａ
5、蛋白质工程的基本流程正确的是（ ）
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
Ｃ
练习检测
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（ ）
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
Ｄ
练习检测
7.赖氨酸是人体八大必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量，以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。据此请回答下列问题：
(1)科技人员先从“提升玉米种子中赖氨酸含量”这一功能出发，预期构建出________的结构，再推测出相对应目的基因的______________序列，最终合成出“M酶”基因。
(2)科技人员获得“M酶”基因后，常利用________技术在体外将其大量扩增，此过程需要一种特殊的酶是_________。
(3)“M酶”基因只有插入_____________________中，才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。科技人员将“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助______的运输。
“M酶”
脱氧核苷酸
PCR
Taq酶
玉米细胞的染色体DNA
载体
7.赖氨酸是人体八大必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量，以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。据此请回答下列问题：
(4)依据____________________原理，可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功，科技人员需要通过_________________________，从个体水平加以鉴定。
植物细胞具有全能性
测定玉米种子中赖氨酸含量