高中生物 精講優(yōu)練課型 專題1 基因工程 1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起同課異構(gòu)課件 新人教版選修3.ppt

1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起,一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 1.基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到_ _，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的_，進(jìn)而表現(xiàn)出 _。,另一種生物體,內(nèi),蛋白質(zhì),新的性狀,2.蛋白質(zhì)工程的崛起： (1)理論和技術(shù)條件：_、晶體學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù) 的迅猛發(fā)展。 (2)基因工程存在不足：原則上只能生產(chǎn)自然界_的蛋 白質(zhì)。 (3)天然蛋白質(zhì)存在不足：天然蛋白質(zhì)的_符合特 定物種生存的需要，卻不一定完全符合_的 需要。,分子生物學(xué),已存在,結(jié)構(gòu)和功能,人類生產(chǎn)和生活,(4)實(shí)例。 延長(zhǎng)干擾素保存時(shí)間： 體外很難保存 體外可以保存_ 提高玉米賴氨酸含量：改造后玉米葉片和種子中的游離賴 氨酸分別提高_(dá)。,改造,半年,5倍和2倍,二、蛋白質(zhì)工程的基本原理,基因修飾,現(xiàn)有蛋白質(zhì),新的蛋白質(zhì),脫氧核苷酸,序列(基因),蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),氨基酸序列,脫氧核苷酸序列(基因),三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景 1.前景誘人： 用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有_、_ 和_的特點(diǎn)。 2.難度很大： 主要是因?yàn)槟壳翱茖W(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的_的了解還 很不夠。,體積小,耗電少,效率高,高級(jí)結(jié)構(gòu),【微點(diǎn)撥】 1.“催生”了蛋白質(zhì)工程的原因是什么？ 提示：天然蛋白質(zhì)不能滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。 2.為什么說(shuō)基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)？ 提示：基因工程中轉(zhuǎn)移的基因是自然界已有的基因，其只能控制合成自然界已有的蛋白質(zhì)。 3.蛋白質(zhì)工程的直接操作對(duì)象是什么？操作手段有哪些？ 提示：基因。基因修飾和基因合成。,4.為什么說(shuō)蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程？ 提示：蛋白質(zhì)工程離不開(kāi)基因工程，改造基因后，要通過(guò)基因工程生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)。 5.蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是什么？ 提示：依據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。,1.蛋白質(zhì)工程制造的蛋白質(zhì)是( ) A.天然蛋白質(zhì) B.稀有蛋白質(zhì) C.自然界中不存在的蛋白質(zhì) D.肌肉蛋白 【解析】選C。蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的是自然界中不存在的蛋白質(zhì)，A、B、D項(xiàng)所述都是自然界中已存在的蛋白質(zhì)。,2.蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是( ) A.改造基因結(jié)構(gòu) B.改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) C.改變肽鏈結(jié)構(gòu) D.改變氨基酸結(jié)構(gòu) 【解析】選A。蛋白質(zhì)工程是通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，其實(shí)質(zhì)就是改造基因結(jié)構(gòu)。,3.下列對(duì)物質(zhì)的改造不屬于蛋白質(zhì)工程范疇的是( ) A.胰島素改造 B.抗體改造 C.限制酶的改造 D.性激素改造 【解析】選D。蛋白質(zhì)工程改造的是蛋白質(zhì)，而性激素屬于脂質(zhì)。,4.干擾素經(jīng)過(guò)改造可長(zhǎng)期保存，從蛋白質(zhì)水平上應(yīng)改變的是 ( ) A.基因 B.精氨酸 C.谷氨酸 D.半胱氨酸 【解析】選D。干擾素是一種蛋白質(zhì)，如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，在-70條件下，可保存半年。,5.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是( ) A.蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要 B.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu) C.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在的新型蛋白質(zhì)分子 D.蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程,【解析】選B。由于基因決定蛋白質(zhì)，因此，要對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終還必須通過(guò)改造基因的結(jié)構(gòu)來(lái)完成，這種操作既簡(jiǎn)單，又能夠遺傳；而不是直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作。,6.以下蛋白質(zhì)工程中目前已成功的是( ) A.對(duì)胰島素進(jìn)行改造，生產(chǎn)速效型藥品 B.蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面 C.用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)高產(chǎn)賴氨酸玉米 D.生產(chǎn)生物體外耐保存的干擾素 【解析】選A。蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多，A項(xiàng)所述已經(jīng)成功。,7.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的敘述不正確的是( ) A.蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性 B.通過(guò)蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的活性 C.利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中得到人的胰島素 D.蛋白質(zhì)工程可以對(duì)胰島素進(jìn)行改造和修飾，合成速效型胰島素制劑 【解析】選C。蛋白質(zhì)工程是依據(jù)人們?cè)O(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，來(lái)改造基因，進(jìn)而控制合成新的蛋白質(zhì)或改變自然界中的蛋白質(zhì)，而在大腸桿菌中生產(chǎn)人胰島素利用基因工程技術(shù)便可達(dá)到。,蛋白質(zhì)工程 1.蛋白質(zhì)工程的操作流程(如圖)： 蛋白質(zhì)工程 中心法則,2.蛋白質(zhì)工程的實(shí)施方法： 方法一：通過(guò)改變蛋白質(zhì)肽鏈中的個(gè)別氨基酸或一段氨基酸序列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的改造。 方法二：改變蛋白質(zhì)肽鏈中個(gè)別氨基酸時(shí)，通常采用定點(diǎn)誘變技術(shù)，從而獲得人類所需要的目的蛋白質(zhì)。,3.蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較：,【易錯(cuò)提醒】 有關(guān)蛋白質(zhì)工程的三點(diǎn)提醒 (1)任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過(guò)的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白質(zhì)也是無(wú)法遺傳下去的。 (2)蛋白質(zhì)工程在改造基因時(shí)需要與基因工程有關(guān)的工具酶。改造后的基因需要表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，同樣需將改造或合成的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。,(3)蛋白質(zhì)工程中經(jīng)過(guò)處理得到的新基因與基因突變得到的新基因有較大差別，基因突變的新基因中含有不編碼蛋白質(zhì)的序列，而蛋白質(zhì)工程中的新基因則沒(méi)有。,1.(2013新課標(biāo)全國(guó)卷改編)閱讀如下資料： T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔谠摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。,回答下列問(wèn)題： (1)資料中的技術(shù)屬于 工程的范疇。 (2)該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì) 進(jìn)行改造，或制造一種 的技術(shù)。 (3)在該實(shí)例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的 序列發(fā)生了改變。,【解題關(guān)鍵】解答本題需明確： 蛋白質(zhì)工程應(yīng)先研究蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系，然后再進(jìn)行基因修飾或基因合成。 【解析】蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)的技術(shù)。該實(shí)例中，T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是該酶肽鏈的氨基酸序列發(fā)生了改變。 答案：(1)蛋白質(zhì) (2)現(xiàn)有的蛋白質(zhì) 新蛋白質(zhì) (3)氨基酸,2.(2013南京高二檢測(cè))基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是 ( ) A.基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不需對(duì)基因進(jìn)行操作 B.基因工程合成的是天然存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以是自然界不存在的蛋白質(zhì) C.基因工程是分子水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平(或性狀水平)操作 D.基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程,【解題關(guān)鍵】解答本題應(yīng)明確基因工程與蛋白質(zhì)工程的原理、目的、操作對(duì)象和步驟。 【解析】選B。蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程。蛋白質(zhì)工程是從分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行修飾加工，甚至人工進(jìn)行基因合成，從而對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活需求；而基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，并使之表達(dá)，體現(xiàn)人類所需的性狀，或者獲取所需的產(chǎn)品，基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。,【方法規(guī)律】基因工程與蛋白質(zhì)工程的判斷方法,【變式備選】某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能很相似，只是熱穩(wěn)定性較差，進(jìn)入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開(kāi)發(fā)成一種片劑，臨床治療消化不良，最佳方案是( ) A.對(duì)此酶中的少數(shù)氨基酸替換，以改善其功能 B.將此酶與人蛋白酶進(jìn)行拼接，形成新的蛋白酶 C.重新設(shè)計(jì)與創(chuàng)造一種全新的蛋白酶 D.減少此酶在片劑中的含量,【解析】選A。本題考查蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用。要想使蛋白酶熱穩(wěn)定性有所提高，就要改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，此類問(wèn)題一般是對(duì)蛋白質(zhì)中的少數(shù)氨基酸進(jìn)行替換。,