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1、第第4節(jié)蛋白質工程的崛起節(jié)蛋白質工程的崛起課前預習學案課前預習學案課堂互動探究課堂互動探究課標領航課標領航知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練第第 節(jié)節(jié)蛋白質工程的崛起蛋白質工程的崛起41.簡述蛋白質工程的誕生過程簡述蛋白質工程的誕生過程2簡述蛋白質工程的研究和應用簡述蛋白質工程的研究和應用【重點重點】蛋白質工程的研究和應用蛋白質工程的研究和應用【難點難點】蛋白質工程的應用蛋白質工程的應用情景導引情景導引美國科學家經過多年美國科學家經過多年的努力，現已成功合的努力，現已成功合成了一種以前必須從南極魚類體中提成了一種以前必須從南極魚類體中提取的抗凍蛋白質。紐約州立大學的羅取的抗凍蛋白質。紐約州立大學的羅伯特
2、教授說，這一技術的突破可使人伯特教授說，這一技術的突破可使人們大量生產抗凍蛋白，用于儲存大量們大量生產抗凍蛋白，用于儲存大量新鮮的動植物和人類的組織細胞，防新鮮的動植物和人類的組織細胞，防止形成冰晶，破壞脆弱的細胞膜和細止形成冰晶，破壞脆弱的細胞膜和細胞的內部結構。此外，抗凍蛋白還可胞的內部結構。此外，抗凍蛋白還可以用于提高混凝土的抗霜性和預防冷以用于提高混凝土的抗霜性和預防冷凍食物變黏等。由此可知，蛋白質與凍食物變黏等。由此可知，蛋白質與人類的生產、生活和科學技術發(fā)展密人類的生產、生活和科學技術發(fā)展密切相關。切相關。課前預習學案課前預習學案一、蛋白質工程的誕生一、蛋白質工程的誕生1蛋白質工程
3、：根據蛋白質的蛋白質工程：根據蛋白質的_與與_以及結構與功能之間以及結構與功能之間的相互關系，利用的相互關系，利用_的手段的手段,按按照人類自身的需要照人類自身的需要,_地改造天然地改造天然的蛋白質，甚至創(chuàng)造新的、自然界不存的蛋白質，甚至創(chuàng)造新的、自然界不存在的、具有在的、具有_的蛋白質分子。的蛋白質分子。精細結精細結構構生物活性生物活性基因工程基因工程定向定向優(yōu)良特性優(yōu)良特性2改造和設計蛋白質的方法改造和設計蛋白質的方法(1) _。(2)采用采用_的手段，設計合成的手段，設計合成符合人們要求的蛋白質。符合人們要求的蛋白質。多肽合成法多肽合成法基因工程基因工程二、蛋白質工程的研究和應用二、蛋白
4、質工程的研究和應用1研究內容研究內容(1)通過通過_技術分析蛋白質的技術分析蛋白質的DNA編碼序列。編碼序列。(2)蛋白質的蛋白質的_。(3)測定蛋白質的測定蛋白質的_并分析其結并分析其結構和功能。構和功能?；蚬こ袒蚬こ谭蛛x與提純分離與提純序列序列(4)對編碼蛋白質的對編碼蛋白質的DNA進行定點突變進行定點突變改造。改造。2應用舉例應用舉例(1)工業(yè)：改造工業(yè)：改造_，使其適，使其適應特殊的工業(yè)過程。應特殊的工業(yè)過程。天然生物酶天然生物酶(2)農業(yè)：改造農業(yè)：改造_，使其，使其固定固定CO2能力提高，減少能力提高，減少_，提高光合作用的效率。提高光合作用的效率。(3)環(huán)保：改造環(huán)保：改造_
5、，轉移到，轉移到微生物或植物中，加強吸附重金屬的微生物或植物中，加強吸附重金屬的能力，保護環(huán)境。能力，保護環(huán)境。RuBP羧化酶羧化酶光呼吸光呼吸金屬硫蛋白金屬硫蛋白思考感悟思考感悟酵母菌的丙糖磷酸異構酶上有兩個天酵母菌的丙糖磷酸異構酶上有兩個天門冬酰胺，在分別轉變?yōu)樘K氨酸和異門冬酰胺，在分別轉變?yōu)樘K氨酸和異亮氨酸后，酶的熱穩(wěn)定性提高了將近亮氨酸后，酶的熱穩(wěn)定性提高了將近50%，是我們教材中介紹的一重要蛋，是我們教材中介紹的一重要蛋白質工程成果。試想，在用蘇氨酸和白質工程成果。試想，在用蘇氨酸和異亮氨酸代換丙糖磷酸異構酶中的兩異亮氨酸代換丙糖磷酸異構酶中的兩個天門冬酰胺之前，要做的最重要的個天門
6、冬酰胺之前，要做的最重要的工作是什么？工作是什么？提示：提示：因為蛋白質中氨基酸的排列順因為蛋白質中氨基酸的排列順序，從根本上講是由相應基因中的堿序，從根本上講是由相應基因中的堿基順序所決定的，故在氨基酸替換之基順序所決定的，故在氨基酸替換之前，要做的最重要的工作就是根據蘇前，要做的最重要的工作就是根據蘇氨酸和異亮氨酸的密碼子，對丙糖磷氨酸和異亮氨酸的密碼子，對丙糖磷酸異構酶的基因進行再設計和改造。酸異構酶的基因進行再設計和改造。課堂互動探究課堂互動探究基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序要點要點比較項目比較項目基因工程基因工程蛋白質工程蛋白質工程操作對象操作對象基因基因基因基因操作水
7、平操作水平DNA分分子子水平水平DNA分子水平分子水平比較比較項目項目基因工程基因工程蛋白質工程蛋白質工程基本基本過程過程獲取目的基獲取目的基因因構建基構建基因表達載體因表達載體將目的基將目的基因導入受體因導入受體細胞細胞目的目的基因的檢測基因的檢測與鑒定與鑒定確定蛋白質的功能確定蛋白質的功能蛋白質應有的高蛋白質應有的高級結構級結構蛋白質應蛋白質應具備的折疊狀態(tài)具備的折疊狀態(tài)蛋白質應有的氨基蛋白質應有的氨基酸序列酸序列應有的堿應有的堿基序列基序列合成合成DNA表達出蛋白表達出蛋白質質比比較較項項目目基因工程基因工程蛋白質工程蛋白質工程實質實質定向改造生物的遺定向改造生物的遺傳特性，以獲得人傳特
8、性，以獲得人類需要的生物類型類需要的生物類型或生物產品或生物產品定向改造或定向改造或生產人類所生產人類所需蛋白質需蛋白質結果結果生產人類需要的基生產人類需要的基因產物因產物(自然界已有自然界已有的蛋白質的蛋白質)可以生產自可以生產自然界沒有的、然界沒有的、不存在的新不存在的新蛋白質蛋白質聯系聯系蛋白質工程是以基因工程為基礎的蛋白質工程是以基因工程為基礎的【特別提醒特別提醒】蛋白質工程的本質是蛋白質工程的本質是通過改造基因進而創(chuàng)造出自然界不存通過改造基因進而創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質，所以被形象地稱為第二在的蛋白質，所以被形象地稱為第二代基因工程。代基因工程。 下列關于蛋白質工程的說法，下列關于
9、蛋白質工程的說法，錯誤的是錯誤的是()A蛋白質工程能定向改造蛋白質分蛋白質工程能定向改造蛋白質分子的結構，使之更加符合人類需要子的結構，使之更加符合人類需要B蛋白質工程是在分子水平上對蛋蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構子的結構C蛋白質工程能產生自然界中不存在蛋白質工程能產生自然界中不存在的新型蛋白質分子的新型蛋白質分子D蛋白質工程與基因工程密不可分，蛋白質工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程又稱為第二代基因工程【思路點撥思路點撥】題眼：基因工程是蛋題眼：基因工程是蛋白質工程的關鍵性技術。白質工程的關鍵性技術。【解析解析
10、】蛋白質工程被稱為第二代蛋白質工程被稱為第二代基因工程，是對基因結構進行相應的基因工程，是對基因結構進行相應的改造，從而產生新的蛋白質，并非是改造，從而產生新的蛋白質，并非是對蛋白質直接改造，直接改造后不能對蛋白質直接改造，直接改造后不能夠遺傳，也不能大量生產。夠遺傳，也不能大量生產?！緡L試解答嘗試解答】B跟蹤訓練跟蹤訓練豬的胰島素用于降低人體血糖濃度效豬的胰島素用于降低人體血糖濃度效果不明顯，原因是豬的胰島素分子中果不明顯，原因是豬的胰島素分子中有一個氨基酸與人的不同。為了使豬有一個氨基酸與人的不同。為了使豬的胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋的胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋白質工程中的蛋白質分
11、子設計的最佳白質工程中的蛋白質分子設計的最佳方案是方案是()A對豬的胰島素進行一個不同氨基對豬的胰島素進行一個不同氨基酸的替換酸的替換B將豬的胰島素和人的胰島素進行將豬的胰島素和人的胰島素進行拼接組成新的胰島素拼接組成新的胰島素C將豬的人的胰島素混合在一起治將豬的人的胰島素混合在一起治療糖尿病療糖尿病D根據人的胰島素設計制造一種全根據人的胰島素設計制造一種全新的胰島素新的胰島素解析：選解析：選A。因為豬的胰島素分子中。因為豬的胰島素分子中只有一個氨基酸與人的胰島素不同，只有一個氨基酸與人的胰島素不同，所以用蛋白質工程中的蛋白質分子設所以用蛋白質工程中的蛋白質分子設計，只需替換這一個不同的氨基酸即計，只需替換這一個不同的氨基酸即可。雖然根據人的胰島素分子的結構可。雖然根據人的胰島素分子的結構設計一種全新的胰島素也可以用于臨設計一種全新的胰島素也可以用于臨床治療床治療,但分子設計和胰島素的生產方但分子設計和胰島素的生產方面存在很多困難面存在很多困難,所以不是最佳方案。所以不是最佳方案。知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練本部分內容講解結束本部分內容講解結束點此進入課件目錄點此進入課件目錄按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放謝謝使用謝謝使用
高中生物 第4章第4節(jié) 蛋白質工程的崛起課件 蘇教版選修3
