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

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1.4 蛋白質工程的崛起,一、蛋白質工程崛起的緣由 1.基因工程的實質：將一種生物的基因轉移到_ _，后者可以產生它本不能產生的_，進而表現(xiàn)出 _。,另一種生物體,內,蛋白質,新的性狀,2.蛋白質工程的崛起： (1)理論和技術條件：_、晶體學以及計算機技術 的迅猛發(fā)展。 (2)基因工程存在不足：原則上只能生產自然界_的蛋 白質。 (3)天然蛋白質存在不足：天然蛋白質的_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,已存在,結構和功能,人類生產和生活,(4)實例。 延長干擾素保存時間： 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_。,改造,半年,5倍和2倍,二、蛋白質工程的基本原理,基因修飾,現(xiàn)有蛋白質,新的蛋白質,脫氧核苷酸,序列(基因),蛋白質結構,氨基酸序列,脫氧核苷酸序列(基因),三、蛋白質工程的進展和前景 1.前景誘人： 用蛋白質工程方法制成的電子元件，具有_、_ 和_的特點。 2.難度很大： 主要是因為目前科學家對大多數(shù)蛋白質的_的了解還 很不夠。,體積小,耗電少,效率高,高級結構,【微點撥】 1.“催生”了蛋白質工程的原因是什么？ 提示：天然蛋白質不能滿足人類生產和生活的需要。 2.為什么說基因工程原則上只能生產自然界已存在的蛋白質？ 提示：基因工程中轉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。 3.蛋白質工程的直接操作對象是什么？操作手段有哪些？ 提示：基因?；蛐揎椇突蚝铣?。,4.為什么說蛋白質工程是第二代基因工程？ 提示：蛋白質工程離不開基因工程，改造基因后，要通過基因工程生產人類需要的蛋白質。 5.蛋白質工程的目標是什么？ 提示：依據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。,1.蛋白質工程制造的蛋白質是( ) A.天然蛋白質 B.稀有蛋白質 C.自然界中不存在的蛋白質 D.肌肉蛋白 【解析】選C。蛋白質工程生產的是自然界中不存在的蛋白質，A、B、D項所述都是自然界中已存在的蛋白質。,2.蛋白質工程的實質是( ) A.改造基因結構 B.改造蛋白質結構 C.改變肽鏈結構 D.改變氨基酸結構 【解析】選A。蛋白質工程是通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，其實質就是改造基因結構。,3.下列對物質的改造不屬于蛋白質工程范疇的是( ) 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。蛋白質工程改造的是蛋白質，而性激素屬于脂質。,4.干擾素經(jīng)過改造可長期保存，從蛋白質水平上應改變的是 ( ) 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，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，在-70條件下，可保存半年。,5.下列關于蛋白質工程的說法，錯誤的是( ) A.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 B.蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構 C.蛋白質工程能產生自然界中不曾存在的新型蛋白質分子 D.蛋白質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，因此，要對蛋白質的結構進行設計改造，最終還必須通過改造基因的結構來完成，這種操作既簡單，又能夠遺傳；而不是直接對蛋白質分子進行操作。,6.以下蛋白質工程中目前已成功的是( ) A.對胰島素進行改造，生產速效型藥品 B.蛋白質工程應用于微電子方面 C.用蛋白質工程生產高產賴氨酸玉米 D.生產生物體外耐保存的干擾素 【解析】選A。蛋白質工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多，A項所述已經(jīng)成功。,7.下列關于蛋白質工程應用的敘述不正確的是( ) A.蛋白質工程可以改造酶的結構，提高酶的熱穩(wěn)定性 B.通過蛋白質工程可以改變蛋白質的活性 C.利用蛋白質工程可以在大腸桿菌細胞中得到人的胰島素 D.蛋白質工程可以對胰島素進行改造和修飾，合成速效型胰島素制劑 【解析】選C。蛋白質工程是依據(jù)人們設計的蛋白質分子的結構，來改造基因，進而控制合成新的蛋白質或改變自然界中的蛋白質，而在大腸桿菌中生產人胰島素利用基因工程技術便可達到。,蛋白質工程 1.蛋白質工程的操作流程(如圖)： 蛋白質工程 中心法則,2.蛋白質工程的實施方法： 方法一：通過改變蛋白質肽鏈中的個別氨基酸或一段氨基酸序列可以實現(xiàn)對蛋白質的改造。 方法二：改變蛋白質肽鏈中個別氨基酸時，通常采用定點誘變技術，從而獲得人類所需要的目的蛋白質。,3.蛋白質工程與基因工程的比較：,【易錯提醒】 有關蛋白質工程的三點提醒 (1)任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白質也是無法遺傳下去的。 (2)蛋白質工程在改造基因時需要與基因工程有關的工具酶。改造后的基因需要表達出相應的蛋白質，同樣需將改造或合成的基因導入受體細胞。,(3)蛋白質工程中經(jīng)過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的序列，而蛋白質工程中的新基因則沒有。,1.(2013新課標全國卷改編)閱讀如下資料： T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造，使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。,回答下列問題： (1)資料中的技術屬于 工程的范疇。 (2)該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對 進行改造，或制造一種 的技術。 (3)在該實例中，引起T4溶菌酶空間結構改變的原因是組成該酶肽鏈的 序列發(fā)生了改變。,【解題關鍵】解答本題需明確： 蛋白質工程應先研究蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系，然后再進行基因修飾或基因合成。 【解析】蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質的技術。該實例中，T4溶菌酶空間結構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 (2)現(xiàn)有的蛋白質 新蛋白質 (3)氨基酸,2.(2013南京高二檢測)基因工程與蛋白質工程的區(qū)別是 ( ) A.基因工程需對基因進行分子水平操作，蛋白質工程不需對基因進行操作 B.基因工程合成的是天然存在的蛋白質，蛋白質工程合成的可以是自然界不存在的蛋白質 C.基因工程是分子水平操作，蛋白質工程是細胞水平(或性狀水平)操作 D.基因工程完全不同于蛋白質工程,【解題關鍵】解答本題應明確基因工程與蛋白質工程的原理、目的、操作對象和步驟。 【解析】選B。蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程。蛋白質工程是從分子水平上對蛋白質進行改造設計，通過對相應的基因進行修飾加工，甚至人工進行基因合成，從而對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活需求；而基因工程只是將外源基因導入另一生物體內，并使之表達，體現(xiàn)人類所需的性狀，或者獲取所需的產品，基因工程原則上只能生產自然界已存在的蛋白質。,【方法規(guī)律】基因工程與蛋白質工程的判斷方法,【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構和功能很相似，只是熱穩(wěn)定性較差，進入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑，臨床治療消化不良，最佳方案是( ) A.對此酶中的少數(shù)氨基酸替換，以改善其功能 B.將此酶與人蛋白酶進行拼接，形成新的蛋白酶 C.重新設計與創(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。本題考查蛋白質工程的應用。要想使蛋白酶熱穩(wěn)定性有所提高，就要改變蛋白質的結構，此類問題一般是對蛋白質中的少數(shù)氨基酸進行替換。,