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人教版生物選修3精品課件 1.4 蛋白質工程的崛起.ppt

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1.4 蛋白質工程的崛起學習導航1.舉例說出蛋白質工程崛起的緣由。2.理解蛋白質工程的原理。 [重點]3.了解蛋白質工程的應用。 [難點]新知初探思維啟動一、蛋白質工程崛起的緣由1..基因工程的實質:將一種生物的_____轉移到另一種生物體內,后者可以產生它本不能產生的_________,進而表現出新的性狀。2.基因工程的不足:原則上只能生產________________的蛋白質?;虻鞍踪|自然界已存在二、蛋白質工程的基本原理1..蛋白質工程的目標根據人們對_____________的特定需求,對蛋白質的結構進行分子設計。2.對概念的理解(1)基礎:蛋白質分子的結構規律及其與___________的關系。蛋白質功能生物功能(2)手段:______________________。(3)目的:對現有蛋白質進行改造,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類的生產和生活的需求。3.基本途徑:從預期的蛋白質功能出發→設計預期的____________→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列?;蛐揎椈蚧蚝铣傻鞍踪|結構想一想對天然蛋白質進行改造,是直接對蛋白質分子進行操作來實現的嗎?【提示】 不是,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,最終必須通過基因改造來完成。三、蛋白質工程的進展和前景1..進展:如科學家通過對胰島素的改造,已使其成為速效型藥品。2.前景:生物和材料科學家正積極探索將蛋白質工程應用于微電子方面。制成的電子元件具有________________________的特點。3.面臨困難:對蛋白質發揮功能必須依賴的___________了解不夠。體積小、耗電少和效率高高級結構要點突破講練互動要點一 蛋白質工程的基本原理和途徑1.原理:根據中心法則逆向推理。圖示如下:2.設計中的困難:如何推測非編碼區以及內含子的脫氧核苷酸序列。3.蛋白質工程的步驟4.結果:生產出自然界從來沒有的蛋白質。 胰島素可以用于治療糖尿病,但是胰島素被注射到人體后,會堆積在皮下,要經過較長的時間才能進入血液,而進入血液的胰島素又容易分解,因此,治療效果受到影響。如圖是用蛋白質工程設計速效胰島素的生產過程,請據圖回答有關問題:例1(1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵,圖中構建新的胰島素模型的主要依據是________________________________________________________________________。(2)通過DNA合成形成的新基因應與________結合后轉移到________________中才能得到準確表達。(3)若要利用大腸桿菌生產速效胰島素,需用到的生物工程有________、________和發酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的合成的基本思路是什么?【解析】 (1)蛋白質工程首先要根據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,因此,圖中構建新的胰島素模型的主要依據是預期胰島素的功能,即速效胰島素。(2)合成的目的基因應與載體結合,構建基因表達載體后導入受體細胞中才能表達。(3)利用蛋白質工程生產速效胰島素,需合成新的胰島素基因,改造好的目的基因需要通過基因工程來生產基因產物,并在生產中要借助工程菌,所以還需要發酵過程,因此,此過程涉及蛋白質工程、基因工程、發酵工程。(4)由新的胰島素模型到構建新的胰島素基因,其基本思路是根據新的胰島素中氨基酸的序列,推測出其基因中的脫氧核苷酸序列,然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因?!敬鸢浮俊?1)胰島素的預期功能(2)載體 大腸桿菌等受體細胞(3)蛋白質工程 基因工程(4)根據新的胰島素中氨基酸的序列,推測出其基因中的脫氧核苷酸序列,然后利用DNA合成儀合成出新的胰島素基因?;犹骄?1)結合本題分析:蛋白質工程直接操作的對象是什么?(2)比較分析:本題構建形成的胰島素基因與人體內的胰島素基因相同嗎?【提示】 (1)基因。(2)不同,由于遺傳密碼的簡并性(一個氨基酸可有多個密碼子對應),因此經反轉錄形成的DNA不再是原來的DNA。要點二 基因工程和蛋白質工程的比較基因工程蛋白質工程操作環境(場所)生物體外生物體外操作起點目的基因預期的蛋白質功能基本過程剪切→拼接→導入→表達確定蛋白質功能→應有的高級結構→應具備的折疊狀態→應有氨基酸序列→應有的堿基序列→改造的蛋白質實質定向改造或生產人類所需的蛋白質定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型或生物產品(基因的異體表達)結果生產自然界已存在的蛋白質可以創造出自然界不存在的蛋白質特別提醒 (1)蛋白質工程最終還是回到基因工程上來,因為蛋白質的合成由基因控制,所以說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。(2)基因工程中的目的基因一般為自然存在的基因,而蛋白質工程中的目的基因不是自然存在的。 完成下列一組填空。(1)蛋白質工程是以_______________________________________________________________為基礎,通過________或________,對現有蛋白質進行改造,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類的生產和生活的需求。例2(2)基因工程是遵循中心法則的,即_______ →________→_______→折疊產生有一定功能的蛋白質,它主要是生產自然界中_______(填“存在”或“不存在”)的蛋白質。(3)蛋白質工程操作程序的基本思路是:_____________→____________→___________→__________,它可以創造自然界中________ (填“存在”或“不存在”)的蛋白質。(4)假如預期到某種酶的功能,要設計相應的基因。上述圖示中,①是________,②是________?!窘馕觥俊”绢}考查對基礎知識的理解和應用,天然蛋白質的合成,遵循中心法則進行:基因→表達→形成具有一定氨基酸序列的多肽鏈→產生具有高級結構的蛋白質→行使生物功能,而蛋白質工程正好與之相反?!敬鸢浮俊?1)蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系 基因修飾 基因合成(2)DNA mRNA 多肽鏈 存在(3)預期蛋白質功能 設計預期的蛋白質結構 推測應有的氨基酸序列 找到相對應的脫氧核苷酸序列 不存在(4)①分子設計?、诎被嵝蛄?多肽鏈)變式訓練(2012·江蘇啟東中學高二檢測)下列關于基因工程和蛋白質工程的說法正確的是(  )A.蛋白質工程和基因工程的目的都是獲得人類需要的蛋白質,所以二者沒有區別B.基因工程是蛋白質工程的關鍵技術C.通過蛋白質工程改造后的蛋白質有的仍然是天然的蛋白質D.蛋白質工程是在蛋白質分子水平上直接改造蛋白質的解析:選B。本題考查基因工程與蛋白質工程的區別與聯系。蛋白質工程的目標是根據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。其中,基因工程是關鍵技術,是蛋白質工程的基礎,因為對蛋白質結構的改造是通過改造基因來實現的,所以蛋白質工程是在基因水平上改造蛋白質,改造后的蛋白質不再是天然的蛋白質。
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選修 1.4 精品 工程 蛋白質 生物 崛起
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