名校联盟山东省沂水一中高二生物《14 蛋白质工程的崛起》课件（选修三）.ppt

* * 1．4　蛋白质工程的崛起 课标领航 1．举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2．理解蛋白质工程的原理。 3．了解蛋白质工程的应用。 【重点】　蛋白质工程的原理。 【难点】　蛋白质工程的应用。 情景导航 快速起效的胰岛素 实验证明：胰岛素在低浓度时主要以单体形式存在，在高浓度时多以二聚体形式存在，这是胰岛素β23－β28氨基酸残基结构所致。这样就会延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓 了其降血糖的作用，也增加了抗原性。科学家根据胰岛素的结构和其功能间的关系，设计了对胰岛素基因的改造方案。通过碱基替换的方法，改变基因序列，将β链第28位改为赖氨酸、29位改为脯氨酸，从而改变了胰岛素的结构。这种改变了结构的胰岛素不会形成二聚体，从而使胰岛素快速起作用。由此，速效型胰岛素制剂诞生，这种制剂的形成正是利用的蛋白质工程技术，也就是本节我们将要探讨的内容。 基础自主梳理 一、蛋白质工程的崛起 1．基因工程的实质：将一种生物的______转移到另一种生物体内，后者产生它本不能产生的________，从而产生新性状。 2．蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的、并非自然界已存在的_______。 基因 蛋白质 蛋白质 3．实例：______________和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受细胞内___________的影响，当赖氨酸浓度达到一定量时会抑制这两种酶的活性，改变两种酶的特性后,玉米游离赖氨酸含量提高。 天冬氨酸激酶 赖氨酸浓度 思考感悟 对天然蛋白质进行改造，是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？ 【提示】　对基因的操作。 二、蛋白质工程的原理与进展 1．目标：根据人们对_____________的特定需求对______________进行分子设计。 2．原理：_________________。 3．过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的_________序列→找到对应的____________序列(基因)。 4．蛋白质工程的进展：前景广阔，但目前成功的例子不多。 蛋白质功能 蛋白质的结构 中心法则的逆推 氨基酸 脱氧核苷酸 核心要点突破 对蛋白质工程的理解 1．蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产出天然蛋白质，蛋白质工程是为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质。 2．基本原理和途径 它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代基因工程。其原理是：根据中心法则逆向推理。图示如下： 3．设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。 4．蛋白质工程的步骤 某多肽链的一段氨基酸序列是：…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—…(氨基酸及对应的密码子为：甲硫氨酸AUG，色氨酸UGG，苯丙氨酸UUU、UUC) (1)怎样得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)? 例1 【思路点拨】　本题考查蛋白质工程的原理及实例，解答本题应突破以下几点： ①首先设计蛋白质氨基酸序列。 ②找到对应的脱氧核苷酸序列。 ③根据DNA(基因)脱氧核苷酸序列进行人工合成或进行基因改造。 【尝试解答】　(1)根据氨基酸序列反推mRNA上密码子序列，再反推DNA上脱氧核苷酸序列。其DNA碱基序列为： (2)确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法，或从基因库中获取。 【互动探究】　由上述氨基酸序列推导出的目的基因为什么有多种？ 【提示】　一种氨基酸可以由一种或几种不同的密码子决定，这样推导出的基因也就有多种。 【易误警示】　(1)尽管蛋白质工程是从预期蛋白质功能入手改造蛋白质结构，但不能直接改造蛋白质,而应从改造基因入手，所以其本质和基础应为基因工程。 (2)判断蛋白质工程方法的关键是：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。 比较基因工程和蛋白质工程 比较项目 基因工程 蛋白质工程 操作对象 基因 基因 操作水平 DNA分子水平 DNA分子水平 基本过程 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→蛋白质应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→合成DNA→表达出蛋白质 比较项目 基因工程 蛋白质工程 实质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类需要的生物类型或生物产品 定向改造或生产人类所需蛋白质 结果 生产人类需要的基因产物(自然界已有的蛋白质) 可以生产自然界没有的、不存在的新蛋白质 联系 蛋白质工程是以基因工程为基础的 (2011年泰安市高二检测)科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠－人嵌合抗