创新设计生物选修蛋白质工程的崛起课件

热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究创新设计生物选修蛋白质工程的崛起课件热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究课程标准课程标准概概述蛋白述蛋白质工程的原理。工程的原理。课标解读课标解读1.举举例例说出蛋白出蛋白质工程崛起的工程崛起的缘由。由。2.通通过与基因工程操作原理的比与基因工程操作原理的比较，理解蛋白，理解蛋白质工程的原理。工程的原理。3.查阅相关材料，知道蛋白相关材料，知道蛋白质工程的工程的进展和前景。展和前景。课程标准热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究脱氧核苷酸序列(基因)蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；(2)通过过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因，要使这一序列能够表达、发挥作用，还必须在序列的上、下游加上_和_，在这个过程中需要_酶的参与。生产自然界没有的蛋白质对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现A基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作思维激活1 蛋白质工程中直接进行操作的对象是什么？是否为蛋白质分子自身？解析蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，是从分子水平对蛋白质进行改造设计，然后直接对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的 。C基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)的操作(3)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。蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；生产自然界没有的蛋白质D基因工程完全不同于蛋白质工程2蛋白质工程的流程图：1983年，某基因公司的一名科学家提出了“”，随即被广泛地接受和采用。1蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起(1)基基因工程的优势与不足因工程的优势与不足优优势势：将将一一种种生生物物的的基基因因转转移移到到另另一一种种生生物物体体内内，后后者者可可以以产产生生它它本本不不能能产产生生的的 ，进进而而表表现现出出 。这是基因工程的实质。这是基因工程的实质。不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的 。蛋白质工程及其原理蛋白质工程及其原理蛋白蛋白质新性状新性状蛋白蛋白质脱氧核苷酸序列(基因)蛋白质工程及其原理蛋白质新性状蛋白质热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究(2)天然蛋白天然蛋白质的特点的特点天天然然蛋蛋白白质是是生生物物在在 中中形形成成的的，它它们的的 符符合合 的的需需要要，却却不不一一定定完完全全符符合合人人类生生产和生活的需要。和生活的需要。(3)蛋白蛋白质工程的提出工程的提出1983年年，某某基基因因公公司司的的一一名名科科学学家家提提出出了了“”，随随即即被被广泛地接受和采用。广泛地接受和采用。长期期进化化过程程结构和功能构和功能特定物种生存特定物种生存蛋白蛋白质工程工程(2)天然蛋白质的特点长期进化过程结构和功能特定物种生存蛋白热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究2蛋白质工程的原理蛋白质工程的原理概念概念基基础蛋白蛋白质分子的分子的 及其与及其与 的的关系关系手段手段通通过 或或 ，对现有有蛋白蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白行改造，或制造一种新的蛋白质目的目的获得得 的蛋白的蛋白质原理原理由由预期的蛋白期的蛋白质功能找到相功能找到相对应的的 .结构构规律律生物功能生物功能基因修基因修饰基因合成基因合成满足人足人类生生产和生活需求和生活需求脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列(基因基因)2蛋白质工程的原理概念基础蛋白质分子的 热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究思思维维激激活活1 蛋蛋白白质工工程程中中直直接接进行行操操作作的的对象象是是什什么么？是是否否为蛋白蛋白质分子自身？分子自身？提提示示蛋蛋白白质质工工程程是是指指以以蛋蛋白白质质分分子子结结构构规规律律及及其其与与生生物物功功能能的的关关系系为为基基础础，通通过过基基因因修修饰饰或或基基因因合合成成，对对现现有有蛋蛋白白质质进进行行改改造造，或或制制造造一一种种新新的的蛋蛋白白质质，以以满满足足人人类类的的生生产产或或生生活活的的需需要。因此，归根到底要对基因进行改造。要。因此，归根到底要对基因进行改造。思维激活1 蛋白质工程中直接进行操作的对象是什么？是否为热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究1蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起(1)基基因因工工程程的的实实质质：将将一一种种生生物物的的基基因因转转移移到到另另一一种种生生物物体体内内，后后者者可可以以产产生生它它本本不不能能产产生生的的蛋蛋白白质质，进进而而表表现现出出新新的的性状。性状。(2)蛋蛋白白质质工工程程的的目目的的：生生产产符符合合人人们们生生产产与与生生活活需需要要并并非非自自然界已存在的蛋白质。然界已存在的蛋白质。1蛋白质工程的崛起热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究2蛋白质工程的流程图：蛋白质工程的流程图：2蛋白质工程的流程图：热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究特特别别提提醒醒(1)蛋蛋白白质质工工程程最最终终还还是是回回到到基基因因工工程程上上来来，因因为为蛋蛋白白质质的的合合成成由由基基因因控控制制，所所以以说说蛋蛋白白质质工工程程是是在在基基因因工工程程的的基基础础上延伸出来的第二代基因工程。上延伸出来的第二代基因工程。(2)基基因因工工程程中中的的目目的的基基因因一一般般为为自自然然界界中中已已存存在在的的基基因因，而而蛋蛋白质工程中的目的基因不是自然界中已存在的。白质工程中的目的基因不是自然界中已存在的。(3)判判断断蛋蛋白白质质工工程程方方法法的的关关键键是是：通通过过基基因因修修饰饰或或基基因因合合成成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。特别提醒(1)蛋白质工程最终还是回到基因工程上来，因为蛋白热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究【巩固【巩固1】下下列关于蛋白列关于蛋白质工程的叙述，正确的是工程的叙述，正确的是()。A将将一一种种生生物物的的基基因因转移移到到另另一一种种生生物物体体内内，使使生生物物表表现出新的性状出新的性状B干干扰素素是是动物物体体内内的的一一种种蛋蛋白白质，可可用用于于治治疗病病毒毒的的感感染和癌症染和癌症C由由于于赖氨氨酸酸抑抑制制天天冬冬氨氨酸酸激激酶酶和和二二氢吡吡啶二二羧酸酸合合成成酶酶的活性，所以的活性，所以赖氨酸氨酸产量量难以提高以提高D蛋白蛋白质工程能工程能产生自然界已有的蛋白生自然界已有的蛋白质【巩固1】下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究深度剖析(1)由氨基酸可推知mRNA中碱基序列，进而能推知相应基因中的核苷酸序列；举例说出蛋白质工程崛起的缘由。天然蛋白质是生物在 中形成的，它们的 符合 的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。脱氧核苷酸序列(基因)解析蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，是从分子水平对蛋白质进行改造设计，然后直接对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。(3)蛋白质工程的提出对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现(3)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。预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列(2)通过过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因，要使这一序列能够表达、发挥作用，还必须在序列的上、下游加上_和_，在这个过程中需要_酶的参与。D基因工程完全不同于蛋白质工程解解析析蛋蛋白白质质工工程程崛崛起起的的缘缘由由是是为为了了得得到到完完全全符符合合人人类类生生产产和和生生活活需需要要的的特特定定的的蛋蛋白白质质。如如玉玉米米生生产产过过程程中中将将天天冬冬氨氨酸酸激激酶酶的的第第352位位的的苏苏氨氨酸酸变变成成异异亮亮氨氨酸酸，将将二二氢氢吡吡啶啶二二羧羧酸酸合合成成酶酶中中第第104位位的的天天冬冬酰酰胺胺变变成成异异亮亮氨氨酸酸，使使玉玉米米叶叶片片和和种种子子中中的的游游离离赖赖氨氨酸酸分别提高分别提高5倍和倍和2倍。倍。答案答案C深度剖析(1)由氨基酸可推知mRNA中碱基序列，进而能推知热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究蛋白质工程进展蛋白质工程进展(1)科科学家通学家通过对 的改造，已使其成的改造，已使其成为速效型速效型药品。品。(2)生生物物和和材材料料科科学学家家正正积极极探探索索将将蛋蛋白白质工工程程应用用于于微微电子子方方面面，用蛋白用蛋白质工程方法制成的工程方法制成的电子元件，具有子元件，具有 的特点。的特点。蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程的进展和前景 胰胰岛素素体体积小、耗小、耗电少和效率高少和效率高蛋白质工程进展蛋白质工程的进展和前景 胰岛素体积小、耗电少和热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究蛋白质工程与基因工程比较蛋白质工程与基因工程比较项目目蛋白蛋白质工程工程基因工程基因工程区区别过程程预期蛋白期蛋白质功能功能设计预期的蛋白期的蛋白质结构构推推测应有的氨基酸序列有的氨基酸序列找到找到对应的脱氧核苷酸序列的脱氧核苷酸序列获取目的基因取目的基因构建基因构建基因表达表达载体体将目的基因将目的基因导入受体入受体细胞胞目的基因的目的基因的检测与与鉴定定实质定向改造或生定向改造或生产人人类所需所需蛋白蛋白质定向改造生物的定向改造生物的遗传特性，特性，以以获得人得人类所需的生物所需的生物类型或生物型或生物产品品结果果生生产自然界没有的蛋白自然界没有的蛋白质一般是生一般是生产自然界已有的自然界已有的蛋白蛋白质蛋白质工程与基因工程比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究联系系蛋白蛋白质工程是在基因工程的基工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二上延伸出来的第二代基因工程；代基因工程；对现有蛋白有蛋白质的改造或制造新的蛋白的改造或制造新的蛋白质，必，必须通通过基因修基因修饰或基因合成或基因合成实现联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究特别提醒特别提醒目前蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质目前蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而目前科学家对大多数蛋发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还不够，要设计出更加符合人类需要的蛋白质的高级结构的了解还不够，要设计出更加符合人类需要的蛋白质还需经过艰辛的探索。白质还需经过艰辛的探索。特别提醒目前蛋白质工程成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究【巩固【巩固2】基基因工程与蛋白因工程与蛋白质工程的区工程的区别是是()。A基基因因工工程程需需对基基因因进行行分分子子水水平平操操作作，蛋蛋白白质工工程程不不对基因基因进行操作行操作B基基因因工工程程合合成成自自然然界界已已存存在在的的蛋蛋白白质，蛋蛋白白质工工程程可可以以合成自然界不存在的蛋白合成自然界不存在的蛋白质C基基因因工工程程是是分分子子水水平平操操作作，蛋蛋白白质工工程程是是细胞胞水水平平(或或性性状水平状水平)的操作的操作D基因工程完全不同于蛋白基因工程完全不同于蛋白质工程工程【巩固2】基因工程与蛋白质工程的区别是热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究解析解析蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，是从分子水平对蛋白质进行改造设计，然后直接对相应的基程，是从分子水平对蛋白质进行改造设计，然后直接对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状，或者获取所需的产品，因此，基因工程在原现人类所需的性状，或者获取所需的产品，因此，基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。答案答案B解析蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究【例【例1】蛋蛋白白质工程是指根据人工程是指根据人们对蛋白蛋白质功能的特定需求，功能的特定需求，对蛋白蛋白质的的结构构进行分子行分子设计、生、生产的的过程。下程。下图是蛋白是蛋白质工工程的基本途径，程的基本途径，试回答下列有关回答下列有关问题。蛋白质工程及其原理蛋白质工程及其原理【例1】蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究(1)图中中过程程的的主主要要依依据据是是每每种种氨氨基基酸酸都都有有其其对应的的_，后后者者位位于于_分分子子上上，其其上上的的核核苷苷酸酸序序列列与与基基因因中中的的脱脱氧氧核核苷酸序列之苷酸序列之间存在着存在着_关系。关系。(2)通通过过程程获得得的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸序序列列不不是是完完整整的的基基因因，要要使使这一一序序列列能能够表表达达、发挥作作用用，还必必须在在序序列列的的上上、下下游游加加上上_和和_，在，在这个个过程中需要程中需要_酶酶的参与。的参与。(3)完成完成过程需要涉及程需要涉及_技技术。(1)图中过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的_热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究思维导图：思维导图：思维导图：热热 点点 考考 向向 示示 例例课课 堂堂 互互 动动 探探 究究深深度度剖剖析析(1)由由氨氨基基酸酸可可推推知知mRNA中中碱碱基基序序列列，进进而而能能推推知知相相应应基基因因中中的的核核苷苷酸酸序序列列；(2)经经过过程程获获得得的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸序序列列并并非非完完整整的的基基因因，它它还还必必需需加加入入启启动动子子、终终止止子子等等；(3)完完成成过程需基因工程技术，从而实现改造的目的基因的表达。过程需基因工程技术，从而实现改造的目的基因的表达。答答案案(1)密密码子子信信使使RNA碱碱基基互互补配配对(2)启启动子子终止止子子DNA连接接(3)基因工程基因工程深度剖析(1)由氨基酸可推知mRNA中碱基序列，进而能推知创新设计生物选修蛋白质工程的崛起课件22