高中生物同步課件：1.4蛋白質(zhì)工程的崛起(新人教版.

1、專題1基因工程1. 4蛋白質(zhì)工程的崛起專題1基因工程學(xué)習(xí)導(dǎo)航1舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2理解蛋白質(zhì)工程的原理。重點(diǎn)3了解蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用。難點(diǎn)專題1基因工程新知初探思維啟動(dòng)一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 1基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的連因_轉(zhuǎn)移 到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能 產(chǎn)生的 蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。2基因工程的不足：原則上只能生產(chǎn) 自然界已存在的蛋白質(zhì)。廠欄目專題1基因工程二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1蛋白質(zhì)工程的目標(biāo) 根據(jù)人們對(duì) 蛋白質(zhì)功能 的特定需求,對(duì)蛋 白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2 對(duì)概念的理解(1)基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與 生物功能的關(guān)系。手段： 基因修飾或基

2、因合成 。(3)目的：對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一 種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的 需求?；蚬こ?基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè) 計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)應(yīng)有的氨基酸 序列f找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核昔酸序列。專題1想一想對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，是直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作來實(shí)現(xiàn)的嗎？【提示】不是，由于基因決定蛋白質(zhì)，因 此要對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終必 須通過基因改造來完成。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景 1進(jìn)展：如科學(xué)家通過對(duì)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(xué)家正積極探索將蛋白 質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面。制成的電子元件 具有 體積小、耗電少和效率高的轄點(diǎn)。3

3、面臨困難：對(duì)蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴的高級(jí)結(jié)構(gòu)了解不夠。專題1基因工程專題1基因工程專題1基因工程要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)一蛋白質(zhì)工程的基本原理和途徑1原理：根據(jù)中心法則逆向推理。圖示如下:專題1基因工程專題1基因工程物 特有的功 碗性狀 預(yù)期功能廠欄目專題1基因工程2設(shè)計(jì)中的困難：如何推測(cè)非編碼區(qū)以及內(nèi)含 子的脫氧核昔酸序列。3 蛋白質(zhì)工程的步驟預(yù)期功喘訶生物竝蛋口質(zhì)三也結(jié)構(gòu)折登DNA合成翻譯mRNA轉(zhuǎn)錄 并因(DNA)4結(jié)果：生產(chǎn)出自然界從來沒有的蛋白質(zhì)。專題1基因工程竝 胰島素可以用于治療糖尿病，但是 胰需素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要 經(jīng)過較長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液 的胰島素又容

4、易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素 的生產(chǎn)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題：生化欝豈折懣.時(shí)甸X射線品體營(yíng)新的胰島索島級(jí)結(jié)構(gòu)在大腸桿劇或其計(jì)算機(jī)設(shè)他細(xì)胞中表達(dá)計(jì)及作圖人丄合成DNA,j 一j1新的視罔瑕快螯專題1基因工程專題1基因工程(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵, 圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是(2)通過DNA合成形成的新基因應(yīng)與結(jié)合后轉(zhuǎn)移到中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。專題1基因工程(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有、和發(fā)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？Dr.專題1基因工程【解析】(1)蛋白質(zhì)工程

5、首先要根據(jù)人們對(duì) 蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行分子設(shè)計(jì)，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模 型的主要依據(jù)是預(yù)期胰島素的功能，即速效 胰島素。(2) 合成的目的基因應(yīng)與載體結(jié)合，構(gòu)建基因 表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能表達(dá)。欄目#91專題1基因工程(3) 利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)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(chǎn)基因產(chǎn)物，并在生產(chǎn)中要 借助工程菌，所以還需要發(fā)酵過程，因此，此過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程、發(fā)酵工專題1基因工程專題1基因工程由新的胰島素模型到構(gòu)建新的胰島素基 因，其基本思路是根據(jù)新的胰島素中氨基 酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核昔酸 序列，然

6、后利用DNA合成儀來合成出新的 胰島素基因。MB專題1基因工程【答案】(1)胰島素的預(yù)期功能(2)載體大腸桿菌等受體細(xì)胞(3)蛋白質(zhì)工程基因工程根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測(cè)出 其基因中的脫氧核昔酸序列，然后利用DNA 合成儀合成出新的胰島素基因。專題1基因工程互動(dòng)探究(1) 結(jié)合本題分析：蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì) 象是什么？(2) 比較分析：本題構(gòu)建形成的胰島素基因與 人體內(nèi)的胰島素基因相同嗎？【提示】基因。(2)不同，由于遺傳密碼的簡(jiǎn)并性(一個(gè)氨基酸 可有多個(gè)密碼子對(duì)應(yīng))，因此經(jīng)反轉(zhuǎn)錄形成的DNA不再是原來的DNAo嚴(yán)欄目專題1基因工程專題1基因工程專題1基因工程要點(diǎn)二基因工程和蛋白質(zhì)工

7、程的比較專題1基因工程操作環(huán)境(場(chǎng)所)操作起點(diǎn)基因工程 生物體外 目的基因蛋白質(zhì)工程生物體外預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基本過程剪切f拼接f導(dǎo)入f表達(dá)實(shí)質(zhì)定向改造或生 產(chǎn)人類所需的確定蛋白質(zhì)功能f應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)一應(yīng)具備的折疊狀態(tài)f應(yīng)有氨基酸序列f應(yīng)有的堿基序列f改造的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以結(jié)果蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已存在的蛋白獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá))可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)嚴(yán)欄目專題1基因工程特別提醒蛋白質(zhì)工程最終還是回到基因 工程上來，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的合成由基因控制， 所以說蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)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

8、在的基因，而蛋白質(zhì) 工程中的目的基因不是自然存在的。欄目#91專題1基因工程越I完成下列一組填空。蛋白質(zhì)工程是以為基礎(chǔ)，通過或,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以 滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。專題1基因工程基因工程是遵循中心法則的，即fff 折疊產(chǎn)生有一定功能的蛋白質(zhì)，它主要是生產(chǎn)自然界中(填“存在”或“不存在”)的蛋白質(zhì)。(3) 蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路是：，它可以創(chuàng)造自然界中填“存在”或“不存在”)的蛋白質(zhì)。專題1基因工程專題1基因工程專題1基因工程(4) 假如預(yù)期到某種酶的功能，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的 基因。預(yù)期蛋白質(zhì)三DNA合成基因功能維結(jié)構(gòu)DNA上述圖示中，是,是專題1基因工程

9、專題1基因工程欄目另引專題1基因工程專題1基因工程【解析】本題考査對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和應(yīng) 用,天然蛋白質(zhì)的合成，遵循中心法則進(jìn)行： 基因f表達(dá)f形成具有一定氨基酸序列的多 肽鏈f產(chǎn)生具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)f行使生 物功能，而蛋白質(zhì)工程正好與之相反。欄目辱引專題1基因工程【答案】(1)蛋白質(zhì)分了的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與 生物功能的關(guān)系 基因修飾 基因合成DNA mRNA多肽鏈存在(3)預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧 核昔酸序列不存在(4)分子設(shè)計(jì)氨基酸序列(多肽鏈)欄目辱引專題1基因工程變式訓(xùn)練（2012 江蘇啟東中學(xué)高二檢測(cè)）下列關(guān)于基因工 程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（）A. 蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人 類需要的蛋白質(zhì)，所以二者沒有區(qū)別B. 基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)C. 通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍然 是天然的蛋白質(zhì)基因工程D. 蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上直接改 造蛋白質(zhì)的專題1解析：選B。木