江蘇專版2023-2024學(xué)年新教材高中生物第3章基因工程第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用課件新人教版選擇性必修3

第3章

基因工程第4節(jié)

蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因序列之間的聯(lián)系，簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的基本原理。2.分析基因工程的產(chǎn)物與人類需求之間的矛盾，概述蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景。01基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)02重難探究·能力素養(yǎng)全提升01基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)知識(shí)點(diǎn)一

蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.

蛋白質(zhì)工程的概念（1）

基礎(chǔ):蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與__________的關(guān)系。（2）

手段:______或______基因。（3）

目的:改造現(xiàn)有蛋白質(zhì),或制造一種____________,以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。生物功能改造合成新的蛋白質(zhì)2.

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______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________，進(jìn)而表現(xiàn)出__________。（2）

基因工程的不足：基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中________的蛋白質(zhì)。（3）

天然蛋白質(zhì)的不足：天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合__________生存的需要，卻不一定完全符合________________的需要?；虻鞍踪|(zhì)新的性狀已存在特定物種人類生產(chǎn)和生活知識(shí)點(diǎn)二

蛋白質(zhì)工程的基本原理1.

蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)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，最終還必須通過(guò)________________來(lái)完成。

改造或合成基因

轉(zhuǎn)錄和翻譯

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸序列脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因知識(shí)點(diǎn)三

蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1.

醫(yī)藥工業(yè)方面（1）

科學(xué)家通過(guò)對(duì)________基因的改造，研發(fā)出速效胰島素類似物產(chǎn)品。胰島素（2）

（3）人—鼠嵌合抗體：降低免疫反應(yīng)強(qiáng)度。2.

其他工業(yè)方面用于______________或開(kāi)發(fā)新的工業(yè)用酶，如利用蛋白質(zhì)工程獲得枯草桿菌蛋白酶的突變體，從中可能篩選出一些符合工業(yè)化生產(chǎn)需求的突變體，從而提高該酶的使用價(jià)值。改進(jìn)酶的性能3.

農(nóng)業(yè)方面（1）科學(xué)家嘗試改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加糧食的產(chǎn)量。（2）

科學(xué)家利用蛋白質(zhì)工程的思路設(shè)計(jì)優(yōu)良____________，通過(guò)改造微生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)微生物防治病蟲(chóng)害的效果。微生物農(nóng)藥旁欄邊角

想一想1.

［教材P95異想天開(kāi)］能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞中，讓宿主細(xì)胞生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.

［教材P96到社會(huì)中去］蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用為酶制劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大助力,請(qǐng)分析蛋白質(zhì)工程在酶制劑產(chǎn)業(yè)中的作用。___________________________________________________________________________________________________________________________________提示

在酶制劑產(chǎn)業(yè)中，蛋白質(zhì)工程被廣泛用于開(kāi)發(fā)酶的新品種或改進(jìn)酶的性能，如提高酶的熱穩(wěn)定性，增加某些被用作去污劑的酶的去污效率等。

提示

理論上講可以，但目前還沒(méi)有真正成功的例子。主要原因是蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人類對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)如何行使功能了解得還不夠，很難設(shè)計(jì)出一個(gè)全新的而又具有功能的蛋白質(zhì)。結(jié)論語(yǔ)句

辨一辨（1）

蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)。

(

)

√

×（3）

由于蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序千變?nèi)f化，空間結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，蛋白質(zhì)工程操作難度很大。(

)

√（4）

蛋白質(zhì)工程不能改變蛋白質(zhì)的活性。

(

)

×（5）

基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，而這種蛋白質(zhì)不一定完全符合人們生產(chǎn)和生活的需要。(

)

√02重難探究·能力素養(yǎng)全提升主題

蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用情境探究科學(xué)家對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造,生產(chǎn)出效果更好的鼠—人嵌合抗體,用于癌癥治療。下圖表示形成鼠—人嵌合抗體的過(guò)程,據(jù)圖分析回答相關(guān)問(wèn)題。1.

生產(chǎn)鼠—人嵌合抗體利用了哪種生物工程技術(shù)？該工程技術(shù)的目的是什么？提示

蛋白質(zhì)工程。目的是改造已有的蛋白質(zhì)或制造一種新的蛋白質(zhì)，滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。_________________________________________________________________________________________2.

對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造，是直接改造蛋白質(zhì)本身嗎？_______________________________________提示

直接操作對(duì)象是基因，不是蛋白質(zhì)。3.

確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示

確定目的基因的堿基序列后，可以人工合成目的基因或從基因文庫(kù)中獲取目的基因;對(duì)基因的改造通常會(huì)用到基因的定點(diǎn)突變技術(shù)來(lái)進(jìn)行堿基的替換、增添等。方法突破

蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別起點(diǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能目的基因過(guò)程比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別目標(biāo)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)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(chǎn)品結(jié)果生產(chǎn)非天然的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系①都在生物體外對(duì)基因進(jìn)行操作;②蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程續(xù)表視角應(yīng)用視角1

蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用1.

下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，下列相關(guān)敘述正確的是(

)

D

視角2

蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較2.

科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸的含量，計(jì)劃將天冬氨酸激酶中第352位的蘇氨酸變?yōu)楫惲涟彼?，將二氫吡啶二羧酸合成酶中?04位的天冬酰胺變?yōu)楫惲涟彼?。下列說(shuō)法正確的是(

)

BA.蛋白質(zhì)工程和基因工程的根本區(qū)別是操作對(duì)象的差異B.對(duì)天冬氨酸激酶的改造需要以基因工程為基礎(chǔ)C.蛋白質(zhì)工程操作過(guò)程中，不需要酶和載體作為工具D.經(jīng)改造后的玉米賴氨酸含量提高這一性狀不可遺傳[解析]

蛋白質(zhì)工程和基因工程的操作對(duì)象都是基因，A項(xiàng)錯(cuò)誤；基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，蛋