人教版教學(xué)課件[名校聯(lián)盟]山東省沂水一中高二生物《14 蛋白質(zhì)工程的崛起》課件(選修三)

1、14蛋白質(zhì)工程的崛起,課標(biāo)領(lǐng)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。 3了解蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用。 【重點(diǎn)】蛋白質(zhì)工程的原理。 【難點(diǎn)】蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用。,情景導(dǎo)航 快速起效的胰島素 實(shí)驗(yàn)證明：胰島素在低濃度時(shí)主要以單體形式存在，在高濃度時(shí)多以二聚體形式存在，這是胰島素2328氨基酸殘基結(jié)構(gòu)所致。這樣就會(huì)延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩,了其降血糖的作用，也增加了抗原性?？茖W(xué)家根據(jù)胰島素的結(jié)構(gòu)和其功能間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了對(duì)胰島素基因的改造方案。通過堿基替換的方法，改變基因序列，將鏈第28位改為賴氨酸、29位改為脯氨酸，從而改變了胰島素的結(jié)構(gòu)。這種改變了結(jié)構(gòu)的胰島素不會(huì)形成二

2、聚體，從而使胰島素快速起作用。由此，速效型胰島素制劑誕生，這種制劑的形成正是利用的蛋白質(zhì)工程技術(shù)，也就是本節(jié)我們將要探討的內(nèi)容。,基礎(chǔ)自主梳理,一、蛋白質(zhì)工程的崛起 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)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的_，從而產(chǎn)生新性狀。 2蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的、并非自然界已存在的_。,基因,蛋白質(zhì),蛋白質(zhì),3實(shí)例：_和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性受細(xì)胞內(nèi)_的影響，當(dāng)賴氨酸濃度達(dá)到一定量時(shí)會(huì)抑制這兩種酶的活性，改變兩種酶的特性后,玉米游離賴氨酸含量提高。,天冬氨酸激酶,賴氨酸濃度,思考感悟 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，還是通過對(duì)基

3、因的操作來實(shí)現(xiàn)？ 【提示】對(duì)基因的操作。,二、蛋白質(zhì)工程的原理與進(jìn)展 1目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)_的特定需求對(duì)_進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 2原理：_。 3過程：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)推測應(yīng)有的_序列找到對(duì)應(yīng)的_序列(基因)。 4蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展：前景廣闊，但目前成功的例子不多。,蛋白質(zhì)功能,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),中心法則的逆推,氨基酸,脫氧核苷酸,核心要點(diǎn)突破,1蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因工程只能生產(chǎn)出天然蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程是為了生產(chǎn)出符合人類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。,2基本原理和途徑 它可以根據(jù)人的需求來設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，又稱為第二代基因工程。其原理是：根據(jù)中心法則逆向推理。圖示如下：,3設(shè)計(jì)中的困難：如

4、何推測非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列。 4蛋白質(zhì)工程的步驟,某多肽鏈的一段氨基酸序列是：甲硫氨酸色氨酸苯丙氨酸色氨酸(氨基酸及對(duì)應(yīng)的密碼子為：甲硫氨酸AUG，色氨酸UGG，苯丙氨酸UUU、UUC) (1)怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫出來。 (2)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(DNA)?,【思路點(diǎn)撥】本題考查蛋白質(zhì)工程的原理及實(shí)例，解答本題應(yīng)突破以下幾點(diǎn)： 首先設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)氨基酸序列。 找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。 根據(jù)DNA(基因)脫氧核苷酸序列進(jìn)行人工合成或進(jìn)行基因改造。,【嘗試解答】(1)根據(jù)氨基酸序列反推mRNA上密碼子序列，再反推

5、DNA上脫氧核苷酸序列。其DNA堿基序列為： (2)確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法，或從基因庫中獲取。,【互動(dòng)探究】由上述氨基酸序列推導(dǎo)出的目的基因?yàn)槭裁从卸喾N？ 【提示】一種氨基酸可以由一種或幾種不同的密碼子決定，這樣推導(dǎo)出的基因也就有多種。,【易誤警示】(1)盡管蛋白質(zhì)工程是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能入手改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，但不能直接改造蛋白質(zhì),而應(yīng)從改造基因入手，所以其本質(zhì)和基礎(chǔ)應(yīng)為基因工程。 (2)判斷蛋白質(zhì)工程方法的關(guān)鍵是：通過基因修飾或基因合成，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)。,(2011年泰安市高二檢測)科學(xué)家對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造，生產(chǎn)

6、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程，據(jù)圖回答：,(1)改造鼠源雜交瘤抗體，生產(chǎn)鼠人嵌合抗體，屬于_(生物工程)的范疇。 (2)圖示過程是根據(jù)預(yù)期的_，設(shè)計(jì)_， 最終必須對(duì)_進(jìn)行操作，此操作中改變的是_。 (3)經(jīng)過改造的鼠人嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點(diǎn)是_ (從免疫角度考慮)。 (4)上述過程中對(duì)科學(xué)家來說難度最大的是_。,【嘗試解答】(1)蛋白質(zhì)工程 (2)嵌合抗體功能嵌合抗體的結(jié)構(gòu)基因堿基對(duì) (3)對(duì)人體的不良反應(yīng)減少 (4)設(shè)計(jì)嵌合抗體的空間結(jié)構(gòu),【解析】(1)通過圖示可知鼠人嵌合抗體是通過人工設(shè)計(jì)而形成的特定功能蛋白質(zhì)，其生產(chǎn)過程應(yīng)屬

7、于蛋白質(zhì)工程的范疇。 (2)蛋白質(zhì)工程的流程：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)通過基因工程操作生產(chǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)。 (3)從免疫的角度考慮，對(duì)人體來說鼠源抗體為抗原,若利用人的抗體與之嵌合，則排斥作用會(huì)減輕，對(duì)人體的負(fù)作用會(huì)減少。 (4)由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易確定，所以成為蛋白質(zhì)工程中最大的障礙。,【探規(guī)尋律】(1)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在的基因,而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不是自然存在的。,跟