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1、关于高中生物人教版选修专题同步教学蛋白质工程的崛起共张PPT第1页，此课件共28页哦活动活动1:阅读阅读P26.回答回答:为什么要进行蛋白质工程为什么要进行蛋白质工程?一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由这些蛋白质只是适应生物自身的需要，但不一定完全符这些蛋白质只是适应生物自身的需要，但不一定完全符合人类生产和生活需要合人类生产和生活需要，所以需要加以改造。，所以需要加以改造。第2页，此课件共28页哦一、蛋白质工程崛起的缘由一、蛋白质工程崛起的缘由1 1、基因工程的应用、基因工程的应用（1 1）基因工程的实质：）基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生将一种
2、生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。（2 2）基因工程的不足：）基因工程的不足：第3页，此课件共28页哦天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。生产和生活的需要。2 2、天然蛋白质的不足、天然蛋白质的不足3 3、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的生产符合人类生
3、产和生活的需要的蛋白质。生产符合人类生产和生活的需要的蛋白质。第4页，此课件共28页哦满足人类生产满足人类生产和生活的需要和生活的需要例如：例如：改造改造干扰素（半胱氨酸）干扰素（半胱氨酸）体外很难保存体外很难保存干扰素（丝氨酸）干扰素（丝氨酸）体外可以保存半年体外可以保存半年玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（352352位的苏氨酸）位的苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（二氢吡啶二羧酸合成酶（104104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）酸）玉米中赖氨酸含量可提
4、高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍改造改造改造改造第5页，此课件共28页哦二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质蛋白质的结构进行分子设计的结构进行分子设计。1 1、目标：、目标：2 2、原理：、原理：第6页，此课件共28页哦思考：思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，对天然蛋白质进行改造，你认为应该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？还是通过对基因的操作来实现？应该应该从对基因的操作来实现从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因对天然蛋白质改造，主要原因如下：如
5、下：（1 1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去改造过的蛋白质可以遗传下去。如。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。是无法遗传的。（2 2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要容易操作，难度要小得多小得多。第7页，此课件共28页哦二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对根据人
6、们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质蛋白质的结构进行分子设计的结构进行分子设计。1 1、目标：、目标：2 2、原理：、原理：改造基因改造基因（基因修饰或基因合成）（基因修饰或基因合成）第8页，此课件共28页哦逆转录逆转录转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复制复制复制天然蛋白质的合成天然蛋白质的合成遵循中心法则遵循中心法则第9页，此课件共28页哦转录转录DNADNARNARNA翻译翻译肽链肽链折叠折叠等等具有空间结构具有空间结构的蛋白质的蛋白质表达生物特有表达生物特有的功能或性状的功能或性状天然蛋白质的合成过程天然蛋白质的合成过程遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变遵循中
7、心法则，并需经过高级空间结构的转变第10页，此课件共28页哦.途径途径:预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）第11页，此课件共28页哦预期预期功能功能DNADNA合成合成分子分子设计设计生物功生物功能能转录转录翻译翻译折叠折叠图图1-291-29蛋白质工程流程图蛋白质工程流程图第12页，此课件共28页哦4 4、基础：、基础：蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能第13页，此课件共28页哦蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质工程是指以蛋白
8、质分子的结构规律及其生物功能蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系的关系作为基础，通过作为基础，通过基因修饰或基因合成基因修饰或基因合成，对，对现有现有蛋蛋白质进行改造，或制造一种白质进行改造，或制造一种新新的蛋白质，以满足人类的的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。生产和生活的需求。蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造蛋白质工程的实质是对编码蛋白质的基因进行改造第14页，此课件共28页哦比较基因工程和蛋白质工程比较基因工程和蛋白质工程基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点都要改造基因，都属于分子水平都要改造基因，都属于分子水平产生新的产生新的基因型，无新基因基因型，无新基
9、因基因（型）基因（型）产生的蛋白质产生的蛋白质原有的原有的新的新的联系联系蛋白质工程以基因工程为基础，蛋白质工程以基因工程为基础，是基因工程的应用和延伸是基因工程的应用和延伸第15页，此课件共28页哦五、蛋白质工程的进展和前景五、蛋白质工程的进展和前景1.1.进展进展胰岛素速效型药品胰岛素速效型药品 2.2.前景前景制作电子元件制作电子元件3.3.现状现状蛋白质工程目前成功的例子不多蛋白质工程目前成功的例子不多,原因是对蛋白质的高级结原因是对蛋白质的高级结构了解不够。要设计出更加符合人类需求的蛋白质还需经过构了解不够。要设计出更加符合人类需求的蛋白质还需经过艰辛的探索。艰辛的探索。应用于微电子
10、方面应用于微电子方面具有具有 、耗电少和、耗电少和 的特点的特点体积小体积小效率高效率高第16页，此课件共28页哦讨论：讨论：1 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请请把相应的碱基序列写出来。把相应的碱基序列写出来。讨论：讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：某多肽链的一段氨基酸序列是：-丙氨酸丙氨酸-色氨酸色氨酸-赖氨酸赖氨酸-甲硫氨酸甲硫氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-丙氨酸：丙氨酸：GCUGCU、GCCGCC、GCAGCA、GCG GCG 色氨酸：色氨酸：UGG UGG 赖赖氨酸：氨酸：AAAAAA、AAG AAG 甲硫氨酸：甲硫氨酸：AUG AU
11、G 苯丙氨酸：苯丙氨酸：UUUUUU、UUC UUC 第17页，此课件共28页哦GCUGCU（或（或C C或或A A或或G G）UGGAAAUGGAAA（或（或G G）AUGUUUAUGUUU（或（或C C）mRNAmRNA序列序列 脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列GCT(GCT(或或C C或或A A或或G)TGGAAA(G)TGGAAA(或或G)ATGTTT(G)ATGTTT(或或C)C)CGA(CGA(或或G G或或T T或或C)ACCTTTC)ACCTTT（或（或C)TACAAA(C)TACAAA(或或G)G)2.2.确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的确定目的基因的碱基序列后，
12、怎样才能合成或改造目的基因（基因（DNADNA）？）？确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要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，通过改造它，通过人工合成的方法人工合成的方法或可以通过基因的或可以通过基因的定点诱变定点诱变技技术来改变后从基因文库中获取。术来改变后从基因文库中获取。第18页，此课件共28页哦2.2.基因工程基因工程是遵循中心法则，是遵循中心法则，从从DNAmRNADNAmRNA蛋白质蛋白质折叠产生功能折叠产生功能，基本上是，基本上是生生产产出出自然界已有的蛋白质自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质
13、的功能确定蛋白质的功能蛋白质应有的高级结构蛋白质应有的高级结构蛋白质蛋白质应具备的折叠状态应具备的折叠状态应有的氨基酸序列应有的氨基酸序列应有的碱基排列应有的碱基排列，可以可以创造自然界不存在的蛋白质创造自然界不存在的蛋白质。思考与探究思考与探究 第19页，此课件共28页哦3.3.酶工程酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。一门科学技术。概括地说，酶工程是由概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用酶制剂的生产和应用两方两方面组成
14、的。酶工程的应用主要集中于面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以食品工业、轻工业以及医药工业及医药工业中。中。第20页，此课件共28页哦 通常所说的通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造白质分子的改造。
15、当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。第21页，此课件共28页哦1 1 关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（的是（）A A是生物在长期进化过程中形成的是生物在长期进化过程中形成的B B它们的结构和功能符合特定物种生存的需要它们的结构和功能符合特定物种生存的需要C C构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有2020种种D D一定完全符合人类生产和生活的需要一定完全符合人类生产和
16、生活的需要练习练习D D第22页，此课件共28页哦2 2蛋白质工程中蛋白质工程中直接直接需要进行操作的对象是需要进行操作的对象是 氨基酸结构氨基酸结构 B B蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C C肽链结构肽链结构 D D基因结构基因结构 3 3下列关于蛋白质工程的说法下列关于蛋白质工程的说法错误错误的是（）的是（）A A蛋蛋白白质质工工程程能能定定向向改改造造蛋蛋白白质质分分子子的的结结构构，使使之之更更加加符符合合人人类类的的需要需要B B蛋蛋白白质质工工程程是是在在分分子子水水平平上上对对蛋蛋白白质质分分子子直直接接进进行行操操作作，定定向向改改变变分分子子的结构的结构C C蛋白质工程能产生
17、出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D D蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程第23页，此课件共28页哦4 4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）A A、蛋白质工程以基因工程为基础、蛋白质工程以基因工程为基础B B、蛋白质工程就是酶工程的延伸、蛋白质工程就是酶工程的延伸C C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 第24页，此
18、课件共28页哦5 5、蛋白质工程的基本流程正确的是（）、蛋白质工程的基本流程正确的是（）蛋蛋白白质质分分子子结结构构设设计计DNADNA合合成成预预期期蛋蛋白白质质功功能能根根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A A B B C C D D第25页，此课件共28页哦6 6、蛋蛋白白质质工工程程是是在在基基因因工工程程基基础础上上，延延伸伸出出来来的的第第二二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）A A氨基酸种类增多氨基酸种类增多 B B氨基酸种类减少氨基酸种类减少C C仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质 D D可合成天然不存在蛋白质
19、可合成天然不存在蛋白质第26页，此课件共28页哦7、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的、关于蛋白质工程的进展和应用，下列说法不正确的是（是（）A科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效药品B生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面电子方面C蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应蛋白质工程技术已经非常成熟，目前正被大力推广应用用D蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多多C第27页，此课件共28页哦感感谢谢大大家家观观看看第28页，此课件共28页哦