2019_2020学年高二苏教版生物选修三课件:1.3 蛋白质工程 .pdf
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1、第三节 蛋白质工程 第一章 基因工程 学习导航 1.结合教材P35,概述蛋白质工程的概念和基本原理。 2.结合教材P3537,说出蛋白质工程的基本过程。 3.结合教材P3839,举例描述蛋白质工程的应用和发展。 重难点击 蛋白质工程的概念和基本原理。 课堂导入 方式一方式一 人类可以创造出自然界不存在的蛋白质吗?答案是肯定的。 例如:科学家已生产出一种以前必须从南极鱼类身体中提取的抗冻蛋 白质。这一技术可用于储存大量新鲜的动植物和人类的组织细胞,防 止形成冰晶,破坏脆弱的细胞膜和细胞的内部结构。你想了解这方面 的知识吗?请跟着我一起学习:蛋白质工程。 方式二方式二 基因工程的诞生,为克服远缘杂
2、交的障碍问题,带来了新的希望, 并取得了丰硕成果:大肠杆菌为人类生产出了胰岛素,牛的乳腺生物反应 器为人类制造出了蛋白质类药物,烟草植物体内含有了某种药物蛋白 至此,人们也只是实现了自然界现有基因在转基因生物中的表达。但一个 新问题出现了,生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的 结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。 于是要对现有蛋白质进行改造,制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白 质。这样人们又开始了新一轮的探索,蛋白质工程应运而生了。 一、蛋白质工程概述 内容索引 当堂检测 二、蛋白质工程的应用 一、蛋白质工程概述 基础梳理 1.蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念 (1)基
3、础: 的结构和功能之间的关系。 (2)手段:借助计算机辅助设计、 和重组DNA技术改造 。 (3)目的: 天然蛋白质,甚至创造自然界 的蛋白质。 (4)关键技术:基因工程。 2.蛋白质工程的流程蛋白质工程的流程 预期功能 蛋白质 。 3.蛋白质工程蛋白质工程的关键技术的关键技术 蛋白质工程的关键技术是 。蛋白质工程又被称为 。 基因定点诱变 蛋白质 基因 不存在定向改造 氨基酸序列 基因 基因工程第二代基因工程 改造类型操作程序 大改 根据 ,设计并制造出自然界中 的 全新蛋白质,使之具有特定的 、空间结构和_ _ 中改改变 中某一个 或一个特定的结构 小改 通过 中的定点诱变技术,有目的地改
4、造_ 中某活性部位的一个或几个 ,以改善蛋白质的性 质和功能 4.对对蛋白质改进的三种类型蛋白质改进的三种类型 氨基酸的性质和特点不存在 氨基酸序列 功能 预期 蛋白质分子多肽链片段 基因工程蛋白质分子 氨基酸残基 5.两种改变蛋白质结构的技术两种改变蛋白质结构的技术 (1) :适用于已知空间结构的蛋白质。 (2) :适用于不能预先确定诱变位点的蛋白质。 定点诱变技术 非定点诱变技术 答案 答案 (1)中心法则如下: (2)获取目的基因的方法是人工合成法。 问题探究 对照右面蛋白质工程的基本过 程,分析回答问题: 1.请写出中心法则,并说明蛋白 质工程中获取目的基因的方法。 答案 2.基因工程
5、合成的蛋白质有哪些不足? 答案 答案 答案 在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。天然蛋白质的结构 和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活 的需要。 3.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? 答案 答案 答案 应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造,主要原因如下: (1)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,而且改造过的蛋白质可能会遗传下去。如果对蛋白质直接 改造,即使改造成功,但被改造过的蛋白质分子也是无法遗传的。 (2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作,难度要小得多。
6、项目内容 条件 原料_ 酶_ 引物含 的DNA分子片段 操作方法_ 结果后代中半数为诱变的DNA分子 适用范围 ,进行“小改” 特点有_ 4.基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心技术之一,试从以下 各项分析此技术。 脱氧核苷酸 DNA聚合酶和DNA连接酶 突变位点 PCR技术 空间结构完全清楚的蛋白质 目的性和针对性 5.非定点诱变技术的适用对象和特点是什么? 答案 答案 答案 (1)适用对象:对于不能预先确定诱变位点的蛋白质,可采用 非定点诱变技术来进行蛋白质的改造。 (2)特点:非定点诱变突变位点多,有时甚至会产生意想不到的改造 效果。 有关蛋白质工程的三点提醒 (1)任何一种天然蛋白
7、质都是由基因编码的,改造了基因即对蛋白质进行了 改造,而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造,即使 改造成功,被改造的蛋白质也是无法遗传下去的。 (2)蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。改造后的基因 需要表达出相应的蛋白质,同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。 (3)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差 别,基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列,而蛋白质工程中的新 基因则没有。 归纳归纳 总结总结 拓展应用 1.科学家将-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达,使干扰素分子 上的半胱氨酸变成丝氨酸,结果大大提高了-干扰素的抗病毒活性
8、,并 且提高了储存稳定性。该生物技术为 A.蛋白质工程 B.基因工程 C.基因突变 D.细胞工程 解析 解析 题干中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因,其合成的-干 扰素也不是天然-干扰素,而是经过改造的,是具有人类所需优点的蛋 白质,因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。 解析答案 解析 解析 富含赖氨酸的蛋白质是自然界中已有的蛋白质,基因工程只是把该 蛋白质基因转入玉米细胞,并使之合成该蛋白质,属于基因工程;更换赖 氨酸合成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸, 是对自然界中已有的蛋白质进行改造,属于蛋白质工程。 2.将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞,可以提高
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