《高考生物一輪復(fù)習(xí)核心要點(diǎn)突破系列課件：第一章第三節(jié)《蛋白質(zhì)工程》（蘇教版選修3）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考生物一輪復(fù)習(xí)核心要點(diǎn)突破系列課件：第一章第三節(jié)《蛋白質(zhì)工程》（蘇教版選修3）（45頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進(jìn)入生物課堂 第三節(jié)蛋白質(zhì)工程 課標(biāo)領(lǐng)航通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí) 我能夠1 理解蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系 2 描述蛋白質(zhì)工程的基本原理 3 舉例闡述蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用和發(fā)展 情景導(dǎo)引人類可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)嗎 答案是肯定的 例如 科學(xué)家已生產(chǎn)出一種以前必須從南極魚(yú)類體中提取的抗凍蛋白質(zhì) 這一技術(shù)可用于儲(chǔ)存大量新鮮的動(dòng)植物和人類的組織細(xì)胞 防止形成冰晶 破壞脆弱的細(xì)胞膜和細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 你想了解這方面的知識(shí)嗎 核心要點(diǎn)突破 知能過(guò)關(guān)演練 第三節(jié) 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 一 蛋白質(zhì)工程的概念和原理1 蛋白質(zhì)工程是指通過(guò) 與生物化學(xué)等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 并借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 和重組DNA技術(shù)改造基因 以定向改造天然蛋白質(zhì) 甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)的技術(shù) 基因工程是蛋白質(zhì)工程中的關(guān)鍵技術(shù) 因此 蛋白質(zhì)工程又被稱為 物理化學(xué) 基因定點(diǎn)誘變 第二代基因工程 2 實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)的 和 的關(guān)系 應(yīng)用X射線晶體衍射法 可以測(cè)定蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu) 利用 法可以了解其構(gòu)象 3 根據(jù)蛋白質(zhì)被改造部位的多少 可以將對(duì)蛋白質(zhì)的改造分成 結(jié)構(gòu) 功能 核磁共振 大改 中改 小改 4 大改 是指根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點(diǎn) 設(shè)計(jì)并制造出 使之具有特定的氨基酸序列 空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能 中改 是指在蛋白質(zhì)分子中替代某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域 小改 是指通過(guò)基因工程中的定點(diǎn)誘變技術(shù) 有目的地改造蛋白質(zhì)分子中 的1個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基 以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能 是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)之一 自然界中不存在的全新蛋白質(zhì) 某活性部位 基因的定點(diǎn)誘變技術(shù) 思考感悟1 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(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn) 提示 對(duì)基因的操作 二 蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1 蛋白質(zhì)工程可通過(guò)改造酶的結(jié)構(gòu) 有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性 如在蛋白質(zhì)分子中引入 可以顯著提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性 2 科學(xué)家發(fā)明的利用鼠源雜交瘤抗體來(lái)處理癌細(xì)胞的方法 對(duì)癌細(xì)胞有一定的殺傷力 但也有導(dǎo)致機(jī)體高度過(guò)敏的副作用 為了解決這一問(wèn)題 科學(xué)家又對(duì)該抗體進(jìn)行了改造 生產(chǎn)出效果良好的 二硫鍵 鼠 人嵌合抗體 3 我國(guó)科學(xué)家為蛋白質(zhì)工程的理論和技術(shù)發(fā)展做出的積極貢獻(xiàn) 最著名的是完成了 的人工合成 4 蛋白質(zhì)工程使我們不僅能更充分地利用自然界存在的基因和蛋白質(zhì) 而且能在 上對(duì)基因和蛋白質(zhì)進(jìn)行再設(shè)計(jì)和改造 進(jìn)而創(chuàng)造出自然界不存在的基因和蛋白質(zhì) 結(jié)晶牛胰島素 分子水平 思考感悟2 一般的藻類植物僅能生活在40 以下的水環(huán)境中 但也有少數(shù)種類的藻類植物可以生活在80 以上的溫泉中 若從酶的角度考慮 其主要原因是什么 提示 溫泉藻類植物體內(nèi)酶肽鏈中的某些氨基酸與一般藻類植物的不同 導(dǎo)致了酶的熱穩(wěn)定性的差異 核心要點(diǎn)突破 1 產(chǎn)生基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì) 這些天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的 它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要 卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要 這就需要對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造 制造出目前從天然蛋白質(zhì)中找不到的蛋白質(zhì) 這樣 人們又開(kāi)始了新一輪的探索 蛋白質(zhì)工程應(yīng)運(yùn)而生 2 基本原理 1 從理論上分析 蛋白質(zhì)工程的最基本原理就是中心法則的逆推 2 過(guò)程 從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā) 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)的脫氧核苷酸序列 合成DNA 表達(dá)出蛋白質(zhì) 3 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 特別提醒 蛋白質(zhì)工程最終還是回到基因工程上來(lái) 因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的合成由基因控制 所以說(shuō)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程 基因工程中的目的基因一般為自然界存在的基因 而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不是天然存在的 2011年陜西安康高二檢測(cè) 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(xiě)出來(lái) 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密碼子序列 再反推DNA上堿基序列 其DNA堿基序列為 TACACCAAGACC 或 ATGTGGTTCTGG TACACCAAAACC ATGTGGTTTTGG 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(guò)人工合成的方法 或從基因庫(kù)中獲取 解析 由氨基酸序列知 翻譯該蛋白質(zhì)的mRNA上堿基序列為 AUGUGGUUCUGG 或 AUGUGGUUUUGG 由mRNA上堿基序列知 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA的DNA堿基序列為 TACACCAAGACC 或 ATGTGGTTCTGG TACACCAAAACC ATGTGGTTTTGG 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 跟蹤訓(xùn)練蛋白質(zhì)工程中需要直接進(jìn)行操作的對(duì)象是 A 氨基酸結(jié)構(gòu)B 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C 肽鏈結(jié)構(gòu)D 基因結(jié)構(gòu)解析 選D 蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ) 通過(guò)基因修飾或基因合成 對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(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 其目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求 對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì) 但因?yàn)榛驔Q定蛋白質(zhì) 因此對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造 歸根到底還需要對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行操作 按要求進(jìn)行修飾 加工 改造 使之能控制合成人類需要的蛋白質(zhì) 1 定點(diǎn)誘變技術(shù) 基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)之一 1 適用對(duì)象 適用于對(duì)已知空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì) 進(jìn)行 小改 2 特點(diǎn) 定點(diǎn)誘變有目的性和針對(duì)性 3 常用操作方法 PCR技術(shù)是目前常用的方法之一 4 具體操作過(guò)程 人工合成帶有突變位點(diǎn)的引物 通過(guò)技術(shù)擴(kuò)增獲得定點(diǎn)突變的基因 通過(guò)基因工程的方法 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 在受體細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄和翻譯合成所需的蛋白質(zhì) 5 結(jié)果 完成對(duì)蛋白質(zhì)分子的 小改 即通過(guò)定點(diǎn)誘變技術(shù)在蛋白質(zhì)肽鏈中引入替代氨基酸 從而改變其結(jié)構(gòu) 有目的地改造蛋白質(zhì)的功能 2 非定點(diǎn)誘變技術(shù) 1 適用對(duì)象 對(duì)于不能預(yù)先確定誘變位點(diǎn)的蛋白質(zhì) 可采用非定點(diǎn)誘變來(lái)進(jìn)行蛋白質(zhì)的改造 2 特點(diǎn) 非定點(diǎn)誘變突變位點(diǎn)多 有時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生出意想不到的改造效果 下圖為蛋白質(zhì)的定點(diǎn)誘變過(guò)程的部分過(guò)程圖解 請(qǐng)據(jù)圖解回答下列問(wèn)題 1 圖中的質(zhì)粒的本質(zhì)是 2 將定點(diǎn)誘變過(guò)的質(zhì)粒引入細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制后 可得到 種結(jié)果 圖示的三對(duì)堿基的組成分別是 3 圖示的這種對(duì)遺傳物質(zhì)的改造和人工誘變的區(qū)別是 4 通過(guò)圖示技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的改造屬于 嘗試解答 1 小型環(huán)狀DNA分子 2 兩種CTG GACCGG GCC 3 人工誘變是遺傳物質(zhì)的不定向改變 而基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)是對(duì)遺傳物質(zhì)的定向改變 4 小改 解析 基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)是實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)小改的核心技術(shù) 其實(shí)質(zhì)是通過(guò)基因水平的改造 實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的改造 與人工誘變相比這是一種定向的基因改造 而人工誘變則是不定向的 基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)其原理是DNA分子的半保留復(fù)制 通過(guò)利用人工合成的含有所需突變順序的引物 利用DNA多聚酶合成完整的鏈 再用DNA連接酶連接 從而得到定點(diǎn)誘變了的DNA分子 這樣的DNA分子表達(dá)的結(jié)果 得到個(gè)別氨基酸發(fā)生改變的蛋白質(zhì)分子 跟蹤訓(xùn)練下列關(guān)于基因定點(diǎn)誘變技術(shù)的說(shuō)法 正確的是 A 對(duì)任何蛋白質(zhì)的改造都可以用基因定點(diǎn)誘變技術(shù)B 對(duì)于已知空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的改造可以采用基因定點(diǎn)誘變技術(shù)C 基因定點(diǎn)誘變技術(shù)是蛋白質(zhì)工程中必須用到的技術(shù)D 采用基因定點(diǎn)誘變技術(shù)通?？梢愿淖兊鞍踪|(zhì)中多種氨基酸 解析 選B 基因定點(diǎn)誘變技術(shù)是 小改 時(shí)所用的一項(xiàng)技術(shù) 是有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基 是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)之一 主要應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)已知的蛋白質(zhì) 對(duì)于空間結(jié)構(gòu)未知的蛋白質(zhì)用非定點(diǎn)誘變來(lái)進(jìn)行蛋白質(zhì)的改造 利用蛋白質(zhì)工程改造或者設(shè)計(jì)制造出的人工蛋白 在活性 穩(wěn)定性及抗原性等方面都優(yōu)于天然蛋白質(zhì) 1 提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性一種方法是通過(guò)替換酶的幾種氨基酸 可以提高酶的熱穩(wěn)定性 另一種方法是在蛋白質(zhì)分子中引入二硫鍵也可提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性 2 改變蛋白質(zhì)的活性組織纖溶酶原激活物 t PA 專一激活人體內(nèi)的纖溶系統(tǒng) 保證血液循環(huán)的暢通 但t PA進(jìn)入血漿后大部分與纖溶酶原激活劑抑制物形成復(fù)合物 并迅速失去活性 利用蛋白質(zhì)工程將t PA分子中的天冬酰胺替換為谷氨酰胺后 t PA在血液循環(huán)中的停留時(shí)間會(huì)大大延長(zhǎng) 3 合成嵌合抗體小鼠單克隆抗體的制備比較簡(jiǎn)單 但這種鼠源性的單克隆抗體會(huì)被人的免疫系統(tǒng)排斥 不能直接用于人體 嵌合抗體就是保留鼠單克隆抗體的可變區(qū) 而用人體抗體的恒定區(qū)替換鼠單克隆抗體的恒定區(qū) 這種嵌合抗體的抗原性顯著下降 而抗體的特異識(shí)別功能沒(méi)有喪失 可用于臨床治療 目前蛋白質(zhì)工程成功的例子不多 主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu) 而目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還不夠 要設(shè)計(jì)出更加符合人類需要的蛋白質(zhì)還需經(jīng)過(guò)艱辛的探索 胰島素可以用于治療糖尿病 但是胰島素被注射到人體后 會(huì)堆積在皮下 需經(jīng)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(guò)程 請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題 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(guò)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) 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基本思路是什么 嘗試解答 1 蛋白質(zhì)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 4 根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列 推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列 然后利用DNA合成儀來(lái)合成出新的胰島素基因 解析 1 蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求 對(duì)蛋白質(zhì)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依據(jù)是胰島素的預(yù)期功能 即速效胰島素 2 合成的目的基因應(yīng)與載體構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能得以表達(dá) 3 利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界原本不存在的蛋白質(zhì) 需對(duì)原有胰島素進(jìn)行改造 根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列 人工合成新的胰島素基因 形成目的基因 改造好的目的基因需通過(guò)基因工程來(lái)生產(chǎn)基因產(chǎn)物 并且在生產(chǎn)過(guò)程中要借助工程菌 所以還需要進(jìn)行發(fā)酵 因此該過(guò)程涉及蛋白質(zhì)工程 基因工程和發(fā)酵工程 4 由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因 其基本設(shè)計(jì)思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中氨基酸的序列 推測(cè)出基因中的脫氧核苷酸序列 然后用DNA合成儀直接合成出新的基因 跟蹤訓(xùn)練下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的敘述正確的是 多選 A 蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結(jié)構(gòu) 提高酶的熱穩(wěn)定性B 通過(guò)蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的活性C 利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中得到人的胰島素D 蛋白質(zhì)工程可以對(duì)胰島素進(jìn)行改造和修飾 合成速效型胰島素制劑 解析 選ABD 蛋白質(zhì)工程是依據(jù)人們?cè)O(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)來(lái)改造基因 進(jìn)而控制合成或改變自然界中的蛋白質(zhì) 而在大腸桿菌中生產(chǎn)人胰島素利用基因工程技術(shù)便可達(dá)到 知能過(guò)關(guān)演練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全