X年高中生物人教版同步课件：蛋白质工程的崛起

1.4蛋白质工程的崛起课程标准概述蛋白质工程的原理。课标解读1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.通过与基因工程操作原理的比较，理解蛋白质工程的原理。3.查阅相关材料，知道蛋白质工程的进展和前景。

1．蛋白质工程的崛起 (1)基因工程的优势与不足 ①优势：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的

，进而表现出

。这是基因工程的实质。 ②不足：原则上基因工程只能生产

。蛋白质工程及其原理蛋白质新性状自然界中已存在的蛋白质(2)天然蛋白质的特点天然蛋白质是生物在

中形成的，它们的

符合

的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。(3)蛋白质工程的提出1983年，美国某基因公司的一名科学家提出了“

”，随即被广泛地接受和采用。长期进化过程结构和功能特定物种生存蛋白质工程2．蛋白质工程的原理概念基础蛋白质分子的

及其与

的关系手段通过

或

，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质目的获得

的蛋白质原理由预期的蛋白质功能找到相对应的

.结构规律生物功能基因修饰基因合成满足人类生产和生活需求脱氧核苷酸序列(基因)[思维激活1]蛋白质工程中直接进行操作的对象是什么？是否为蛋白质分子自身？ 提示蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或生活的需要。因此，归根到底要对基因进行改造。1．蛋白质工程的崛起 (1)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，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。 (2)蛋白质工程的目的：生产符合人们生产与生活需要并非自然界已存在的蛋白质。2．蛋白质工程的流程图：特别提醒(1)蛋白质工程最终还是回到基因工程上来，因为蛋白质的合成由基因控制，所以说蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。(2)基因工程中的目的基因一般为自然界中已存在的基因，而蛋白质工程中的目的基因不是自然界中已存在的。(3)判断蛋白质工程方法的关键是：通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。【巩巩固固1】】下列关关于于蛋蛋白白质质工工程程的的叙叙述述，，正正确确的的是是()。。A．．将将一一种种生生物物的的基基因因转转移移到到另另一一种种生生物物体体内内，，使使生生物物表表现现出出新新的的性性状状B．．干干扰扰素素是是动动物物体体内内的的一一种种蛋蛋白白质质，，可可用用于于治治疗疗病病毒毒的的感感染染和和癌癌症症C．．由由于于赖赖氨氨酸酸抑抑制制天天冬冬氨氨酸酸激激酶酶和和二二氢氢吡吡啶啶二二羧羧酸酸合合成成酶酶的的活活性性，，所所以以赖赖氨氨酸酸产产量量难难以以提提高高D．蛋蛋白质质工程程能产产生自自然界界已有有的蛋蛋白质质解析蛋白质质工程程崛起起的缘缘由是是为了了得到到完全全符合合人类类生产产和生生活需需要的的特定定的蛋蛋白质质。如如玉米米生产产过程程中将将天冬冬氨酸酸激酶酶的第第352位位的苏苏氨酸酸变成成异亮亮氨酸酸，将将二氢氢吡啶啶二羧羧酸合合成酶酶中第第104位位的天天冬酰酰胺变变成异异亮氨氨酸，，使玉玉米叶叶片和和种子子中的的游离离赖氨氨酸分分别提提高5倍和和2倍倍。答案C蛋白质质工程程进展展(1)科学家通通过对对的改造造，已已使其其成为为速效效型药药品。。(2)生物物和材材料科科学家家正积积极探探索将将蛋白白质工工程应应用于于微电电子方方面，，用蛋蛋白质质工程程方法法制成成的电电子元元件，，具有有的特点点。蛋白质质工程程的进进展和和前景景胰岛素素体积小小、耗耗电少和效效率高高蛋白质质工程程与基基因工工程比比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界没有的蛋白质一般是生产自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程；对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现特别提提醒目前蛋蛋白质质工程程成功功的例例子不不多，，主要要是因因为蛋蛋白质质发挥挥功能能必须须依赖赖于正正确的的高级级结构构，而而目前前科学学家对对大多多数蛋蛋白质质的高高级结结构的的了解解还不不够，，要设设计出出更加加符合合人类类需要要的蛋蛋白质质还需需经过过艰辛辛的探探索。。【巩固固2】】基因工程程与蛋蛋白质质工程程的区区别是是()。。A．基因工工程需对基基因进行分分子水平操操作，蛋白白质工程不不对基因进进行操作B．基因工工程合成自自然界已存存在的蛋白白质，蛋白白质工程可可以合成自自然界不存存在的蛋白白质C．基因工工程是分子子水平操作作，蛋白质质工程是细细胞水平(或性状水水平)的操操作D．基因工工程完全不不同于蛋白白质工程解析蛋白质工程程是在基因因工程基础础上延伸出出来的第二二代基因工工程，是从从分子水平平对蛋白质质进行改造造设计，然然后直接对对相应的基基因进行修修饰加工甚甚至人工进进行基因合合成，从而而对现有蛋蛋白质进行行改造，或或制造一种种新的蛋白白质，以满满足人类的的生产和生生活的需要要。而基因因工程只是是将外源基基因导入另另一生物体体内，并使使之表达，，体现人类类所需的性性状，或者者获取所需需的产品，，因此，基基因工程在在原则上只只能生产自自然界中已已存在的蛋蛋白质。答案B【例1】蛋白质工程是是指根据人人们对蛋白白质功能的的特定需求求，对蛋白白质的结构构进行分子子设计、生生产的过程程。下图是是蛋白质工工程的基本本途径，试试回答下列列有关问题题。蛋白质工程程及其原理理(1)图中中③过程的主要要依据是每每种氨基酸酸都有其对对应的________，后后者位于________分分子上，其其上的核苷苷酸序列与与基因中的的脱氧核苷苷酸序列之之间存在着着________关系。(2)通过过③过程获得的的脱氧核苷苷酸序列不不是完整的的基因，要要使这一序序列能够表表达、发挥挥作用，还还必须在序序列的上、、下游加上上________和________，在这这个过程中中需要________酶的的参与。(3)完成成④过程需要涉涉及________技术。。思维导图：：深度剖析(1)由氨氨基酸可推推知mRNA中碱基基序列，进进而能推知知相应基因因中的核苷苷酸序列；；(2)经经③过程获得的的脱氧核苷苷酸序列并并非完整的的基因，它它还必需加加入启动子子、终止子子等；(3)完成④过程需基因因工程技术术，从而实实现改造的的目的基因因的表达。。答案(1)密码子信使使RNA碱碱基互补补配对(2)启动动子终止止子DNA连接(3)基基因工程【例2】下列不属于蛋蛋白质工程程成果的是是()。。A．改造酶酶的结构，，提高酶的的热稳定性性B．生产出出鼠—人嵌嵌合抗体C．将tPA分子中中的天门冬冬酰胺替换换为谷氨酰酰胺D．将人的的胰岛素基基因整合到到大肠杆菌菌体内生产产胰岛素蛋白质工程程的应用思维导图：：深度剖析将人的胰岛岛素基因整整合到大肠肠杆菌体内内生产胰岛岛素属于基基因工程的的成果。答案D归纳提升蛋白质工程程是在基因因水平上改改造蛋白质质，而不是是直接改造造蛋白质的的原因分析析：(1)任何何一种天然然蛋白质都都是由基因因编码的，，改造了基基因即对蛋蛋白质进行行了改造，，而且改造造过的基因因可以遗传传下去。如如果对蛋白白质直接改改造，即