高中生物 第1章 第3节 蛋白质工程同步备课课件 苏教版选修3.ppt

教师用书独具演示 课标要求简述蛋白质工程 课标解读1 简述蛋白质工程的概念和原理 2 说明蛋白质工程和基因工程的区别与联系 3 举例说明蛋白质工程的应用和发展 教学地位蛋白质工程是基因工程的延伸 又称为第二代基因工程 是按照人们的需要 利用基因工程的原理对蛋白质进行改造 目前蛋白质工程还有许多理论和技术问题等待解决 成功的实例还不多 但发展前景广阔 在高考中考到的次数还不多 常在考查基因工程的非选择题中有一问涉及蛋白质工程 教法指导1 结合过程图 让学生理解蛋白质工程的基本原理 2 结合具体的应用实例 让学生理解蛋白质工程的应用 新课导入建议玉米的营养价值不如小麦 原因是玉米中必需氨基酸赖氨酸的含量比较低 玉米中赖氨酸含量低的原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶 天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受到赖氨酸浓度的影响较大 当赖氨酸浓度达到一定量时 会抑制两种酶的活性 所以玉米中赖氨酸的含量很难提高 如果我们将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变成异亮氨酸 将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸 就可以使玉米种子中的赖氨酸含量提高2倍 那么怎样对这两种酶进行改造呢 这就要依靠蛋白质工程 教学流程设计 演示结束 蛋白质工程的概念和原理 基因定点诱变 基因 定向改造 x射线晶体衍射法 dna和蛋白质测序技术 空间结构 基因 氨基酸的性质和特点 蛋白质分子 肽段 基因工程 蛋白质分子 氨基酸残基 纯化 生物学 化学 蛋白质工程的应用 基因水平 减少 谷氨酰胺 延长 提示 是基因的结构 2 利用蛋白质工程可以让大肠杆菌生产人的胰岛素 提示 利用的是基因工程 3 蛋白质工程就是利用蛋白酶对蛋白质进行改造 提示 蛋白质工程是对控制蛋白质合成的基因进行改造 4 蛋白质工程能够生产出新的蛋白质 蛋白质工程的原理和方法 问题导思 蛋白质工程改造蛋白质的原理是什么 蛋白质工程改造蛋白质的方法有哪些 1 蛋白质工程兴起的缘由基因工程原则上只能生产自然界中已存在的天然蛋白质 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生产和生活的需要 因此在基因工程的基础上产生了蛋白质工程来定向改造天然蛋白质 甚至创造出自然界不存在的蛋白质 2 实施前提 通过物理化学与生物化学等技术手段了解蛋白质结构与功能的关系 3 改造的对象 蛋白质 4 改造的手段 借助计算机辅助设计 基因定点诱变和重组dna技术改造基因 5 改造的目的 定向改造天然蛋白质 甚至创造出自然界不存在的蛋白质 5 关键技术 蛋白质工程一般先创造出适合人类需求的新基因 然后使其表达出具有特定结构和功能的蛋白质 所以基因工程是其关键技术 7 蛋白质工程别名 第二代基因工程 8 蛋白质改造的方法 1 对已知空间结构的蛋白质的改造 根据蛋白质被改造的多少 可分为 大改 中改 和 小改 大改 根据氨基酸的性质和特点 设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质 使之具有特定的氨基酸序列 空间结构和预期功能 中改 指在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域 小改 通过基因工程中的定点诱变技术 有目的地改造蛋白质分子中某活性部位的一个或几个氨基酸残基 以改善蛋白质的性质和功能 核心技术是基因工程中的定点诱变技术 其中pcr技术是常用的方法之一 2 对空间结构不清楚的蛋白质的改造 方法 采用非定点诱变的方法来改造蛋白质 缺点 缺乏像定点诱变那样的目的性和针对性 优点 突变位点多 有时会产生意想不到的改造效果 9 对定点诱变技术的理解 审题导析 通过蛋白质工程改造基因后 可以遗传 使后代都能产生新的蛋白质 精讲精析 蛋白质功能与其高级结构密切相关 因蛋白质高级结构非常复杂 所以直接对蛋白质进行改造非常困难 而蛋白质是由基因控制合成的 对基因进行操作却容易得多 另外 通过改造基因对蛋白质的修改可以遗传 如对蛋白质直接改造 即使成功也不能遗传 答案 c 蛋白质工程和基因工程的比较 问题导思 蛋白质工程与基因工程有哪些区别和联系 其实质分别是什么 蛋白质工程与基因工程的操作程序分别有哪些 1 蛋白质工程与基因工程的不同点 2 相同点 都属于分子水平的操作 蛋白质工程的本质是通过改造基因进而创造出自然界不存在的蛋白质 所以被形象地称为第二代基因工程 1 构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键 图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 2 通过dna合成形成的新基因应与 结合后转移到 中才能得到准确表达 3 若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素 需用到的生物工程有 和发酵工程 4 图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么 精讲精析 1 蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质结构进行分子设计 因此 图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能 即速效胰岛素 2 合成的目的基因应与载体构建基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达 3 利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质 需对原有的胰岛素进行改造 根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列 人工合成新的胰岛素基因 形成目的基因 改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物 并且在生产过程中要借助工程菌 所以还需要进行发酵 4 由新的蛋白质模型到构建新的基因 其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列 推测出基因中的脱氧核苷酸序列 然后用dna合成仪直接合成出新的基因 答案 1 蛋白质的预期功能 2 载体大肠杆菌等受体细胞 3 蛋白质工程基因工程 4 根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列 推测出其基因中的脱氧核苷酸序列 然后利用dna合成仪来合成出新的胰岛素基因 结论语句1 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 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以遗传下去 3 只能生产出自然界中已存在的蛋白质种类是基因工程的 缺点 能够生产出自然界中不存在的蛋白质种类则是蛋白质工程的 优点 4 蛋白质工程中不对蛋白质进行直接改造的原因是对基因进行改造比对蛋白质直接改造容易操作 难度小得多 1 蛋白质工程的目标是 a 通过对基因进行诱变 产生新的蛋白质b 通过基因重组 合成生物体本来没有的蛋白质c 根据人们对蛋白质功能的特定需求 改造或制造蛋白质d 生产大量的蛋白质 解析 蛋白质工程是指为了满足人类的生产和生活的需要 以蛋白质分子的结构规律和生物功能为基础 通过对基因修饰或合成新的基因 对现有的蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质 答案 c 2 蛋白质工程中需要进行操作的直接对象是 a 氨基酸结构b 蛋白质空间结构c 肽链结构d 基因结构 解析 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 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 以满足人类的生产和生活的需求 蛋白质工程目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质结构进行分子设计 但因为基因决定蛋白质 因此对蛋白质的结构进行设计改造 最终还需按要求对相应的基因进行修饰加工和改造 使之能控制合成人类需要的蛋白质 答案 d 3 蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时 主要包括哪几种 进行少数氨基酸的替换 对不同来源的蛋白质的拼接 从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 直接改变蛋白质的空间结构a b c d 解析 蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时 不能直接改变蛋白质的空间结构 但是能进行少数氨基酸的替换 能对不同来源的蛋白质进行拼接 能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 答案 b 4 2013 连云港高二检测 关于蛋白质工程的说法 错误的是 a 蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构 使之更加符合人类需要b 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质直接进行操作 定向改变分子的结构c 蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质d 蛋白质工程与基因工程密不可分 又称为第二代基因工程 解析 蛋白质工程被称为第二代基因工程 是对基因结构进行相应的改造 从而产生新的蛋白质 并非是对蛋白质直接改造 直接改造后不能够遗传 也不能大量生产 答案 b 5 下图为蛋白质的定点诱变技术的部分过程图