人教版选修3专题一第四节蛋白质工程的崛起(共18张)

1、思考：如果想让某一个生物的性状思考：如果想让某一个生物的性状在另外一个生物的身上表达，常用在另外一个生物的身上表达，常用的方法有哪些？的方法有哪些？1、在种内可以用什么方法？、在种内可以用什么方法？ 杂交育种杂交育种 2、在种间可以用什么方法？、在种间可以用什么方法？基因工程育种基因工程育种 一、蛋白质工程崛起的缘由1 1基因工程的局限性：基因工程的局限性：a、基因工程在原则上只能生产自然基因工程在原则上只能生产自然 界已存在的蛋白质界已存在的蛋白质b、天然蛋白质不一定完全符合人类、天然蛋白质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蛋白质工程的目的：蛋白质工程的目的：生产符合

2、人们生活需要的并生产符合人们生活需要的并非自然界非自然界已存在已存在的蛋白质的蛋白质例如：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（352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（104位的天冬酰胺）位的天冬酰胺）改造改造改造改造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二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提高数倍玉米中赖氨酸含量可提高数倍二、蛋白质工程的基本

3、原理1 1、蛋白质工程的目标：、蛋白质工程的目标： 根据人们对蛋白质根据人们对蛋白质功能功能的特定需求，对蛋白的特定需求，对蛋白质的质的分子结构分子结构进行进行分子设计分子设计。 对天然蛋白质进行改造，你认为应对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对该直接对蛋白质分子蛋白质分子进行操作，还是通进行操作，还是通过对过对基因基因的操作来实现？为什么？的操作来实现？为什么？答：蛋白质的功能是答：蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出新的蛋决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造白质，就要改造DNA，需要通过对基因的操作来实现。二、蛋白质工程的基本原理2 2蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念3 3前提：

4、前提：实质：实质：目的：目的：了解蛋白质的结构和功能了解蛋白质的结构和功能改造基因（基因修饰或基因合成改造基因（基因修饰或基因合成）定向改造或制造蛋白质定向改造或制造蛋白质 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的出来的第二代基因工程第二代基因工程。4、蛋白质工程流程、蛋白质工程流程: 蛋白质的功能是蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造改造DNA，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。 从预期的蛋白质功能出发从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构

5、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应的脱氧核苷酸序列（基因）找到相应的脱氧核苷酸序列（基因）三、蛋白质工程的进展与前景 1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着的，它是随着分子生物学分子生物学、晶体学晶体学以及以及计算计算机技术机技术的发展而诞生的，与的发展而诞生的，与基因组学基因组学、蛋白蛋白质组学质组学、生物信息学生物信息学的发展等因素有关的发展等因素有关 2 2、现状：成功的例子不多，、现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，

6、而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少解很少。 你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？酶工程与蛋白质工程有什么区别？ 酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学酶工程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。概括地说，酶工程是由酶制剂的生面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品产和应用两方面组成的。酶工程的应用

7、主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。工业、轻工业以及医药工业中。 通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，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，酶工程的重来确定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的合理充分利用，而蛋白质工程的重点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白质分子的改造。当然，随着蛋白则在于对已存在的蛋白质分子的改造。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

8、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。成为蛋白质工程的一部分。 1、 蛋白质工程中直接需要进行操作的对蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）象是（） 氨基酸结构氨基酸结构 B蛋白质空间结构蛋白质空间结构 C肽链结构肽链结构 D基因结构基因结构 练习：练习： 2、 下列关于蛋白质工程的说法错误的是（下列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，蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要使之更加符合人类的需要 B蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结

9、构直接进行操作，定向改变分子的结构 C蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过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的新型蛋白质分子 D蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称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为第二代基因工程 3 3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、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造改造 D D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质、蛋白质工程只能

10、生产天然的蛋白质 4 4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（） 蛋白质分子结构设计蛋白质分子结构设计DNA合成预期蛋合成预期蛋白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸白质功能根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列序列 A B C D 5 5蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）质是（） A氨基酸种类增多氨基酸种类增多 B氨基酸种类减少氨基酸种类减少 C仍为天然存在蛋白质仍为天然存在蛋白质 D可合成天然不存在蛋白质可合成天然不存在蛋白质1、你知道人类蛋白质组计划吗？它

11、与蛋白质工程有、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？什么关系？我国科学家承担了什么任务？旁栏思考题旁栏思考题人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然领域一项人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然领域一项重大的科学命题。重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。2003年，年，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的执行的“人类肝脏蛋白质组计划人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美

12、国科学家牵头的；另一项是以美国科学家牵头的“人类人类血将蛋白质组计划血将蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔重大国际科研协作计划，总部设在北京。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白研协作计划，总部设在北京。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学质，为重大肝病预防、诊

13、断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。基础。随后，相继启动了由德国、瑞士、英国、加拿大和日本等国牵头的随后，相继启动了由德国、瑞士、英国、加拿大和日本等国牵头的各类蛋白质组计划。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工各类蛋白质组计划。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。程的有力推动和理论支持。2、对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对、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蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？来实现？答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然

14、蛋白质改造，主要原因如下造，主要原因如下（1）、任何一种天然蛋白质都是由基）、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，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）、对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易）、对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。操作，难度要小得多。2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基、确定目的基因

15、的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（因（DNA）？）？可以通过人工合成的方法获取或从基因文库中获取可以通过人工合成的方法获取或从基因文库中获取 讨论：讨论：异想天开：异想天开： 能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？理论讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌理论讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。