高中生物 第4章第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的崛起課件 蘇教版選修3

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1、第第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的崛起節(jié)蛋白質(zhì)工程的崛起課前預(yù)習(xí)學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案課堂互動探究課堂互動探究課標(biāo)領(lǐng)航課標(biāo)領(lǐng)航知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練第第 節(jié)節(jié)蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起41.簡述蛋白質(zhì)工程的誕生過程簡述蛋白質(zhì)工程的誕生過程2簡述蛋白質(zhì)工程的研究和應(yīng)用簡述蛋白質(zhì)工程的研究和應(yīng)用【重點重點】蛋白質(zhì)工程的研究和應(yīng)用蛋白質(zhì)工程的研究和應(yīng)用【難點難點】蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用情景導(dǎo)引情景導(dǎo)引美國科學(xué)家經(jīng)過多年美國科學(xué)家經(jīng)過多年的努力，現(xiàn)已成功合的努力，現(xiàn)已成功合成了一種以前必須從南極魚類體中提成了一種以前必須從南極魚類體中提取的抗凍蛋白質(zhì)。紐約州立大學(xué)的羅取的抗凍蛋白質(zhì)。紐約州立大學(xué)的羅伯特

2、教授說，這一技術(shù)的突破可使人伯特教授說，這一技術(shù)的突破可使人們大量生產(chǎn)抗凍蛋白，用于儲存大量們大量生產(chǎn)抗凍蛋白，用于儲存大量新鮮的動植物和人類的組織細(xì)胞，防新鮮的動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)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)。此外，抗凍蛋白還可胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，抗凍蛋白還可以用于提高混凝土的抗霜性和預(yù)防冷以用于提高混凝土的抗霜性和預(yù)防冷凍食物變黏等。由此可知，蛋白質(zhì)與凍食物變黏等。由此可知，蛋白質(zhì)與人類的生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展密人類的生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)。切相關(guān)。課前預(yù)習(xí)學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、蛋白質(zhì)工程的誕生一、蛋白質(zhì)工程的誕生1蛋白質(zhì)工程

3、：根據(jù)蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)工程：根據(jù)蛋白質(zhì)的_與與_以及結(jié)構(gòu)與功能之間以及結(jié)構(gòu)與功能之間的相互關(guān)系，利用的相互關(guān)系，利用_的手段的手段,按按照人類自身的需要照人類自身的需要,_地改造天然地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造新的、自然界不存的蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造新的、自然界不存在的、具有在的、具有_的蛋白質(zhì)分子。的蛋白質(zhì)分子。精細(xì)結(jié)精細(xì)結(jié)構(gòu)構(gòu)生物活性生物活性基因工程基因工程定向定向優(yōu)良特性優(yōu)良特性2改造和設(shè)計蛋白質(zhì)的方法改造和設(shè)計蛋白質(zhì)的方法(1) _。(2)采用采用_的手段，設(shè)計合成的手段，設(shè)計合成符合人們要求的蛋白質(zhì)。符合人們要求的蛋白質(zhì)。多肽合成法多肽合成法基因工程基因工程二、蛋白質(zhì)工程的研究和應(yīng)用二、蛋白

4、質(zhì)工程的研究和應(yīng)用1研究內(nèi)容研究內(nèi)容(1)通過通過_技術(shù)分析蛋白質(zhì)的技術(shù)分析蛋白質(zhì)的DNA編碼序列。編碼序列。(2)蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的_。(3)測定蛋白質(zhì)的測定蛋白質(zhì)的_并分析其結(jié)并分析其結(jié)構(gòu)和功能。構(gòu)和功能?；蚬こ袒蚬こ谭蛛x與提純分離與提純序列序列(4)對編碼蛋白質(zhì)的對編碼蛋白質(zhì)的DNA進(jìn)行定點突變進(jìn)行定點突變改造。改造。2應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例(1)工業(yè)：改造工業(yè)：改造_，使其適，使其適應(yīng)特殊的工業(yè)過程。應(yīng)特殊的工業(yè)過程。天然生物酶天然生物酶(2)農(nóng)業(yè)：改造農(nóng)業(yè)：改造_，使其，使其固定固定CO2能力提高，減少能力提高，減少_，提高光合作用的效率。提高光合作用的效率。(3)環(huán)保：改造環(huán)保：改造_

5、，轉(zhuǎn)移到，轉(zhuǎn)移到微生物或植物中，加強吸附重金屬的微生物或植物中，加強吸附重金屬的能力，保護(hù)環(huán)境。能力，保護(hù)環(huán)境。RuBP羧化酶羧化酶光呼吸光呼吸金屬硫蛋白金屬硫蛋白思考感悟思考感悟酵母菌的丙糖磷酸異構(gòu)酶上有兩個天酵母菌的丙糖磷酸異構(gòu)酶上有兩個天門冬酰胺，在分別轉(zhuǎn)變?yōu)樘K氨酸和異門冬酰胺，在分別轉(zhuǎn)變?yōu)樘K氨酸和異亮氨酸后，酶的熱穩(wěn)定性提高了將近亮氨酸后，酶的熱穩(wěn)定性提高了將近50%，是我們教材中介紹的一重要蛋，是我們教材中介紹的一重要蛋白質(zhì)工程成果。試想，在用蘇氨酸和白質(zhì)工程成果。試想，在用蘇氨酸和異亮氨酸代換丙糖磷酸異構(gòu)酶中的兩異亮氨酸代換丙糖磷酸異構(gòu)酶中的兩個天門冬酰胺之前，要做的最重要的個天門

6、冬酰胺之前，要做的最重要的工作是什么？工作是什么？提示：提示：因為蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順因為蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序，從根本上講是由相應(yīng)基因中的堿序，從根本上講是由相應(yīng)基因中的堿基順序所決定的，故在氨基酸替換之基順序所決定的，故在氨基酸替換之前，要做的最重要的工作就是根據(jù)蘇前，要做的最重要的工作就是根據(jù)蘇氨酸和異亮氨酸的密碼子，對丙糖磷氨酸和異亮氨酸的密碼子，對丙糖磷酸異構(gòu)酶的基因進(jìn)行再設(shè)計和改造。酸異構(gòu)酶的基因進(jìn)行再設(shè)計和改造。課堂互動探究課堂互動探究基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序要點要點比較項目比較項目基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程操作對象操作對象基因基因基因基因操作水

7、平操作水平DNA分分子子水平水平DNA分子水平分子水平比較比較項目項目基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基本基本過程過程獲取目的基獲取目的基因因構(gòu)建基構(gòu)建基因表達(dá)載體因表達(dá)載體將目的基將目的基因?qū)胧荏w因?qū)胧荏w細(xì)胞細(xì)胞目的目的基因的檢測基因的檢測與鑒定與鑒定確定蛋白質(zhì)的功能確定蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)應(yīng)有的高蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)應(yīng)蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)具備的折疊狀態(tài)蛋白質(zhì)應(yīng)有的氨基蛋白質(zhì)應(yīng)有的氨基酸序列酸序列應(yīng)有的堿應(yīng)有的堿基序列基序列合成合成DNA表達(dá)出蛋白表達(dá)出蛋白質(zhì)質(zhì)比比較較項項目目基因工程基因工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程實質(zhì)實質(zhì)定向改造生物的遺定向改造生物的遺傳特性，以獲得人傳特

8、性，以獲得人類需要的生物類型類需要的生物類型或生物產(chǎn)品或生物產(chǎn)品定向改造或定向改造或生產(chǎn)人類所生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)需蛋白質(zhì)結(jié)果結(jié)果生產(chǎn)人類需要的基生產(chǎn)人類需要的基因產(chǎn)物因產(chǎn)物(自然界已有自然界已有的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì))可以生產(chǎn)自可以生產(chǎn)自然界沒有的、然界沒有的、不存在的新不存在的新蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的【特別提醒特別提醒】蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是通過改造基因進(jìn)而創(chuàng)造出自然界不存通過改造基因進(jìn)而創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)，所以被形象地稱為第二在的蛋白質(zhì)，所以被形象地稱為第二代基因工程。代基因工程。 下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，下列關(guān)于

9、蛋白質(zhì)工程的說法，錯誤的是錯誤的是()A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)子的結(jié)構(gòu)C蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不存在蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不存在的新型蛋白質(zhì)分子的新型蛋白質(zhì)分子D蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程又稱為第二代基因工程【思路點撥思路點撥】題眼：基因工程是蛋題眼：基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵性技術(shù)。白質(zhì)工程的關(guān)鍵性技術(shù)。【解析解析

10、】蛋白質(zhì)工程被稱為第二代蛋白質(zhì)工程被稱為第二代基因工程，是對基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的基因工程，是對基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的改造，從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)，并非是改造，從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)，并非是對蛋白質(zhì)直接改造，直接改造后不能對蛋白質(zhì)直接改造，直接改造后不能夠遺傳，也不能大量生產(chǎn)。夠遺傳，也不能大量生產(chǎn)。【嘗試解答嘗試解答】B跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練豬的胰島素用于降低人體血糖濃度效豬的胰島素用于降低人體血糖濃度效果不明顯，原因是豬的胰島素分子中果不明顯，原因是豬的胰島素分子中有一個氨基酸與人的不同。為了使豬有一個氨基酸與人的不同。為了使豬的胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋的胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋白質(zhì)工程中的蛋白質(zhì)分

11、子設(shè)計的最佳白質(zhì)工程中的蛋白質(zhì)分子設(shè)計的最佳方案是方案是()A對豬的胰島素進(jìn)行一個不同氨基對豬的胰島素進(jìn)行一個不同氨基酸的替換酸的替換B將豬的胰島素和人的胰島素進(jìn)行將豬的胰島素和人的胰島素進(jìn)行拼接組成新的胰島素拼接組成新的胰島素C將豬的人的胰島素混合在一起治將豬的人的胰島素混合在一起治療糖尿病療糖尿病D根據(jù)人的胰島素設(shè)計制造一種全根據(jù)人的胰島素設(shè)計制造一種全新的胰島素新的胰島素解析：選解析：選A。因為豬的胰島素分子中。因為豬的胰島素分子中只有一個氨基酸與人的胰島素不同，只有一個氨基酸與人的胰島素不同，所以用蛋白質(zhì)工程中的蛋白質(zhì)分子設(shè)所以用蛋白質(zhì)工程中的蛋白質(zhì)分子設(shè)計，只需替換這一個不同的氨基酸即計，只需替換這一個不同的氨基酸即可。雖然根據(jù)人的胰島素分子的結(jié)構(gòu)可。雖然根據(jù)人的胰島素分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計一種全新的胰島素也可以用于臨設(shè)計一種全新的胰島素也可以用于臨床治療床治療,但分子設(shè)計和胰島素的生產(chǎn)方但分子設(shè)計和胰島素的生產(chǎn)方面存在很多困難面存在很多困難,所以不是最佳方案。所以不是最佳方案。知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練本部分內(nèi)容講解結(jié)束本部分內(nèi)容講解結(jié)束點此進(jìn)入課件目錄點此進(jìn)入課件目錄按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放謝謝使用謝謝使用