人教版高中生物选修3精品课件:专题 1.4蛋白质工程的崛起
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1、1.4 蛋白质工程的崛起,专题1 基因工程,1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 2.结合教材图129,简述蛋白质工程的基本原理及蛋白质工程的进展和前景。,目标导航,重难点击,蛋白质工程的基本原理。,方式一:人类可以创造出自然界不存在的蛋白质吗?答案是肯定的。例如:科学家已生产出一种以前必须从南极鱼类身体中提取的抗冻蛋白质。这一技术可用于储存大量新鲜的动植物和人类的组织细胞,防止形成冰晶,破坏脆弱的细胞膜和细胞的内部结构。你想了解这方面的知识吗?请跟着我一起学习:蛋白质工程的崛起。,课堂导入,方式二:基因工程的诞生,为克服远缘杂交的障碍问题,带来了新的希望,并取得了丰硕成果:大肠杆菌为人类生产出
2、了胰岛素,牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物,烟草植物体内含有了某种药物蛋白,至此,人们也只是实现了自然界现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了,生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的,它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。 于是要对现有蛋白质进行改造,制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索,蛋白质工程应运而生了。,一、蛋白质工程崛起的缘由,二、蛋白质工程的基本原理、进展和前景,内容索引,对点训练 当堂检测 自查自纠,一、蛋白质工程崛起的缘由,1.基因工程的实质 将一种生物的 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
3、质,进而表现出新的性状。 2.蛋白质工程 (1)崛起缘由 基因工程在原则上只能生产 的蛋白质。 天然蛋白质的 符合特定 的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。,基因,知识梳理,答案,自然界已存在,结构和功能,物种生存,体外很难保存 体外70 下可以保存半年,(2)实例,丝氨酸,答案,提高玉米赖氨酸含量,(改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍),苏氨酸,天冬酰胺,1.基因工程的优势与不足分别是什么?,答案 (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蛋白质,进而表现出新性状。这是基因工程的实质。 (2)不足:原则上基因工程只能生产自然界中
4、已存在的蛋白质。,答案,合作探究,2.蛋白质工程的实例: (1)经改造的干扰素基因合成的干扰素和原来的相比,在结构和功能上有什么改变?,答案 经改造的干扰素,其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,结果大大提高该干扰素在体外储存的稳定性。,(2)可以通过哪些途径提高玉米中的赖氨酸含量?,答案 可以将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米,可以改变赖氨酸合成途径中关键酶的活性。,答案,(3)为什么改变一个氨基酸就可以改变蛋白质的稳定性甚至某种蛋白质的活性?,答案 蛋白质的结构是由其氨基酸组成决定的,个别氨基酸的改变就会导致其结构的改变,从而影响到其性质和功能。,答案,活学活用,1.判断正误 (1)基因工程
5、能生产自然界中不存在的蛋白质( ) (2)蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要( ) (3)蛋白质工程可以直接改造蛋白质,也可以制造出新的蛋白质( ) (4)为延长干扰素保存时间,需要替换氨基酸;为提高玉米中赖氨酸含量,需要在蛋白质中加入赖氨酸( ),答案,2.将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞,可以提高玉米中的赖氨酸含量;更换赖氨酸形成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸,使两种酶的活性提高,也可以提高玉米中的赖氨酸含量。以上两种技术分别属于( ) A.基因工程、基因工程 B.蛋白质工程、蛋白质工程 C.基因工程、蛋白
6、质工程 D.蛋白质工程、基因工程,解析答案,解析 富含赖氨酸的蛋白质是自然界中已有的蛋白质,基因工程只是把该蛋白质基因转入玉米细胞,并使之合成该蛋白质;更换赖氨酸合成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸,是对自然界中已有的蛋白质进行改造,属于蛋白质工程。 答案 C,上述两种提高玉米中赖氨酸含量的技术的实质相同吗?为什么? _。,不相同。蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质,基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物体内,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,一题多变,答案,返回,二、蛋白质工程的基本原理、进展和前景,1.蛋白质工程的基本原
7、理,结构规律,知识梳理,答案,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),答案,特定需求,蛋白质,氨基酸序列,推测应有的,2.蛋白质工程的进展和前景 (1)进展 医药方面:科学家通过对 的改造,已使其成为速效型药品。 电子方面:生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面,用蛋白质工程方法制成的电子元件,具有 、 和_ 的特点。 (2)前景和存在的问题:蛋白质工程前景是诱人的,但难度却很大,尤其是目前科学家对大多数 的了解还很不够。,胰岛素,答案,体积小,耗电少,效率高,蛋白质的高级结构,1.蛋白质工程为什么需直接改造基因,而不直接改造蛋白质?,答案
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