《高中生物 精讲优练课型 专题1 基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起同课异构课件 新人教版选修3.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 精讲优练课型 专题1 基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起同课异构课件 新人教版选修3.ppt（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.4蛋白质工程的崛起学学习习目目标标1.1.举举例例说说明蛋白明蛋白质质工程崛起的工程崛起的理由。理由。2.2.理解蛋白理解蛋白质质工程的原理和流工程的原理和流程。程。3.3.简简述蛋白述蛋白质质工程的工程的应应用。用。一、蛋白一、蛋白质质工程崛起的工程崛起的缘缘由由1.1.基因工程的基因工程的实质实质：将一种生物的基因：将一种生物的基因转转移到移到_，后者可以，后者可以产产生它本不能生它本不能产产生的生的_，进进而表而表现现出出_。另一种生物体另一种生物体内内蛋白蛋白质质新的性状新的性状2.2.蛋白质工程的崛起：蛋白质工程的崛起：(1)(1)理论和技术条件：理论和技术条件：_、晶体学以及计
2、算机技术、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。的迅猛发展。(2)(2)基因工程存在不足：原则上只能生产自然界基因工程存在不足：原则上只能生产自然界_的蛋的蛋白质。白质。(3)(3)天然蛋白质存在不足：天然蛋白质的天然蛋白质存在不足：天然蛋白质的_符合特符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合定物种生存的需要，却不一定完全符合_的的需要。需要。分子生物学分子生物学已存在已存在结构和功能结构和功能人类生产和生活人类生产和生活(4)(4)实实例。例。延延长长干干扰扰素保存素保存时间时间：体外很体外很难难保存保存 体外可以保存体外可以保存_提高玉米提高玉米赖赖氨酸含量：改造后玉米叶片和种子中的游离氨酸含量
3、：改造后玉米叶片和种子中的游离赖赖氨酸分氨酸分别别提高提高_。改造改造半年半年5 5倍和倍和2 2倍倍二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理概念概念基基础础蛋白蛋白质质分子的分子的结结构构规规律及其与生物功能的律及其与生物功能的关系关系手段手段通通过过_或基因合成，或基因合成，对对_进进行改造，或制造一种行改造，或制造一种_目的目的获获得得满满足人足人类类生生产产和生活需求的蛋白和生活需求的蛋白质质原理原理由由预预期的蛋白期的蛋白质质找到相找到相对应对应的的_流程流程预预期蛋白期蛋白质质功能功能设计预设计预期的期的_推推测应测应有的有的_找到相找到相对应对应的的_基因修基因修饰饰现现
4、有蛋白有蛋白质质新的蛋白新的蛋白质质脱氧核苷酸脱氧核苷酸序列序列( (基因基因) )蛋白蛋白质结质结构构氨基酸序列氨基酸序列脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列( (基因基因) )三、蛋白三、蛋白质质工程的工程的进进展和前景展和前景1.1.前景前景诱诱人：人：用蛋白用蛋白质质工程方法制成的工程方法制成的电电子元件，具有子元件，具有_、_和和_的特点。的特点。2.2.难难度很大：度很大：主要是因主要是因为为目前科学家目前科学家对对大多数蛋白大多数蛋白质质的的_的了解的了解还还很不很不够够。体体积积小小耗耗电电少少效率高效率高高高级结级结构构【微点拨】【微点拨】1.“1.“催生催生”了蛋白了蛋白质质工程的
5、原因是什么？工程的原因是什么？提示：提示：天然蛋白质不能满足人类生产和生活的需要。天然蛋白质不能满足人类生产和生活的需要。2.2.为为什么什么说说基因工程原基因工程原则则上只能生上只能生产产自然界已存在的蛋白自然界已存在的蛋白质质？提示：提示：基因工程中转移的基因是自然界已有的基因，其只能控基因工程中转移的基因是自然界已有的基因，其只能控制合成自然界已有的蛋白质。制合成自然界已有的蛋白质。3.3.蛋白蛋白质质工程的直接操作工程的直接操作对对象是什么？操作手段有哪些？象是什么？操作手段有哪些？提示：提示：基因。基因修饰和基因合成。基因。基因修饰和基因合成。4.4.为为什么什么说说蛋白蛋白质质工程
6、是第二代基因工程？工程是第二代基因工程？提示：提示：蛋白质工程离不开基因工程，改造基因后，要通过基因蛋白质工程离不开基因工程，改造基因后，要通过基因工程生产人类需要的蛋白质。工程生产人类需要的蛋白质。5.5.蛋白蛋白质质工程的目工程的目标标是什么？是什么？提示：提示：依据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进依据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。行分子设计。1.1.蛋白蛋白质质工程制造的蛋白工程制造的蛋白质质是是( () )A.A.天然蛋白天然蛋白质质 B.B.稀有蛋白稀有蛋白质质C.C.自然界中不存在的蛋白自然界中不存在的蛋白质质 D.D.肌肉蛋白肌肉蛋白【解析】
7、【解析】选选C C。蛋白质工程生产的是自然界中不存在的蛋白质，。蛋白质工程生产的是自然界中不存在的蛋白质，A A、B B、D D项所述都是自然界中已存在的蛋白质。项所述都是自然界中已存在的蛋白质。2.2.蛋白蛋白质质工程的工程的实质实质是是( () )A.A.改造基因改造基因结结构构B.B.改造蛋白改造蛋白质结质结构构C.C.改改变肽链结变肽链结构构D.D.改改变变氨基酸氨基酸结结构构【解析】【解析】选选A A。蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现。蛋白质工程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，其实质就是改造有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，其实质就
8、是改造基因结构。基因结构。3.3.下列下列对对物物质质的改造不属于蛋白的改造不属于蛋白质质工程范畴的是工程范畴的是( () )A.A.胰胰岛岛素改造素改造 B.B.抗体改造抗体改造C.C.限制限制酶酶的改造的改造 D.D.性激素改造性激素改造【解析】【解析】选选D D。蛋白质工程改造的是蛋白质，而性激素属于脂。蛋白质工程改造的是蛋白质，而性激素属于脂质。质。4.4.干干扰扰素素经过经过改造可改造可长长期保存，从蛋白期保存，从蛋白质质水平上水平上应应改改变变的是的是( () )A.A.基因基因B.B.精氨酸精氨酸C.C.谷氨酸谷氨酸D.D.半胱氨酸半胱氨酸【解析】【解析】选选D D。干扰素是一种
9、蛋白质，如果将其分子上的一个。干扰素是一种蛋白质，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，在半胱氨酸变成丝氨酸，在-70-70条件下，可保存半年。条件下，可保存半年。5.5.下列关于蛋白下列关于蛋白质质工程的工程的说说法，法，错误错误的是的是( () )A.A.蛋白蛋白质质工程能定向改造蛋白工程能定向改造蛋白质质分子的分子的结结构，使之更加符合人构，使之更加符合人类类需要需要B.B.蛋白蛋白质质工程是在分子水平上工程是在分子水平上对对蛋白蛋白质质分子直接分子直接进进行操作，定行操作，定向改向改变变分子的分子的结结构构C.C.蛋白蛋白质质工程能工程能产产生自然界中不曾存在的新型蛋白生自然界中不曾
10、存在的新型蛋白质质分子分子D.D.蛋白蛋白质质工程与基因工程密不可分，又称工程与基因工程密不可分，又称为为第二代基因工程第二代基因工程【解析】【解析】选选B B。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因的结构来完成，这构进行设计改造，最终还必须通过改造基因的结构来完成，这种操作既简单，又能够遗传；而不是直接对蛋白质分子进行操种操作既简单，又能够遗传；而不是直接对蛋白质分子进行操作。作。6.6.以下蛋白以下蛋白质质工程中目前已成功的是工程中目前已成功的是( () )A.A.对对胰胰岛岛素素进进行改造，生行改造，生产产
11、速效型速效型药药品品B.B.蛋白蛋白质质工程工程应应用于微用于微电电子方面子方面C.C.用蛋白用蛋白质质工程生工程生产产高高产赖产赖氨酸玉米氨酸玉米D.D.生生产产生物体外耐保存的干生物体外耐保存的干扰扰素素【解析】【解析】选选A A。蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功。蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，的例子不多，A A项所述已经成功。项所述已经成功。7.7.下列关于蛋白下列关于蛋白质质工程工程应应用的叙述不正确的是用的叙述不正确的是( () )A.A.蛋白蛋白质质工程可以改造工程可以改造酶酶的的结结构，提高构，提高酶酶的的热稳热稳定性定性B.B.通通过过蛋白蛋白质质
12、工程可以改工程可以改变变蛋白蛋白质质的活性的活性C.C.利用蛋白利用蛋白质质工程可以在大工程可以在大肠肠杆菌杆菌细细胞中得到人的胰胞中得到人的胰岛岛素素D.D.蛋白蛋白质质工程可以工程可以对对胰胰岛岛素素进进行改造和修行改造和修饰饰，合成速效型胰，合成速效型胰岛岛素制素制剂剂【解析】【解析】选选C C。蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子的结。蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子的结构，来改造基因，进而控制合成新的蛋白质或改变自然界中的构，来改造基因，进而控制合成新的蛋白质或改变自然界中的蛋白质，而在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便可蛋白质，而在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便
13、可达到。达到。蛋白质工程蛋白质工程1.1.蛋白质工程的操作流程蛋白质工程的操作流程( (如图如图) )：蛋白质工程蛋白质工程中心法则中心法则2.2.蛋白蛋白质质工程的工程的实实施方法：施方法：方法一：通方法一：通过过改改变变蛋白蛋白质肽链质肽链中的个中的个别别氨基酸或一段氨基酸序氨基酸或一段氨基酸序列可以列可以实现对实现对蛋白蛋白质质的改造。的改造。方法二：改方法二：改变变蛋白蛋白质肽链质肽链中个中个别别氨基酸氨基酸时时，通常采用定点，通常采用定点诱变诱变技技术术，从而，从而获获得人得人类类所需要的目的蛋白所需要的目的蛋白质质。3.3.蛋白质工程与基因工程的比较：蛋白质工程与基因工程的比较：项
14、项目目蛋白蛋白质质工程工程基因工程基因工程区区别别起起点点预预期蛋白期蛋白质质功能功能目的基因目的基因过过程程预预期蛋白期蛋白质质功能功能设计设计蛋白蛋白质结质结构构推推测测氨基酸序列氨基酸序列推推测测脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列合成合成DNADNA表达出蛋白表达出蛋白质质获获取目的基因取目的基因构构建基因表达建基因表达载载体体导导入受体入受体细细胞胞目目的基因的的基因的检测检测与与鉴鉴定定实实质质通通过过改造相改造相应应的基因达到的基因达到对对蛋白蛋白质进质进行改造的目的行改造的目的基因重基因重组组结结果果可以可以创创造出自然界不存在的造出自然界不存在的蛋白蛋白质质生生产产自然界已存在自然界
15、已存在的蛋白的蛋白质质项项目目蛋白蛋白质质工程工程基因工程基因工程区区别别应应用用及及现现状状主要集中在主要集中在对现对现有蛋白有蛋白质质进进行改造，如行改造，如-干干扰扰素、素、天冬氨酸激天冬氨酸激酶酶和二和二氢氢吡吡啶啶二二羧羧酸合成酸合成酶酶等等对创对创造新的蛋白造新的蛋白质还质还有有许许多技多技术难题术难题未突破，因未突破，因为为蛋蛋白白质质高高级结级结构非常复构非常复杂杂，人，人们对们对此知之甚少此知之甚少已被广泛已被广泛应应用，用，如如转转基因植物、基因植物、动动物、物、药药品生品生产产等已等已商商业业化化基因治基因治疗仅处疗仅处于于初期的初期的临临床床试验阶试验阶段段联联系系蛋白
16、蛋白质质工程工程获获得目的基因后，需要通得目的基因后，需要通过过基因工基因工程程获获得得预预期蛋白期蛋白质质蛋白蛋白质质工程是在基因工程的基工程是在基因工程的基础础上延伸出来的上延伸出来的第二代基因工程第二代基因工程【易错提醒】【易错提醒】有关蛋白质工程的三点提醒有关蛋白质工程的三点提醒(1)(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对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。如果蛋白质进行了改造，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，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造
17、的蛋白质也是无法遗传下去的。遗传下去的。(2)(2)蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。改造后的基因需要表达出相应的蛋白质，同样需将改造或合成改造后的基因需要表达出相应的蛋白质，同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。的基因导入受体细胞。(3)(3)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序基因有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中的新基因则没有。列，而蛋白质工程中的新基因则没有。1.(201
18、31.(2013新新课标课标全国卷全国卷改改编编) )阅读阅读如下如下资资料：料：T T4 4溶菌溶菌酶酶在温度在温度较较高高时时易失去活性。科学家易失去活性。科学家对编码对编码T T4 4溶菌溶菌酶酶的的基因基因进进行了改造，使其表达的行了改造，使其表达的T T4 4溶菌溶菌酶酶第第3 3位的异亮氨酸位的异亮氨酸变为变为半半胱氨酸，在胱氨酸，在该该半胱氨酸与第半胱氨酸与第9797位的半胱氨酸之位的半胱氨酸之间间形成了一个二形成了一个二硫硫键键，提高了，提高了T T4 4溶菌溶菌酶酶的耐的耐热热性。性。回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)资料中的技术属于资料中的技术属于工程的范畴。工程的范
19、畴。(2)(2)该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对或基因合成，对进行改造，或制造一种进行改造，或制造一种的技术。的技术。(3)(3)在该实例中，引起在该实例中，引起T T4 4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的肽链的序列发生了改变。序列发生了改变。【解题关键】【解题关键】解答本题需明确：解答本题需明确：蛋白质工程应先研究蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的蛋白质工程应先研究蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系，然后再进行基因修饰或基因合成。关系，然后再进行基因修饰或基因合
20、成。【解析】【解析】蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功蛋白质工程是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的技术。该实例中，进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术。该实例中，T T4 4溶菌溶菌酶空间结构改变的原因是该酶肽链的氨基酸序列发生了改变。酶空间结构改变的原因是该酶肽链的氨基酸序列发生了改变。答案：答案：(1)(1)蛋白质蛋白质(2)(2)现有的蛋白质新蛋白质现有的蛋白质新蛋白质(3)(3)氨基酸氨基酸2.(20132.(2013南京高二检测南京
21、高二检测) )基因工程与蛋白质工程的区别是基因工程与蛋白质工程的区别是( () )A.A.基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不需对基基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不需对基因进行操作因进行操作B.B.基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以是自然界不存在的蛋白质以是自然界不存在的蛋白质C.C.基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平( (或性状或性状水平水平) )操作操作D.D.基因工程完全不同于蛋白质工程基因工程完全不同于蛋白质工程【解题关键】【解题关键】解
22、答本题应明确基因工程与蛋白质工程的原理、解答本题应明确基因工程与蛋白质工程的原理、目的、操作对象和步骤。目的、操作对象和步骤。【解析】【解析】选选B B。蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的。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。蛋白质工程是从分子水平上对蛋白质进行改第二代基因工程。蛋白质工程是从分子水平上对蛋白质进行改造设计，通过对相应的基因进行修饰加工，甚至人工进行基因造设计，通过对相应的基因进行修饰加工，甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活需求；而基因工程只是
23、将外源基因导入以满足人类生产和生活需求；而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状，或者获取另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状，或者获取所需的产品，基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。所需的产品，基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。【方法规律】【方法规律】基因工程与蛋白质工程的判断方法基因工程与蛋白质工程的判断方法【变变式式备选备选】某种微生物合成的蛋白某种微生物合成的蛋白酶酶与人体消化液中的蛋白与人体消化液中的蛋白酶酶的的结结构和功能很相似，只是构和功能很相似，只是热稳热稳定性定性较较差，差，进进入人体后容易入人体后容易失效。失效。现现
24、要将此要将此酶酶开开发发成一种片成一种片剂剂，临临床治床治疗疗消化不良，最佳消化不良，最佳方案是方案是( () )A.A.对对此此酶酶中的少数氨基酸替中的少数氨基酸替换换，以改善其功能，以改善其功能B.B.将此将此酶酶与人蛋白与人蛋白酶酶进进行拼接，形成新的蛋白行拼接，形成新的蛋白酶酶C.C.重新重新设计设计与与创创造一种全新的蛋白造一种全新的蛋白酶酶D.D.减少此减少此酶酶在片在片剂剂中的含量中的含量【解析】【解析】选选A A。本题考查蛋白质工程的应用。要想使蛋白酶热。本题考查蛋白质工程的应用。要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的少数氨基酸进行替换。蛋白质中的少数氨基酸进行替换。
