13-14生物(人教版)選修3課件：1.4蛋白質(zhì)工程的崛起第一頁(yè)，共21頁(yè)。課程標(biāo)準(zhǔn)概述蛋白質(zhì)工程的原理。課標(biāo)解讀1.舉例說(shuō)出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2.通過(guò)與基因工程操作原理的比較，理解蛋白質(zhì)工程的原理。3.查閱相關(guān)材料，知道蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景。

第二頁(yè)，共21頁(yè)。1．蛋白質(zhì)工程的崛起 (1)基因工程的優(yōu)勢(shì)與不足 ①優(yōu)勢(shì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的

，進(jìn)而表現(xiàn)出

。這是基因工程的實(shí)質(zhì)。 ②不足：原則上基因工程只能生產(chǎn)自然界中已存在的

。蛋白質(zhì)工程及其原理蛋白質(zhì)新性狀蛋白質(zhì)第三頁(yè)，共21頁(yè)。(2)天然蛋白質(zhì)的特點(diǎn)天然蛋白質(zhì)是生物在

中形成的，它們的

符合

的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。(3)蛋白質(zhì)工程的提出1983年，美國(guó)某基因公司的一名科學(xué)家提出了“

”，隨即被廣泛地接受和采用。長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程結(jié)構(gòu)和功能特定物種生存蛋白質(zhì)工程第四頁(yè)，共21頁(yè)。2．蛋白質(zhì)工程的原理概念基礎(chǔ)蛋白質(zhì)分子的

及其與

的關(guān)系手段通過(guò)

或

，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)目的獲得

的蛋白質(zhì)原理由預(yù)期的蛋白質(zhì)功能找到相對(duì)應(yīng)的

.結(jié)構(gòu)規(guī)律生物功能基因修飾基因合成滿足人類生產(chǎn)和生活需求脫氧核苷酸序列(基因)第五頁(yè)，共21頁(yè)。[思維激活1]蛋白質(zhì)工程中直接進(jìn)行操作的對(duì)象是什么？是否為蛋白質(zhì)分子自身？ 提示蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)或生活的需要。因此，歸根到底要對(duì)基因進(jìn)行改造。第六頁(yè)，共21頁(yè)。1．蛋白質(zhì)工程的崛起 (1)基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新的性狀。 (2)蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生產(chǎn)與生活需要并非自然界已存在的蛋白質(zhì)。第七頁(yè)，共21頁(yè)。2．蛋白質(zhì)工程的流程圖：第八頁(yè)，共21頁(yè)。特別提醒(1)蛋白質(zhì)工程最終還是回到基因工程上來(lái)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的合成由基因控制，所以說(shuō)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程。(2)基因工程中的目的基因一般為自然界中已存在的基因，而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不是自然界中已存在的。(3)判斷蛋白質(zhì)工程方法的關(guān)鍵是：通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。第九頁(yè)，共21頁(yè)。【鞏固1】下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，正確的是()。 A．將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使生物表現(xiàn)出新的性狀 B．干擾素是動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，可用于治療病毒的感染和癌癥 C．由于賴氨酸抑制天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，所以賴氨酸產(chǎn)量難以提高 D．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界已有的蛋白質(zhì)第十頁(yè)，共21頁(yè)。解析蛋白質(zhì)工程崛起的緣由是為了得到完全符合人類生產(chǎn)和生活需要的特定的蛋白質(zhì)。如玉米生產(chǎn)過(guò)程中將天冬氨酸激酶的第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺變成異亮氨酸，使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸分別提高5倍和2倍。答案C第十一頁(yè)，共21頁(yè)。蛋白質(zhì)工程進(jìn)展(1)科學(xué)家通過(guò)對(duì)

的改造，已使其成為速效型藥品。(2)生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面，用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有

的特點(diǎn)。蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景

胰島素體積小、耗電少和效率高第十二頁(yè)，共21頁(yè)。蛋白質(zhì)工程與基因工程比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)一般是生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)第十三頁(yè)，共21頁(yè)。聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程；對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過(guò)基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)第十四頁(yè)，共21頁(yè)。特別提醒目前蛋白質(zhì)工程成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，而目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還不夠，要設(shè)計(jì)出更加符合人類需要的蛋白質(zhì)還需經(jīng)過(guò)艱辛的探索。第十五頁(yè)，共21頁(yè)?！眷柟?】基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是()。 A．基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)行操作 B．基因工程合成自然界已存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程可以合成自然界不存在的蛋白質(zhì) C．基因工程是分子水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平(或性狀水平)的操作 D．基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程第十六頁(yè)，共21頁(yè)。解析蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程，是從分子水平對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，然后直接對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行修飾加工甚至人工進(jìn)行基因合成，從而對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要。而基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，并使之表達(dá)，體現(xiàn)人類所需的性狀，或者獲取所需的產(chǎn)品，因此，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)。答案B第十七頁(yè)，共21頁(yè)?！纠?】蛋白質(zhì)工程是指根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程。下圖是蛋白質(zhì)工程的基本途徑，試回答下列有關(guān)問(wèn)題。蛋白質(zhì)工程及其原理第十八頁(yè)，共21頁(yè)。(1)圖中③過(guò)程的主要依據(jù)是每種氨基酸都有其對(duì)應(yīng)的________，后者位于________分子上，其上的核苷酸序列與基因中的脫氧核苷酸序列之間存在著________關(guān)系。(2)通過(guò)③過(guò)程獲得的