專題蛋白質(zhì)工程的崛起

專題蛋白質(zhì)工程的崛起第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六課標(biāo)領(lǐng)航1．舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2．理解蛋白質(zhì)工程的原理。3．了解蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用?！局攸c(diǎn)】蛋白質(zhì)工程的原理?！倦y點(diǎn)】蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用。第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六情景導(dǎo)航

快速起效的胰島素實(shí)驗(yàn)證明：胰島素在低濃度時(shí)主要以單體形式存在，在高濃度時(shí)多以二聚體形式存在，這是胰島素β23－β28氨基酸殘基結(jié)構(gòu)所致。這樣就會(huì)延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六了其降血糖的作用，也增加了抗原性?？茖W(xué)家根據(jù)胰島素的結(jié)構(gòu)和其功能間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了對(duì)胰島素基因的改造方案。通過堿基替換的方法，改變基因序列，將β鏈第28位改為賴氨酸、29位改為脯氨酸，從而改變了胰島素的結(jié)構(gòu)。這種改變了結(jié)構(gòu)的胰島素不會(huì)形成二聚體，從而使胰島素快速起作用。由此，速效型胰島素制劑誕生，這種制劑的形成正是利用的蛋白質(zhì)工程技術(shù)，也就是本節(jié)我們將要探討的內(nèi)容。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六

核心要點(diǎn)突破基礎(chǔ)自主梳理知能過關(guān)演練1．4

蛋白質(zhì)工程的崛起第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六基礎(chǔ)自主梳理一、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______轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的________，從而產(chǎn)生新性狀。2．蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的、并非自然界已存在的_______?；虻鞍踪|(zhì)蛋白質(zhì)第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六3．實(shí)例：______________和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性受細(xì)胞內(nèi)___________的影響，當(dāng)賴氨酸濃度達(dá)到一定量時(shí)會(huì)抑制這兩種酶的活性，改變兩種酶的特性后,玉米游離賴氨酸含量提高。天冬氨酸激酶賴氨酸濃度第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六思考感悟?qū)μ烊坏鞍踪|(zhì)進(jìn)行改造，是直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？【提示】對(duì)基因的操作。第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六二、蛋白質(zhì)工程的原理與進(jìn)展1．目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)_____________的特定需求對(duì)______________進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2．原理：_________________。3．過程：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)→推測應(yīng)有的_________序列→找到對(duì)應(yīng)的____________序列(基因)。4．蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展：前景廣闊，但目前成功的例子不多。蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中心法則的逆推氨基酸脫氧核苷酸第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六核心要點(diǎn)突破對(duì)蛋白質(zhì)工程的理解1．蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因工程只能生產(chǎn)出天然蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程是為了生產(chǎn)出符合人類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2．基本原理和途徑

它可以根據(jù)人的需求來設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，又稱為第二代基因工程。其原理是：根據(jù)中心法則逆向推理。圖示如下：第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六3．設(shè)計(jì)中的困難：如何推測非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列。4．蛋白質(zhì)工程的步驟第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六

某多肽鏈的一段氨基酸序列是：…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—…(氨基酸及對(duì)應(yīng)的密碼子為：甲硫氨酸AUG，色氨酸UGG，苯丙氨酸UUU、UUC)(1)怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫出來。(2)確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因(DNA)?例1第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六【思路點(diǎn)撥】本題考查蛋白質(zhì)工程的原理及實(shí)例，解答本題應(yīng)突破以下幾點(diǎn)：①首先設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)氨基酸序列。②找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。③根據(jù)DNA(基因)脫氧核苷酸序列進(jìn)行人工合成或進(jìn)行基因改造。第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六【嘗試解答】

(1)根據(jù)氨基酸序列反推mRNA上密碼子序列，再反推DNA上脫氧核苷酸序列。其DNA堿基序列為：(2)確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法，或從基因庫中獲取。第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六【互動(dòng)探究】由上述氨基酸序列推導(dǎo)出的目的基因?yàn)槭裁从卸喾N？【提示】一種氨基酸可以由一種或幾種不同的密碼子決定，這樣推導(dǎo)出的基因也就有多種。第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六【易誤警示】

(1)盡管蛋白質(zhì)工程是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能入手改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，但不能直接改造蛋白質(zhì),而應(yīng)從改造基因入手，所以其本質(zhì)和基礎(chǔ)應(yīng)為基因工程。(2)判斷蛋白質(zhì)工程方法的關(guān)鍵是：通過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)。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六比較基因工程和蛋白質(zhì)工程比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作對(duì)象基因基因操作水平DNA分子水平DNA分子水平基本過程獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→蛋白質(zhì)應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程實(shí)質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類需要的生物類型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)結(jié)果生產(chǎn)人類需要的基因產(chǎn)物(自然界已有的蛋白質(zhì))可以生產(chǎn)自然界沒有的、不存在的新蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六(2011年泰安市高二檢測)科學(xué)家對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造，生產(chǎn)出效果更好的鼠－人嵌合抗體，用于癌癥治療。下圖表示形成鼠－人嵌合抗體的過程，據(jù)圖回答：例2第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六(1)改造鼠源雜交瘤抗體，生產(chǎn)鼠－人嵌合抗體，屬于________________(生物工程)的范疇。(2)圖示過程是根據(jù)預(yù)期的__________，設(shè)計(jì)_________________________________，最終必須對(duì)________進(jìn)行操作，此操作中改變的是________________。(3)經(jīng)過改造的鼠－人嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點(diǎn)是_________________________________(從免疫角度考慮)。(4)上述過程中對(duì)科學(xué)家來說難度最大的是________________________。第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六【嘗試解答】

(1)蛋白質(zhì)工程(2)嵌合抗體功能嵌合抗體的結(jié)構(gòu)基因堿基對(duì)(3)對(duì)人體的不良反應(yīng)減少(4)設(shè)計(jì)嵌合抗體的空間結(jié)構(gòu)第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六【解析】

(1)通過圖示可知鼠－人嵌合抗體是通過人工設(shè)計(jì)而形成的特定功能蛋白質(zhì)，其生產(chǎn)過程應(yīng)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(2)蛋白質(zhì)工程的流程：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)→通過基因工程操作生產(chǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)。(3)從免疫的角度考慮，對(duì)人體來說鼠源抗體為抗原,若利用人的抗體與之嵌合，則排斥作用會(huì)減輕，對(duì)人體的負(fù)作用會(huì)減少。(4)由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易確定，所以成為蛋白質(zhì)工程中最大的障礙。第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六【探規(guī)尋律】

(1)蛋白質(zhì)工程最終還是回到基因工程上來，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的合成由基因控制，所以說蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程。(2)基因工程中的目的基因一般為自然存在的基因,而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不是自然存在的。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六跟蹤訓(xùn)練

(2011年姜堰高二檢測)運(yùn)用某生物工程技術(shù)將毒性肽融合進(jìn)入抗體分子，制造出“導(dǎo)彈藥物”，它可自動(dòng)瞄準(zhǔn)和攻擊體內(nèi)的靶組織或靶細(xì)胞(如癌細(xì)胞)。此技術(shù)是(

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