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人教版教学课件湖南省安仁一中生物必修三《14蛋白质工程的崛起》课件

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生物：1.4《蛋白质工程的崛起》课件(新人教版选修3)

生物：1.4《蛋白质工程的崛起》课件(新人教版选修3)

2．生长激素改造
生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体 的生长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还 可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发 其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用，需使人 的重组生长激素只与生长激素受体结合，尽可能减少 与其他激素受体的结合。经研究发现，二者受体结合 区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造 加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需 要锌离子参与作用，而它与生长激素受体结合则无需 锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基的氨基酸 侧链，如第18和第21位His（组氨酸）和第17位Glu （谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开发作 为临床用药还有大量的工作要做。
2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合 成或改造目的基因（DNA）？
可以通过人工合成的方法获取或基因的定点诱变技 术来改变。
基因会发生突变，突变可以自发，也可以诱发，这是每个稍 有生物学知识的人都知道的常识。但在加拿大生物化学家 M·史密斯（1932－2000）发明定点突变法之前，突变株的 产生必须经由自然界或用化学等方法诱使基因体突变。这类 方法属于随机突变，突变株必须在生物性状上有所改变，才 能确定有突变发生，但除非用分子生物方法或遗传方法找到 此突变处，否则无法确定突变位置。也就是说，这种突变是 盲目的。而史密斯发明的定点突变法却是有目的的，该法可 经由设计好的寡核苷酸，在任何一个基因片段上进行随意或 设计好的突变，也就是说，这种突变是预先设定好的，所以 也有人将该法称为“反遗传法”。
超级记忆法-记忆 规律
TIP1：我们可以选择恰当的记忆数量——7组之内！ TIP2：很多我们觉得比较容易背的古诗词，大多不超过七个字，很大程度上也 是因 为在“魔力之七”范围内的缘故。我们可以把要记忆的内容拆解组合控制 在7组之 内（每一组不代表只有一个字哦，这7组中的每一组容量可适当加大）。 TIP3：比 如我们记忆一个手机号码18820568803，如果一个一组的记忆，我 们就要记11组，而如果我们拆解一下，按照188-2056-8803，我们就只需要 记忆3 组就可以了，记忆效率也会大大提高。

高中生物第1部分专题1基因工程14蛋白质工程的崛起课件新人教选修3

高中生物第1部分专题1基因工程14蛋白质工程的崛起课件新人教选修3

手段
念
或制造一种新的蛋白质
目的
获得_满__足__人__类__生__产__和__生__活__需__求___ 的蛋白质
原理 由预期的蛋白质找到相对应的 _脱__氧__核__苷__酸__序__列__(_基__因__)
流程
预期蛋白质功能→ 设计预期的 _蛋__白__质__结__构__→推测应有 的_氨__基__酸__序__列__→找到相对应的 _脱__氧__核__苷__酸__序__列__(_基__因__)_
4．蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白 质功能出发 →设计预期的蛋白质结构 →推 测应有的氨基酸序列 →找到相应的脱氧核 苷酸序列。
5．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 现有蛋白质进行改造，或制造种新 的蛋白质，以满足人类的生产和生 活的需要。
理解·教材新知
1．4
专 题
蛋白 质工
把握·命题热点
1
程的
崛起
应用·落实体验
知识点一 知识点二
命题点一 命题点二
课堂回扣练习
1．4
蛋白质工程的崛起
1．基因工程在原则上只能生产自然界已存在 的蛋白质。
2．蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功 能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子 设计。
3．蛋白质工程并不是直接改造蛋白质分子的 结构，而是通过基因操作来实现对天然蛋 白质的改造。
3．假如某科学家设计出某种蛋白质的空间结构，你能否设 计出利用大肠杆菌生产该蛋白质的流程？
提示：蛋白质的空间结构→氨基酸序列→合成目的基因→构 建基因表达载体→导入大肠杆菌→产生相应蛋白质。
1．蛋白质工程的操作步骤 (1)从生物体中分离纯化目的蛋白。 (2)测定其氨基酸序列。 (3)借助核磁共振和 X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋 白质的二维重组和三维晶体结构。 (4)设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠 与去折叠等对其活性与功能的影响。

人教版高中生物选修3专题1第节蛋白质工程的崛起共24张PPT[可修改版ppt]

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课 1、蛋白质工程崛起的缘由
堂 小 结
2、蛋白质工程的原理： 中心法则的逆推
预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相应的脱氧核苷酸序列 3、蛋白质工程的进展和前景
反 馈
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说 法不正确的是（ ）
D A．是生物在长期进化过程中形成的
（104位的天冬酰胺）
（异亮氨酸）
自 主 学 习
任务：阅读教材第26页第三段 时间：3分钟 问题：
1.蛋白质工程的目标是什么？ 2.蛋白质工程的原理？思考26页第二个问号 3. 蛋白质工程的基本途径是什么？ 4.总结出什么是蛋白质工程？
问 二、蛋白质工程的基本原理
1、目标：
题
根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。
问 天然蛋白质的合成过程
题 归
DNA 转录
RNA
表达生物特有 的功能或性状
翻译 肽链
折叠 等
具有空间结 构的蛋白质
纳 遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变
问 ３. 途径:
预期的蛋白质功能
题
设计预期的蛋白质结构
归
推测应有的氨基酸序列
纳 找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）
DNA合成 基因 DNA 转录 mRNA翻译
CGA (或G或T或C) ACCTTT（或C)TACAAA (或G) 脱氧核苷酸
序列
GCT (或C或A或G) TGGAAA (或G)ATGTTT (或C)
2.确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合 成或改造目的基因（DNA）？
确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人
类的工程的目的
生产符合人类生产和生活的需 要的蛋白质。

高二生物人教版选修三教学课件14蛋白质工程的崛起

高二生物人教版选修三教学课件14蛋白质工程的崛起
答案：B
[共研探究]
1．蛋白质工程的进展和前景
(1)前景诱人：采用蛋白质工程方法制成的电子元件，
具有 体积小 、 耗电少 和 效率高 的特点；
通过对胰岛素的改造，使其成为 速效型
药品。
(2)难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋白
质
高级结构 的了解还很不够。
2．如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过 程，请据图回答有关问题：
三、蛋白质工程的进展和前景阅读教材P28 三、蛋白质工程的进展和前景 阅读教材 1．进展：如科学家通过对胰岛素 的改造，已使其成 为速效型药品。 2．前景：用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体
积 小 、耗电 少 和效率 高 的特点。
3．面临困难：因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确 的 高级结构 ，这种高级结构十分复杂，而目前科学家对 大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。
1．概念：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 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种
新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
2．目标：根据人们对蛋白质 功能 的特定需求， 对蛋白质的 结构 进行分子设计。
3．途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期 的 蛋白质结构 →推测应有的 氨基酸 序列→找到 相对应的 脱氧核苷酸 序列(基因)。
答案：C
3．下列关于基因工程与蛋白质工程的比较，正确的是( ) A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因 进行操作 B．基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定 是天然存在的蛋白质 C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平操作 D．蛋白质工程是基因工程的基础，基因工程是蛋白质工程的延 伸

人教版高中生物选修3专题1第节蛋白质工程的崛起(共40张PPT)

人教版高中生物选修3专题1第节蛋白质工程的崛起(共40张PPT)
讨论：1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸 序列？ 请把相应的碱基序列写出来。
mRNA序列 GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
CGA (或G或T或C) ACCTTT（或C)TACAAA (或G) 脱氧核苷酸
序列
GCT (或C或A或G) TGGAAA (或G)ATGTTT (或C)
分子设计
蛋白质结构的分析
测定三级结构计 算机图像
酶的纯化生化 特性
蛋白质化学
1.2 基因的体外定向突变
在DNA水平上产生多肽编码顺序的特异性 改变称为基因的定性诱变。利用这项技术 一方面可对某些蛋白质进行定位改造，另 一方面还可以确定多肽链中某个氨基酸残 基在蛋白质结构及功能上的作用。一般而 言，含有单一或少数几个突变位点的基因 定向突变可选用下列几种策略。
1.4 蛋白质工程实施的必要条件
异亮氨酸
半胱氨酸
二、蛋白质工程崛起的缘由
思考：如果想让某一个生物的性状在另外一 个生物的身上表达，常用的方法有哪些？
1、在种内可以用什么方法？ 杂交育种
2、在种间可以用什么方法？
基因工程育种
基因工程的实质
将一种生物的基因转移到另一种生物 体内，后者产生它本不能产的蛋白质，进 而表现出新的性状。
1.3 蛋白质工程的研究内容及应用
蛋白质是所有生命过程的存在形式，它以高度的特异性直 接推动数千种化学反应的进行，并以关键的结构元件组成所 有生物体的细胞和组织。 蛋白质工程技术改造或创建新型工程蛋白，还能拓展功能 蛋白在工业、农业、医学等领域的应用范围其经济和社会效 益不可估量。 （1）通过改变酶的Km和Vm等动力学参数，提高其生化反应 的催化效率。 （2）通过提高酶与底物的亲和性，减少生物转化工程中副 产物的形成。 （3）通过增强功能蛋白对蛋白酶的抗降解性能，简化其分 离纯化工序并提高收率。

高中人教版选修3 1.4 蛋白质工程的崛起 课件(42张)

高中人教版选修3 1.4 蛋白质工程的崛起 课件(42张)
栏目 导引
专题1 基因工程
2．蛋白质工程的崛起 (1)理论和技术条件：___分__子__生__物__学___、晶体学以及计算机技术 的迅猛发展。 (2)缘由 ① 基 因 工 程 在 原 则 上 只 能 生 产 自 然 界 _____已__存__在_____ 的 蛋 白 质。 ②天然蛋白质的__结__构__和__功__能____符合特定物种生存的需要，却 不一定完全符合_人__类__生__产__和__生___活__的需要。
栏目 导引
专题1 基因工程
[精练好题] 3．(2019·新疆四中高二期末)某种微生物合成的蛋白酶与人体 消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差， 进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗 食物消化不良，最佳方案是( ) A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量
栏目 导引
(3)实例 ①延长干扰素的保存时间
专题1 基因工_氨__酸_______）
体外很难保存
体外可以保存半年
②提高玉米的赖氨酸含量
天冬氨酸激酶 （352位的___苏__氨__酸_______）
―改―造→
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 （104位的___天__冬__酰__胺_____）
栏目 导引
专题1 基因工程
(1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中 ，胰岛素基因为 ______________，实验室中要先对该基因利用______________ 技术进行扩增。将该基因导入人体细胞所用的方法是 __________________ 。 该 科 研 机 构 采 用 的 基 因 治 疗 方 法 是 ________________。 (2)对遗传性糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步 骤是____________。

1.4 蛋白质工程的崛起 课件 人教版高中生物选修三


二、蛋白质工Biblioteka 的基本原理1、目标：根据人们对 蛋白质 功能的特定需 求，对蛋白质的 结构 进行分子设计。
2、原理：改造基因（基因 修饰 或基因 合成 ）。
3.蛋白质工程的直接操作的对象是 基因 。
改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且 这种改造可以遗传下去
4、流程：
分子
DNA合成
设计
转录
翻译
折叠
中心法则
1.4 蛋白质工程的崛起
一、蛋白质工程崛起的缘由
1、基因工程的实质： 将一种生物的基因 转移到另 一种生物体内，使后者产生本不能产生的 蛋白质 ， 进而表现出新的 性状 。
2、基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在 的 蛋白质。
3、天然蛋白质的不足： 天然蛋白质是生物在长期 进化 过程中形成的， 它们的 结构和功能 符合特定物种 生存 的需要， 却不一定完全符合人类生产和生活的需要。 4、蛋白质工程的目的： 生产符合人类生产和生活的需要的 蛋白质 。
代基因工程
练习检测
• 4、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（Ａ ） • A、蛋白质工程以基因工程为基础 • B、蛋白质工程就是酶工程的延伸 • C、蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改
造 • D、蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
练习检测
• 5、蛋白质工程的基本流程正确的是（Ｃ ） • ①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋
蛋白质工程流程图
预期 功能 生物 功能
5．基本途径： 中心法则的逆推
预期蛋白质功能→设计 预期的蛋白质结构→推测 应有的氨基酸序列→找到对应的 脱氧核苷酸 序列 →修饰（合成）基因 →合成蛋白质。
三、蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指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，对现有蛋白质进行改 造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对 生产和生活的需求。

人教版高中生物课件-蛋白质工程的崛起


• 玉米中賴氨酸的含量比較低
• 在已研究過的幾千種酶中，只有極少數可以應用 於工業生產，絕大多數酶都不能應用於工業生產 ，這些酶雖然在自然狀態下有活性，但在工業生 產中沒有活性或活性很低。這是因為工業生產中 每一步的反應體系中常常會有酸、堿或有機溶劑 存在，反應溫度較高，在這種條件下，大多數酶 會很快變性失活。提高蛋白質的穩定性是工業生 產中一個非常重要的課題。一般來說，提高蛋白 質的穩定性包括：延長酶的半衰期，提高酶的熱 穩定性，延長藥用蛋白的保存期，抵禦由於重要 氨基酸氧化引起的活性喪失等。
有意思的是這一給生命科學研究及應用領域帶來革命性 突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡時閒聊出來的。 現在，幾乎每個生物實驗室都會用定點突變法來研究基因或 蛋白質的功能。
➢ 蛋白質工程的主要步驟通常包括： （1）從生物體中分離純化目的蛋白； （2）測定其氨基酸序列； （3）借助核磁共振和X射線晶體衍射等手段，盡可能
蛋白質工程除了用於改造天然蛋白質或設計製造新的 蛋白質外，其本身還是研究蛋白質結構功能的一種強有 力的工具，它在解決生物理論方面所起的作用，可以和 任何重大的生物研究方法相提並論。
蛋白質工程的進展與前景
• 蛋白質工程目前的現狀：成功的例子不多 ，主要是因為蛋白質發揮其功能需要依賴 於正確的空間結構，而科學家目前對大多 數蛋白質的空間結構瞭解很少。
地瞭解蛋白質的二維重組和三維晶體結構;
（4）設計各種處理條件，瞭解蛋白質的結構變化，包 括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響；
（5）設計編碼該蛋白的基因改造方案，如定點突變；
（6）分離、純化新蛋白，功能檢測後投入實際使用。
（二）蛋白質改造工程舉例
1．水蛭素改造
水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特異抑制劑，它有 多種變異體，由65或66個氨基酸殘基組成。水蛭素在 臨床上可作為抗栓藥物用於治療血栓疾病。為提高水蛭 素活性，在綜合各變異體結構特點的基礎上提出改造水 蛭素主要變異體HV2的設計方案，將47位的Asn（天冬 醯胺）變成Lys（賴氨酸），使其與分子內第4或第5位 Thr（蘇氨酸）間形成氫鍵來幫助水蛭素N端肽段的正 確取向，從而提高凝血效率，試管試驗活性提高4倍， 在動物模型上檢驗抗血栓形成的效果，提高20倍。
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练习
1.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱 生物发生器的研究也取得了一定进展。最 近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱 上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿 液中。请回答： 1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞， 显微注射 常用方法是___________。 2）进行基因转移是，通常要将外源基因转到 受精卵 ________中，原因是： 受精卵具有全能性，
mRNA： GCU(或C或A或G)UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
DNA的一条链：
CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)
讨论
某多肽链的一段氨基酸序列是…-丙氨酸色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-…… 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸 序列？ 请把相应的碱基序列写出来。 2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能 合成或改造目的基因（DNA）？
可使外源基因在相应组织细胞表达。
练习
1.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱 生物发生器的研究也取得了一定进展。最 近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱 上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿 液中。请回答： DNA分子杂交 3）通常采用_____________技术检测外源基 因是否插入了小鼠的基因组。 4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因 膀胱上皮 在小鼠的_________细胞中特异表达。
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 相同点 蛋白质工程
产生新的
产生的蛋白质 联系
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 相同点 蛋白质工程
都要改造基因，都属于分子水平 基因型，无新基因 原有的 基因（型） 新的
产生新的
产生的蛋白质 联系
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
练习
1、以下关于蛋白质工程的说法正确的是： ( A ) A. 蛋白质工程以基因工程为基础 B. 蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行 改造 C. 蛋白质工程只能生产天然的蛋白质 D. 蛋白质工程的实质是改造蛋白质
练习
2、蛋白质工程的基本流程正确的是：( D ) ①设计蛋白质分子结构 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推 出脱氧核苷酸序列 A. ①→②→③→④ B. ④→②→①→③ C. ③→④→①→② D. ③→①→④→②
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划 之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大 的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组 织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了 两项重大国际合作行动：一项是由中国科学 家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”； 另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血 浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质 组计划的帷幕。
前景诱人
但还需要经过艰辛探索 !
异想天开
提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成 功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要 的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质， 并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋 白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复 杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内 如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭 新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一 个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所 担心的。
折叠
蛋白质 三维结构
生物 预期 功能 功能
讨论
某多肽链的一段氨基酸序列是：……-丙氨酸色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-…… 丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸： UGG 赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸：UUU、UUC 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序 列？ 请把相应的碱基序列写出来。
高二年级
生物
专题1-4
蛋白质工程的崛起
一、蛋白质工程崛起的缘由
1、基因工程在原则上只能生产自然界已 存在的蛋白质。 2、天然蛋白质不一定完全符合人类生产和 生活的需要。
二、蛋白质工程的目的
生产符合人们生活需要的并非自然界已存 在的蛋白质。
蛋白质工程的崛起
例1：干扰素在体外保存困难
半胱氨酸 变成 丝氨酸
体外可以保存半年
例2：玉米中赖氨酸的含量低
天冬氨酸激酶： 变成 苏氨酸（352位） 异亮氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶： 变成 异亮氨酸 天冬酰胺（104位） 玉米中赖氨酸含量可提高数倍
蛋白质工程的崛起
三、蛋白质工程的基本原理： 基因改造
DNA合成 基因 DNA 转录 mRNA 翻译 分子 设计
氨基酸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 列多肽链
可以通过人工合成的方法获取或基因的 定点诱变技术来改变。
蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指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 白质进行改造或制造一种新的蛋白质， 以满足人类对生产和生活的需求。
蛋白质工程的进展和前景
1、对胰岛素的改造，使其成为速效型药品 2、探索将蛋白质工程应用于微电子方面
蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程 有什么不同？
答：基因工程是遵循中心法则， 从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基 本上是生产出自然界已有的蛋白质。 蛋白质工程是按照以下思路进行的： 确定蛋白质的预期功能→蛋白质应有的高级 结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨 基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然 界不存在的蛋白质。