2013年高中生物新人教版选修3课件：1.4 《蛋白质工程的崛起》

专题1

基因工程

1.4 蛋白质工程的崛起

专题1

基因工程

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1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.理解蛋白质工程的原理。 [重点] 3.了解蛋白质工程的应用。 [难点]

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基因工程

新知初探思维启动一、蛋白质工程崛起的缘由 基因 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

蛋白质 能产生的 _________ ,进而表现出新的性状。2.基因工程的不足：原则上只能生产 自然界已存在 ________________ 的蛋白质。

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二、蛋白质工程的基本原理

1..蛋白质工程的目标蛋白质功能 根据人们对 _____________ 的特定需求，对

蛋白质的结构进行分子设计。2.对概念的理解 (1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与 生物功能 的关系。 ___________

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基因修饰或基因合成 (2)手段：______________________ 。 (3)目的：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。 3.基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设 蛋白质结构 →推测应有的氨基 计预期的____________ 酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。

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想一想 对天然蛋白质进行改造，是直接对蛋白质分 子进行操作来实现的吗？ 【提示】 不是，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，最终必须通过基因改造来完成。

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三、蛋白质工程的进展和前景 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：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。制成的电子元件 体积小、耗电少和效率高 具有________________________ 的特点。3.面临困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的

高级结构 了解不够。 ___________

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基因工程

要点突破讲练互动要点一 蛋白质工程的基本原理和途径 1.原理：根据中心法则逆向推理。图示如下：

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2.设计中的困难：如何推测非编码区以及内含 子的脱氧核苷酸序列。

3.蛋白质工程的步骤

4.结果：生产出自然界从来没有的蛋白质。

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例1

胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是

胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要 经过较长的时间才能进入血液，而进入血液 的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到 影响。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：

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基因工程

(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键 , 图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 ___________________________________ ___________________________________

__。(2)通过DNA合成

形成的新基因应与

________结合后转移到________________中才能得到准确表达。

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基因工程

(3) 若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有 ________、 ________ 和 发酵工程。 (4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素 基因的合成的基本思路是什么？

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基因工程

【解析】

(1)蛋白质工程首先要根据人们对

蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进 行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模 型的主要依据是预期胰岛素的功能，即速效 胰岛素。

(2)合成的目的基因应与载体结合，构建基因表达载体后导入受体细胞中才能表达。

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(3)利用蛋白质工程生产速效胰岛素，需合成 新的胰岛素基因，改造好的目的基因需要通 过基因工程来生产基因产物，并在生产中要 借助工程菌，所以还需要发酵过程，因此， 此过程涉及蛋白质工程、基因工程、发酵工 程。

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(4)由新的胰岛素模型到构建新的胰岛素基因，其基本思路是根据新的胰岛素中氨基 酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸 序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的 胰岛素基因。

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【答案】 (2)载体

(1)胰岛素的预期功能 大肠杆菌等受体细胞 基因工程

(3)蛋白质工程

(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出 其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA 合成仪合成出新的胰岛素基因。