人教版高中生物选择性必修三基因工程的应用蛋白质工程的原理和应用课件.ppt

3.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了成功。科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研究膀胱生物反应器时,应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达?它与乳腺生物反应器有什么相同和不同点? 提示:应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点是收集药用蛋白较容易,且不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白,而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌、雄动物均可生产。 典例剖析 动物基因工程前景广阔,可利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器,以生产所需要的药品,如利用转基因动物生产人的生长激素。科学家培育转基因动物使其成为乳腺生物反应器时(　　) A.仅利用了基因工程技术 B.不需要乳腺中特异表达的基因的启动子 C.利用农杆菌转化法将人的生长激素基因导入受精卵中 D.转基因动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂” D 解析:科学家培育转基因动物时除涉及基因工程外,还涉及其他生物技术,如胚胎移植。生产生长激素时,需要将人的生长激素基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,再通过显微注射技术导入哺乳动物的受精卵中,培养一段时间后,将胚胎移入母体内,使其生长发育成转基因动物。 学以致用 下面有关基因工程的叙述,正确的是(　　) A.利用基因工程技术可分别从大肠杆菌和青霉菌体内获取基因工程药品胰岛素和青霉素 B.用大肠杆菌作受体细胞时,可用NaCl处理大肠杆菌 C.启动子也称为起始密码子,终止子也称为终止密码子 D.由大肠杆菌获得的人的干扰素不能直接利用 答案:D 解析:青霉菌产生青霉素是一种自身基因的正常表达,故从青霉菌体内获得的青霉素不属于基因工程药品,A项错误。用大肠杆菌作受体细胞时,可用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,B项错误。启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列,负责调控基因的转录,而起始密码子和终止密码子都存在于mRNA上,分别决定翻译的起始和终止,C项错误。大肠杆菌是原核生物,无内质网和高尔基体等细胞器,由大肠杆菌生产的干扰素不具备天然活性,需经过人为加工处理后才能利用,D项正确。 二 蛋白质工程 重难归纳 1.蛋白质工程的基本思路。 比较项目 蛋白质工程 基因工程 区别 过程 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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 2.蛋白质工程与基因工程的关系。 比较项目 蛋白质工程 基因工程 区别 实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的新的生物类型和生物产品 结果 可生产自然界中没有的蛋白质 只能生产自然界中已存在的蛋白质 比较项目 蛋白质工程 基因工程 联系 ①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 ②基因工程中所利用的某些酶可以通过蛋白质工程进行修饰、改造 特别提醒 (1)蛋白质工程的最终目的是改造蛋白质,但不是直接对蛋白质分子进行操作,而是通过对基因的操作,实现对蛋白质的改造。 (2)合成或改造的基因作为新的目的基因,通过基因工程实现其表达。 (3)由于有的氨基酸可由多种密码子决定,故由某种特定氨基酸序列所推测出的脱氧核苷酸序列可能有多种。 3.蛋白质工程的判断。 (1)判断是否为蛋白质工程的关键是看是否通过基因改造或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。 (2)根据改造蛋白质部位的多少,对蛋白质的改造可分为三类。 ①“大改”:设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质。 ②“中改”:在蛋白质分子中替换某一个肽段或一个特定的结构域。 ③“小改”:改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。 2008年诺贝尔化学奖授予“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。后来科学家通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。 (1)某同学认为只要知道了氨基酸的序列就可以利用蛋白质工程制造出各种特定功能的蛋白质,这种说法对吗? 提示:不对。蛋白质的功能除了与氨基酸的序列有关以外,还与其特定的空间结构有关。 (2)蛋白质工程需要通过改造或合成基因来完成,为什么不是直接对蛋白质进行改造? 提示:①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因即改造了蛋白质,而且可以遗传。如果直接对蛋白质进行改造,即使改造成功,被改造的蛋白质也无法遗传。 ②对基因进行改造比对蛋白质进行改造要容易操作,难度要小得多。 典例剖析 下列关于蛋白质工程的说法,正确的是(　　) A.蛋白质工程是指在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 B.蛋