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课件网) 第4节 蛋白质工程的原理和应用 第3章 基因工程 人教版高中生物 选择性必修3 情境视频 胰岛素的发展历程 任务一：认识基因工程的局限性 资料1： 为治疗糖尿病，早期的胰岛素从动物胰腺中提取，成本高，产量低，且长期使用动物胰岛素容易引发机体内的免疫反应。 资料2： 20世纪80年代，通过基因工程与发酵工程相结合的方法，生产出重组人胰岛素。因此，大大地降低了糖尿病的治疗成本，还有助于解决免疫排斥问题。 问题①：如何让大肠杆菌生产人胰岛素？（写出简单思路即可） 通过基因工程将人的胰岛素基因导入大肠杆菌中并让该基因在大肠杆菌中正常表达。 问题②：结合必修二所学习的中心法则，写出胰岛素合成的过程 胰岛素基因 mRNA 特定氨基酸序列的多肽链 具有高级结构的蛋白质 行使生物功能 转录 翻译 折叠 资料3： 天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射胰岛素后往往要经历一个逐渐解离为单体的过程，所以在一定程度上延缓了疗效。 六聚体 问题③：能否用基因工程的方法生产比天然胰岛素起效更快的胰岛素？为什么？ 单体 任务一：认识基因工程的局限性 总结 基因工程的实质及局限性 ①实质： 基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。 ②局限： 基因工程原则上只能生产自然界中已存在（天然）的蛋白质。 天然蛋白质的缺陷 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。 资料4： 科学研究发现，胰岛素B链第20~29位的氨基酸是胰岛素分子形成多聚体的关键区域，若将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，或者将它与第29位的赖氨酸交换位置，可以有效抑制胰岛素的聚合，从而获得胰岛素单体。 方案一：直接对胰岛素的结构进行改造 任务二：寻找获得快速起效胰岛素的方法 小组讨论：探讨方案一是否可行？为什么？ ①胰岛素的空间结构复杂，直接对胰岛素操作比较困难，且容易让胰岛素变性 ②对胰岛素改造后无法遗传给后代 资料4： 科学研究发现，胰岛素B链第20~29位的氨基酸是胰岛素分子形成多聚体的关键区域，若将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，或者将它与第29位的赖氨酸交换位置，可以有效抑制胰岛素的聚合，从而获得胰岛素单体。 方案二：对胰岛素基因进行改造 任务二：寻找获得快速起效胰岛素的方法 氨基酸序列 将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸 新胰岛素基因 改造 降低胰岛素的聚合作用 预期功能 空间结构 推测 设计 问题④：依据什么来对胰岛素基因进行改造？ 资料4： 科学研究发现，胰岛素B链第20~29位的氨基酸是胰岛素分子形成多聚体的关键区域，若将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，或者将它与第29位的赖氨酸交换位置，可以有效抑制胰岛素的聚合，从而获得胰岛素单体。 方案二：对胰岛素基因进行改造 任务二：寻找获得快速起效胰岛素的方法 脯氨酸 天冬氨酸 GGG CCC CCC 基因 mRNA 氨基酸 活动：根据中心法则和密码子表，推断出流程图中的核苷酸序列 资料4： 科学研究发现，胰岛素B链第20~29位的氨基酸是胰岛素分子形成多聚体的关键区域，若将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，或者将它与第29位的赖氨酸交换位置，可以有效抑制胰岛素的聚合，从而获得胰岛素单体。 方案二：对胰岛素基因进行改造 任务二：寻找获得快速起效胰岛素的方法 问题⑤：如果已经推测出多肽中的氨基酸序列，那么推测出的基因中的碱基序列是否唯一呢？并说明理由。 不唯一，根据密码子的简并性，一个氨基酸是由一个或多个密码子决定的，因此获得的基因碱基序列可能有多种。 任务二：寻找获得快速起效胰岛素的方法 氨 ... ...
