《高中生物人教选修三学案：1．4 蛋白质工程的崛起 学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物人教选修三学案：1．4 蛋白质工程的崛起 学案（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、14蛋白质工程的崛起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、难点)3了解蛋白质工程的应用。一、蛋白质工程崛起的缘由(阅读教材P26)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，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)缘由基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。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。(3)实例延长干扰素保存时间：体外很难保存体外可以保存半年提高玉米赖氨酸含量：(改造后玉米叶片和种子中的游离赖
2、氨酸分别提高5倍和2倍)二、蛋白质工程的基本原理(阅读教材P26P27).蛋白质工程的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。.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。(2)手段：基因修饰或基因合成。(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。.基本途径：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)。三、蛋白质工程的进展和前景(阅读教材P28)1前景诱人：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。2难度很大：主要是因为目前科学家
3、对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。 判一判(1)蛋白质工程制造的是天然蛋白质。()(2)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。()(3)(2018徐州高二检测)由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，空间结构千差万别，蛋白质工程操作难度很大。()(4)蛋白质工程不能改变蛋白质的活性。()蛋白质工程的操作 探究1蛋白质工程的实例分析材料：酵母菌的丙糖磷酸异构酶上有两个天冬酰胺，在分别转变为苏氨酸和异亮氨酸后，酶的热稳定性提高了近50%。此外，在蛋白质分子中引入二硫键也可以显著提高蛋白质的热稳定性。通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性。如通过替换酶的某种氨基酸，或者在蛋白质
4、分子中引入二硫键可以显著提高蛋白质的热稳定性。 探究2蛋白质工程的操作流程科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠人嵌合抗体，用于癌症治疗。如图表示形成鼠人嵌合抗体的过程，据图分析探究：(1)图示过程是根据预期的嵌合抗体功能，设计嵌合抗体的结构，最终必须对基因进行操作，此操作中改变的是碱基对。(2)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠人嵌合抗体，属于蛋白质工程(生物工程)的范畴。蛋白质工程的操作流程交汇点1蛋白质蛋白质多样性的原因：(1)组成蛋白质的氨基酸的_、数量和_不同。(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_千差万别。交汇点2中心法则结构图示：(1)图示遗传信息传递过程名称：_；_；_；_
5、；_。(2)图过程需要的模板分别是_、_、_、_、_。答案：交汇点1(1)种类排列顺序(2)空间结构交汇点2(1)DNA复制转录翻译RNA复制逆转录(2)DNA的两条链DNA的一条单链mRNARNARNA 1蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是()A氨基酸的结构B蛋白质的空间结构C肽链的结构 D基因的结构解析：选D。蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，但因为基因决定蛋白质，所以对蛋白质的结构进行设计改造，归根到底还需对相应的基因进行操作，按要求进行修饰、加工、改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。2从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强
6、的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A合成编码目的肽的DNA片段B构建含目的肽DNA片段的表达载体C依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽解析：选C。紧扣蛋白质工程的流程(基本途径)进行分析。由题可知，多肽P1为抗菌性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽，即在P1的基础上设计出自然界原本不存在的蛋白质，用蛋白质工程技术可以实现。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对应的脱氧核苷酸序列。故要想在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做
7、的是依据P1的氨基酸序列设计出多条模拟肽，然后进行改造，从而确定抗菌性强但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。基因工程与蛋白质工程的比较项目基因工程蛋白质工程操作环境(场所)生物体外生物体外操作核心基因基因操作起点目的基因预期的蛋白质功能区别过程获取目的基因构建基因表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质结果生产自然界已存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质联系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，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成实现 (1)蛋白质工程的直接操作对象是
8、什么？操作手段有哪些？提示：基因。基因修饰和基因合成。(2)为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？提示：蛋白质工程离不开基因工程，改造基因后，要通过基因工程生产人类需要的蛋白质。(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传下去的。(2)蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。改造后的基因需要表达出相应的蛋白质，同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。(3)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋
9、白质工程中的新基因则没有。1(2018南通高二检测)下列有关蛋白质工程的说法，正确的是()A蛋白质工程无需构建基因表达载体B通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质C蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶D蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质解析：选C。蛋白质工程的基本流程：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，找出相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。这是蛋白质工程特有的途径，接下来是按照基因工程的一般步骤进行。因此，基因工程技术利用的工具(限制酶、DNA连接酶、载体)以及操作流程也适用于蛋白质工程技术中，A项错误，C项正确；蛋白质工程生产的蛋白质是
10、改造后的蛋白质或者是新的蛋白质，B项错误；蛋白质工程的操作对象是基因，属于分子水平，D项错误。2下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，不正确的是()A将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法B设计扩增目的基因的引物时，不必考虑表达载体的序列C蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术D蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质解析：选B。选项A正确，将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法；选项B不正确，设计的引物应能与表达载体两端的序列互补配对；选项C正确，蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，
11、或制造一种新的蛋白质的技术；选项D正确，通过蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质。基因工程与蛋白质工程的判断方法是否对原有基因进行改造改造：蛋白质工程不改造：基因工程核心知识小结要点回眸答题必备 基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。 蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。 蛋白质工程直接操作的对象是基因，而不是蛋白质。 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。 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。随堂检测1(2018河北黄骅中学高二期中)将人的干扰
12、素基因通过基因定点突变，使干扰素第 17 位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于()A蛋白质工程B细胞工程C胚胎工程 D生态工程解析：选A。通过改造基因来改造蛋白质，属于蛋白质工程，A正确；基因定点突变属于分子水平，不属于细胞工程、胚胎工程和生态工程，B、C、D错误。2(2018泰州高二检测)下面对蛋白质工程的基本操作程序的叙述，正确的是()蛋白质分子结构合成DNA合成mRNA合成蛋白质的预期功能根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列ABCD解析：选C。蛋白质工程的操作流程为：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
13、到相对应的脱氧核苷酸序列(即基因)修改或合成的基因表达出相应的蛋白质。3T4溶菌酶的稳定性大大提高的根本原因是()A控制T4溶菌酶合成的基因的一个位点发生突变B控制T4溶菌酶合成的mRNA上的密码子发生变化CT4溶菌酶中一个氨基酸发生了替换DT4溶菌酶中的第3位氨基酸由异亮氨酸变为半胱氨酸解析：选A。T4溶菌酶是一种蛋白质，其稳定性提高的原因是其分子结构的改变。蛋白质的合成受基因控制，所以蛋白质改变的根本原因是基因的改变。选项B、C、D的内容都是T4溶菌酶改变的原因，但都不是根本原因。4(2018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
14、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解析：选A。要想使某种微生物合成的蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。5(2018天津高二检测)蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A基因工程原则上能生产任何蛋白质B蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程解析：选B。基因工程原则上只能生产自然界已有的蛋白质；蛋白质工程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，是延伸出来的第二代基因工程，蛋白质工程需进行转录和翻译。6(2018河南平顶山
