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1、高中生物 导学指引（4）选修班 选修3蛋白质工程的崛起【学习目标】1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2、简述蛋白质工程的原理。3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。【学习重点】1、为什么开展蛋白质工程的研究2、蛋白质工程的原理【学习难点】蛋白质工程的原理【教学过程】A、自主学习回忆再现“中心法则”一、蛋白质工程崛起的缘由1、引发蛋白质工程崛起的新问题：天然蛋白质的 不能完全满足人类生产和生活的需要。2、现有蛋白质不能满足人类需要的几个典型例子（1）干扰素的体外保存具体问题：解决的措施：（2）富含赖氨酸的玉米新品种培育具体问题：解决的措施：二、蛋白质工程的基本原理1、蛋白质工程流程2、蛋白质工程概
2、念蛋白质工程是指以 作为基础，通过 ，对现有蛋白质 或 ，以满足人类的 的需求。前提：了解蛋白质的 和 。原理：基因（基因修饰或基因合成）目的：蛋白质三、蛋白质工程的进展和前景（举例说明）人类蛋白质组计划是继人类基因组计划后，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。2003年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“人类蛋白质组计划”，由此拉开了蛋白质组计划的帷幕。四、例题分析1、下列属于蛋白质工程应用实例的是：A、巨型小鼠 B、鼠人嵌合抗体 C、多利羊 D、结晶牛
3、胰岛素2、以下关于蛋白质工程的说法正确的是（ ）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3、干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用来治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难，如何长期保存，科学家发现干扰素中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，可以保存半年。你来设想一下，能不能让动物生产能够长期储存的干扰素？采用什么方法？4、蛋白质工程是指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、生产的过程。下面是蛋白质工程的基本途径，试回答下列有关问题：（1）图中过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的
4、，后者位于 分子上，其上的核苷酸序列与基因中的脱氧核苷酸之间存在着 关系。（2）完成过程需要涉及 技术。B、反馈矫正1、蛋白质工程制造的蛋白质是（ ）A、天然蛋白质 B、稀有蛋白质 C、自然界中不存在的蛋白质 D、肌肉蛋白2、蛋白质工程中目前已成功的是 （ ）A、对胰岛素进行改造，生产速效型药品 B、蛋白质工程应用于微电子方面C、体外耐保存的干扰素 D、用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米3、科学家发现将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106gml，只相当于天然产品的分之一，通过基因定点突变将第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的一干扰素的抗病性活
5、性提高到108gml，并且比天然一干扰素的贮存稳定性高很多。此项技术属于 ( )A、细胞工程 B、蛋白质工程 C、胚胎工程 D、基因工程4、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，只有对热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是( )A、对此酶中的少数氨基酸替换，以改善其功能 B、减少此酶在片剂中的含量C、将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 D、重新设计与创造一种全新的蛋白酶5、下列哪项不是蛋白质工程的研究内容 A、分析蛋白质分子的精细结构 B、对蛋白质进行有目的的改造C、分析氨基酸的化学组成 D、按照人的意愿将
6、天然蛋白质改造成新的蛋白质6、蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种？（ ） 进行少数氨基酸的替换 对不同来源的蛋白质的拼接 从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 直接改变蛋白质的空间结构预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构推测应有氨基酸序列推测相应基因中脱氧核苷酸序列生产相应蛋白质A、B、C、D、7、关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（ ）A、都是分子水平上的操作B、基因工程就是改造基因的分子结构C、蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构D、基因工程能产生自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能产生自然界根本不存在的蛋白质8、蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图示
7、意蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示A、转录和翻译 B、翻译和转录 C、复制和转录 D、传递和表达9、下列各项中不属于蛋白质工程在医学上应用的是（ ）A、基因芯片用于HIV诊断 B、 t-PA用于医治心肌梗死C、速效胰岛素用于治疗糖尿病 D、 人鼠嵌合抗体用于识别、杀伤肿瘤细胞10、枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂的添加剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍（1）改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。（2）改造后
8、的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有 个碱基对发生变化。（3）利用生物技术改造蛋白质，是提高了蛋白质的 性，埃斯特尔所作的工作是对已知蛋白质进行 。参考答案A、自主学习一、蛋白质工程崛起的缘由1、结构和功能2、（1）体外保存相当困难将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那在-70的条件下可以保存半年（2）玉米中赖氨酸的含量比较低将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍二、蛋白质工程的基本原理2、蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 基因修饰或基因合成进行改造
9、制造一种新的蛋白质 生产和生活结构规律 与生物功能的关系由预期的蛋白质找到相对应的脱氧核苷酸序列获得满足人类生产和生活需求的四、例题分析：1、B2、A3、能生产长期储存的干扰素。用氨基酸序列反推信使RNA序列，再反推DNA序列，然后进行基因改造。4、（1）密码子 mRNA 互补 （2）基因工程B、反馈矫正1、C2、A3、B4、A5、C6、B7、A8、A9、A10、（1）蛋白质工程 （2）1 （3）稳定 少数氨基酸的替换解析：本题考查蛋白质工程的有关问题。基因中的3个碱基对决定mRNA上3个碱基，mRNA上3个碱基决定一个氨基酸。利用生物技术改造蛋白质能够提高蛋白质的稳定性。参考答案A、自主学习
10、一、蛋白质工程崛起的缘由1、结构和功能2、（1）体外保存相当困难将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那在-70的条件下可以保存半年（2）玉米中赖氨酸的含量比较低将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍二、蛋白质工程的基本原理2、蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 基因修饰或基因合成进行改造 制造一种新的蛋白质 生产和生活结构规律 与生物功能的关系由预期的蛋白质找到相对应的脱氧核苷酸序列获得满足人类生产和生活需求的四、例题分析：1、B2、A3、能生产长期储存的干扰素。用氨基酸序列反推信使RNA序列，再反推DNA序列，然后进行基因改造。4、（1）密码子 mRNA 互补 （2）基因工程B、反馈矫正1、C2、A3、B4、A5、C6、B7、A8、A9、A10、（1）蛋白质工程 （2）1 （3）稳定 少数氨基酸的替换解析：本题考查蛋白质工程的有关问题。基因中的3个碱基对决定mRNA上3个碱基，mRNA上3个碱基决定一个氨基酸。利用生物技术改造蛋白质能够提高蛋白质的稳定性。第 10 页 共 10 页
