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1、14 蛋白质质工程的崛起课标领航1举举例说说出蛋白质质工程崛起的缘缘由。2理解蛋白质质工程的原理。3了解蛋白质质工程的应应用。【重点】 蛋白质质工程的原理。【难难点】 蛋白质质工程的应应用。情景导导航快速起效的胰岛岛素实验证实验证 明：胰岛岛素在低浓浓度时时主要以单单体形式存在，在高浓浓度时时多以二聚体形式存在，这这是胰岛岛素2328氨基酸残基结结构所致。这样这样 就会延缓缓胰岛岛素从注射部位进进入血液，从而延缓缓了其降血糖的作用，也增加了抗原性。科学家根据胰岛岛素的结结构和其功能间间的关系，设计设计 了对对胰岛岛素基因的改造方案。通过过碱基替换换的方法，改变变基因序列，将链链第28位改为赖为
2、赖 氨酸、29位改为为脯氨酸，从而改变变了胰岛岛素的结结构。这这种改变变了结结构的胰岛岛素不会形成二聚体，从而使胰岛岛素快速起作用。由此，速效型胰岛岛素制剂诞剂诞 生，这这种制剂剂的形成正是利用的蛋白质质工程技术术，也就是本节节我们们将要探讨讨的内容。基础自主梳理一、蛋白质质工程的崛起1基因工程的实质实质 ：将一种生物的_转转移到另一种生物体内，后者产产生它本不能产产生的_，从而产产生新性状。2蛋白质质工程的目的：生产产符合人们们生活需要的、并非自然界已存在的_。基因蛋白质质蛋白质质3实实例：_和二氢氢吡啶啶二羧羧酸合成酶的活性受细细胞内_的影响，当赖赖氨酸浓浓度达到一定量时时会抑制这这两种酶
3、的活性，改变变两种酶的特性后,玉米游离赖赖氨酸含量提高。天冬氨酸激酶赖赖氨酸浓浓度思考感悟对对天然蛋白质进质进 行改造，是直接对对蛋白质质分子进进行操作，还还是通过对过对 基因的操作来实现实现 ？【提示】 对对基因的操作。二、蛋白质质工程的原理与进进展1目标标：根据人们对们对 _的特定需求对对_进进行分子设计设计 。2原理：_。3过过程：预预期蛋白质质功能设计预设计预 期的蛋白质质结结构推测应测应 有的_序列找到对应对应 的_序列(基因)。4蛋白质质工程的进进展：前景广阔阔，但目前成功的例子不多。蛋白质质功能 蛋白质质的结结构中心法则则的逆推氨基酸脱氧核苷酸核心要点突破对蛋白质工程的理解1蛋白
4、质质工程崛起的缘缘由：基因工程只能生产产出天然蛋白质质，蛋白质质工程是为为了生产产出符合人类类生产产和生活需要的蛋白质质。2基本原理和途径 它可以根据人的需求来设计设计 蛋白质质的结结构，又称为为第二代基因工程。其原理是：根据中心法则则逆向推理。图图示如下：3设计设计 中的困难难：如何推测测非编码编码 区以及内含子的脱氧核苷酸序列。4蛋白质质工程的步骤骤某多肽链肽链 的一段氨基酸序列是：甲硫氨酸色氨酸苯丙氨酸色氨酸(氨基酸及对对应应的密码码子为为：甲硫氨酸AUG，色氨酸UGG，苯丙氨酸UUU、UUC)(1)怎样样得出决定这这一段肽链肽链 的脱氧核苷酸序列？请请把相应应的碱基序列写出来。(2)确
5、定目的基因的碱基序列后，怎样样才能合成或改造目的基因(DNA)?例例1 1【思路点拨拨】 本题题考查查蛋白质质工程的原理及实实例，解答本题应题应 突破以下几点：首先设计设计 蛋白质质氨基酸序列。找到对应对应 的脱氧核苷酸序列。根据DNA(基因)脱氧核苷酸序列进进行人工合成或进进行基因改造。【尝试尝试 解答】 (1)根据氨基酸序列反推mRNA上 密码码子序列，再反推DNA上脱氧核苷酸序列。其 DNA碱基序列为为：(2)确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类类的 需要改造它，通过过人工合成的方法，或从基因库库中 获获取。【互动动探究】 由上述氨基酸序列推导导出的目的基因为为什么有多种？【提示】
6、一种氨基酸可以由一种或几种不同的密码码子决定，这样这样 推导导出的基因也就有多种。【易误误警示】 (1)尽管蛋白质质工程是从预预期蛋白质质功能入手改造蛋白质结质结 构，但不能直接改造蛋白质质,而应应从改造基因入手，所以其本质质和基础应为础应为基因工程。(2)判断蛋白质质工程方法的关键键是：通过过基因修饰饰或基因合成，对现对现 有蛋白质进质进 行改造，或制造一种新的蛋白质质。比较基因工程和蛋白质工程比较项较项 目基因工程蛋白质质工程 操作对对象基因基因 操作水平DNA分子水平DNA分子水平基本过过程获获取目的基因构 建基因表达载载体 将目的基因导导入受 体细细胞目的基因 的检测检测 与鉴鉴定确定
7、蛋白质质的功能蛋 白质应质应 有的高级结级结 构 蛋白质应质应 具备备的折叠状 态态蛋白质应质应 有的氨基 酸序列应应有的碱基序 列合成DNA表达出 蛋白质质比较较 项项目基因工程蛋白质质工程实质实质定向改造生物的遗遗 传传特性，以获获得人 类类需要的生物类类型 或生物产产品定向改造或生产产人类类 所需蛋白质质结结果生产产人类类需要的基 因产产物(自然界已有 的蛋白质质)可以生产产自然界没有 的、不存在的新蛋白 质质联联系 蛋白质质工程是以基因工程为为基础础的(2011年泰安市高二检测检测 )科学家对对鼠源杂杂交瘤抗体进进行改造，生产产出效果更好的鼠人嵌合抗体，用于癌症治疗疗。下图图表示形成鼠
8、人嵌合抗体的过过程，据图图回答：例例2 2(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠人嵌合抗体， 属于_(生物工程)的范畴。 (2)图示过程是根据预期的_，设计 _， 最终必须对_进行操作，此操作中改变的 是_。 (3)经过改造的鼠人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗 体相比较，突出的优点是 _ (从免疫角度考虑)。 (4)上述过程中对科学家来说难度最大的是 _。【尝试尝试 解答】 (1)蛋白质质工程(2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结结构 基因 碱基对对(3)对对人体的不良反应应减少(4)设计设计 嵌合抗体的空间结间结 构【解析】 (1)通过图过图 示可知鼠人嵌合抗体是通 过过人工设计设计 而形成的特定功能蛋白质质
9、，其生产过产过 程应应属于蛋白质质工程的范畴。 (2)蛋白质质工程的流程：预预期蛋白质质的功能设计设计 预预期的蛋白质结质结 构推测应测应 有的氨基酸序列找 到相对应对应 的脱氧核苷酸序列(基因)通过过基因工程 操作生产预产预 期的蛋白质质。 (3)从免疫的角度考虑虑，对对人体来说说鼠源抗体为为抗 原,若利用人的抗体与之嵌合，则则排斥作用会减轻轻 ，对对人体的负负作用会减少。 (4)由于蛋白质质空间结间结 构比较较复杂杂，不易确定，所 以成为为蛋白质质工程中最大的障碍。【探规寻规寻 律】 (1)蛋白质质工程最终还终还 是回到基因工程上来，因为为蛋白质质的合成由基因控制，所以说说蛋白质质工程是在基因工程的基础础上延伸出来的第二代基因工程。(2)基因工程中的目的基因一般为为自然存在的基因,而蛋白质质工程中的目的基因不是自然存在的。跟踪训练训练 (2011年姜堰高二检测检测 )运用某生物工程技术术将毒性肽肽融合进进入抗体分子，制造出“导弹导弹药药物”，它可自动动瞄准和攻击击体内的靶组织组织 或靶细细胞(如癌细细胞)。此技术术是( )A基因工程 B细细胞工程C蛋白质质工程 D胚胎工程答案：C
