高中生物选修3优质学案10：1.4 蛋白质工程的崛起

蛋白质工程的崛起
第一步：了解感知
阅读教材P26-28相关内容，将你认为重要的部分勾画出来，并完成下面内容：
（一）蛋白质工程崛起的缘由
1．基因工程及不足
(1)实质：将一种生物的________转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的_________，进而表现出__________。

(2)不足：在原则上只能生产自然界已存在的_______。

2．天然蛋白质的不足
天然蛋白质的__________符合__________生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

（二）蛋白质工程的基本原理
1．概念:蛋白质工程是指以________________________为基础，通过________ _______________或______________,对现有蛋白质________或____________________,以满足人类生产和生活的需要。

(1)基础：蛋白质分子的___________及其与_______的关系。

(2)手段：通过____________或____________，对现有蛋白质进行________或制造一种新的蛋白质。

因为基因决定蛋白质，所以必须从基因入手。

(3)目的：获得满足人类生产和生活需求的______________。

2．流程：
天然蛋白质合成的过程是按照进行的；基因→表达（
和）→形成→形成→行使生物功能；而蛋白质工程与之相反，它的基本途径是：从预期蛋白质功能出发→设计预期的___________→推测应有的________序列→找到相对应的__________序列(基因)。

3．蛋白质工程的成果
（1）延长干扰素体外保存时间
问题：干扰素在体外保存相当困难
措施：可将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，使其长时间保存。

（2）提高玉米中赖氨酸的含量
问题：玉米中含量较低，原因是当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制赖氨酸合成过程中两个关键酶----天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性。

措施：将玉米中天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶只中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可提高玉米中游离赖氨酸的含量。

（3）还有许多工业用酶也是在改变天然酶的特性后，才使之适应生产和使用需要的。

（三）蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程是在_______的基础上,延伸出来的第_____代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域.
1．前景诱人：如用此技术制成的电子元件，具有______、_____和效率高的特点；通过对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。

2．难度很大：蛋白质工程是一项难度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于。

第二步深入学习
结合本节所学，讨论下列问题：
1、请说出基因工程的优点和不足。

2 、蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
3、为什么说蛋白质工程是第二代基因工程?
4、对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？为什么?
5、结合教材内容,请尝试绘出蛋白质工程的流程图。

6、为什么目前蛋白质工程成功的例子不多?
第三步迁移运用
辨析比较：
1.基因工程和蛋白质工程比较
2.酶工程：绝大多数酶都是蛋白质，但酶工程与蛋白质工程不同。

酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。

3.蛋白质的改造可分为三类
第一类为“大改”，即制造出自然界中不存在的全新蛋白质。

第二类为“中改”，即在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域。

第三类为“小改”，即改造蛋白质分子中的几个氨基酸的残基。

基因的定点诱变技术是改造蛋白质结构的核心技术之一。

【课堂检测】
1．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）
A．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构
2．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程
3.蛋白质工程的基本流程正确的是（）
①蛋白质分子结构设计②DNA合成
③预期蛋白质功能④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A．①②③④B．④②①③C．③①④②D．③④①②
4．蛋白质工程是在基因工程基础上,延伸出来的第二代基因工程,其结果产生的蛋白质是A．氨基酸种类增多B．氨基酸种类减少
C．仍为天然存在蛋白质D．可合成天然不存在蛋白质
5．科学家将B-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达,使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高了B-干扰素的抗病活性,并且提高了储存稳定性.该生物技术为（）
A．基因工程B．蛋白质工程C．基因突变D．细胞工程
——★参考答案★——
第一步：了解感知
（一）1．（1）基因蛋白质新的性状(2)蛋白质
2．结构和功能特定物种
（二）1．基因工程基因修饰基因合成进行改造或制造一种新的蛋白质
(1)结构规律生物功能
(2) 基因修饰基因合成改造
(3)蛋白质
2．流程：
DNA控制转录翻译多肽链蛋白质蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸（三）蛋白质工程的进展和前景
基因工程二
1．体积小耗电少
2．高级结构
【课堂检测】
1-5：D B C D B。