14蛋白质工程的崛起
1.4蛋白质工程的崛起
例，解答本题应突破以下几点：
①首先设计蛋白质氨基酸序列。
②找到对应的脱氧核苷酸序列。
③根据DNA(基因)脱氧核苷酸序列进行人工合成
或进行基因改造。
（1）每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查一 下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序 列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸 是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来 就比较复杂，至少可以排列出16种，根据学过的排列 组合知识排列一下。首先应该根据三联密码子推出 mRNA序列为GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G） AUGUUU（或C），再根据碱基互补配对规律推出脱 氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C） TACAAA（或G）。
天冬氨酸激酶 （异亮氨酸） 二氢吡啶二羧酸合成酶 （异亮氨酸）
二氢吡啶二羧酸合成酶 改造 （104位的天冬酰胺）
问题1：
蛋白质功能 不能满足需求
解决：改变蛋白质
的结构
-----半胱氨酸----干扰素 体外很难保存
？如何改造 ------丝氨酸------干扰素（改） 体外可以保存半年
问题2：如何对天然蛋白质的结构进行改造？ (你认为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？能否说出你的理 由？)
一、蛋白质工程崛起的缘由
阅读P26第二自然段思考：
科学家在干扰素的保存和玉米的赖氨酸 的产量上面临什么样的问题？如何解决 这些问题？
例如：
干扰素（半胱氨酸）
体外很难保存 玉米中赖氨酸含量比较低 改造
干扰素（丝氨酸）天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
改造
何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有
生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带
1.4蛋白质工程的崛起
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列 说法不正确的是
A．是生物在长期进化过程中形成的
D
B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要
C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种
D．一定完全符合人类生产和生活的需要
2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 Ｄ
Ａ．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
Ｄ
基因定点诱变技术的示意图
4、蛋白质工程的概念
基础: 蛋白质的结构和功能
途径: 基因修饰或基因合成 目标: 改造或制造新的蛋白质，满足人类 的生产或生活的需要 蛋白质工程的实质： 是对编码蛋白质的基因进行改造
活动2：对照密码表，至少写出三种决定
“—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸— 苯丙氨酸—”的脱氧核苷酸序列。
改造
• P28 思考与探索
蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？
• 蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础 理论研究的需要。
• 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于 工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这 些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没 有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的 反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应 温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失 活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重 要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括： 延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋 白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性 丧失等。
旁栏思考题
1、你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋 白质工程有什么关系？我国科学家承担了 什么任务？ （了解）
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划 之后，生命科学乃至自然科学领域中的一项 重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质 组组织宣告成立。之后，该组织正是提出启 动两项重大国际合作行为：一项是有中国科 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“人类血 浆蛋白质组计划”。
高中生物 专题1 基因工程 1
专题1 基因工程 1。
5 蛋白质工程的崛起一、选择题1．蛋白质工程的实质是(）A．改造蛋白质B．改造mRNAC．改造基因D．改变氨基酸解析：蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特殊要求，对蛋白质的结构进行分子设计，由于基因决定蛋白质,因此要对蛋白质结构进行设计改造，必须从基因入手。
答案:C2．葡萄糖异构酶（GⅠ)在工业上应用广泛,为提高其热稳定性,科学家对GⅠ基因进行体外定点诱变,以脯氨酸（Prol38)替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达,结果最适反应温度提高10～12 ℃。
这属于生物工程中的（)A．基因工程B．蛋白质工程C．发酵工程D．酶工程解析：酶工程的重点在于对已存在的酶合理充分利用（如：加酶洗衣粉、嫩肉粉等)，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。
通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。
答案:B3．下列哪项不是蛋白质工程中的蛋白质分子设计(）A．对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换B．对不同来源的蛋白质分子进行拼接组装C．从氨基酸的排列顺序开始设计全新蛋白质D．设计控制蛋白质合成的基因中的核苷酸序列解析：蛋白质工程的重要方面是蛋白质的分子设计,它可以分为三类：一是对已知蛋白质进行少数氨基酸的替换,二是对不同来源的蛋白质进行拼接组装，三是设计制造自然界中全新的蛋白质。
D项中的内容是合成基因，属于基因工程.答案：D4．下列不属于蛋白质工程成果的是(）A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性B．生产出鼠—人嵌合抗体C．将t。
PA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺D．蛋白酶洗衣粉容易洗掉奶渍、血渍解析:A、B、C三项所述都是对现存的蛋白质分子进行改造，属于蛋白质工程的成果。
而加酶洗衣粉属于酶制剂的应用，属于酶工程的成果.答案：D5．下列关于蛋白质工程应用的叙述错误的是（）A．蛋白质工程可以改造酶的结构,提高酶的热稳定性B．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素D．蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂解析：蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子结构来改造基因，进而控制合成或改变自然界中的蛋白质，而在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便可达到。
高中生物 选修3 教材 课后习题 答案【word2003,精心校对、修改版】
高中生物选修3 教材答案【精心校对、修改版】♫1.1 DNA重组技术的基本工具（一）思考与探究1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA 片段：(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…（4）…G…G …TG CG……CTTAA(5) G… (6) …GC(7) GT…(8)AATTC…ACGTC… …CG C A…G…你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？答：2和7能连接形成…ACGT……TGCA…；4和8能连接形成…GAATTC……CTTAAG…；3和6能连接形成…GCGC……CGCG…；1和5能连接形成…CTGCAG……GACGTC…。
2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。
细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。
生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。
上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答）。
3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。
是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。
生物：1.4《蛋白质工程的崛起》课件(新人教版选修3)
2、天然蛋白质的不足 、
Hale Waihona Puke 天然蛋白质是生物在长期进化过程中 形成的， 形成的，它们的结构和功能符合特定 物种生存的需要， 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。 人类生产和生活的需要。
3、蛋白质工程的目的 、
生产符合人类生产和生活的 需要的蛋白质。 需要的蛋白质。
二、蛋白质工程的基本原理
练习检测
1 ．关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法 关于生物体内存在的天然蛋白质， 不正确的是（ 不正确的是（ ） A．是生物在长期进化过程中形成的 ． B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要 ． C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有 种 ．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种 D．一定完全符合人类生产和生活的需要 ．
D
2．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 ． Ａ．氨基酸结构 Ａ．氨基酸结构 C．肽链结构 ． B．蛋白质空间结构 ． D．基因结构 ．
Ｄ
）
• 3．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（ ．下列关于蛋白质工程的说法错误的是（
1.4 蛋白质工程的崛起
2.生长激素改造 生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生 长发育,然而它不仅可以结合生长激素受体, 长发育,然而它不仅可以结合生长激素受体,还可以结合 许多种不同类型细胞的催乳激素受体,引发其他生理过程. 许多种不同类型细胞的催乳激素受体,引发其他生理过程. 在治疗过程中为减少副作用, 在治疗过程中为减少副作用,需使人的重组生长激素只与 生长激素受体结合,尽可能减少与其他激素受体的结合. 生长激素受体结合,尽可能减少与其他激素受体的结合. 经研究发现,二者受体结合区有一部分重叠,但并不完全 经研究发现,二者受体结合区有一部分重叠, 相同,有可能通过改造加以区别. 相同,有可能通过改造加以区别.由于人的生长激素和催 乳激素受体结合需要锌离子参与作用, 乳激素受体结合需要锌离子参与作用,而它与生长激素受 体结合则无需锌离子参与, 体结合则无需锌离子参与,于是考虑取代充当锌离子配基 的氨基酸侧链,如第18和第21 His(组氨酸)和第17 18和第21位 17位 的氨基酸侧链,如第18和第21位His(组氨酸)和第17位 Glu(谷氨酸).实验结果与预先设想一致,但要开发作 Glu(谷氨酸).实验结果与预先设想一致, ).实验结果与预先设想一致 为临床用药还有大量的工作要做. 为临床用药还有大量的工作要做.
专题1 基因工程 专题1
----------------后基因工程 后基因工程
一,蛋白质工程崛起的缘由
通过基因工程能够大规模生产生物体内微 量存在的活性物质,并借助转基因而改变动植 量存在的活性物质, 物性状, 物性状,得以在人类医疗保健中进行基因诊断 和基因治疗. 和基因治疗.然而在广泛利用自然界各种蛋白 质的过程中就发现, 质的过程中就发现,这些蛋白质只是适应生物 自身的需要, 自身的需要,而对它们进行产业化开发往往不 合意,需要加以改造.1983年Ulmer首先提出 合意,需要加以改造.1983年Ulmer首先提出 蛋白质工程,它是指按照特定的需要, 蛋白质工程,它是指按照特定的需要,对蛋白 质进行分子设计和改造的工程.自此以后, 质进行分子设计和改造的工程.自此以后,蛋 白质工程迅速发展, 白质工程迅速发展,已成为生物工程的重要组 成部分. 成部分.
蛋白质工程的原理和应用-高二生物同步精品课堂(人教版2019选择性必修3)
一 蛋白质工程崛起的缘由
蛋白质工程
以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造 或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人 类生产和生活的需求
操作对象：改造或合成基因 结果： 改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质 与基因工程的关系：在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 理论和技术： 分子生物学、晶体学和计算机技术
基因！
二 蛋白质工程的原理
1.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 进行设计改造。 2.蛋白质工程的实质：通过改造或合成基因，来定向改造现有蛋白质或制造 新的蛋白质。 3.天然蛋白质合成的过程：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的。 基因→表达（转录和翻译）→形成具有特定氨基酸序列的多肽链→形成具有 高级结构的蛋白质→行使生物功能。
这项工作属于蛋白质工程的范畴。引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本 原因是基因的碱基序列发生了变化。如果要将改造后的T4溶菌酶应用于生 产实践,还有很多工作需要做。例如由于改造后酶的空间结构发生了变化, 因此它的一些基本特性需要重新明确,包括它能耐受的温度范围、催化反 应的最适温度、酶活力的大小等;需要建立规模化生产该酶的技术体系,评 估生产成本等。
学而时习之ຫໍສະໝຸດ 1.视频里面有一副发光的树，科 学家利用了什么技术让细菌能发 出荧光？
基因工程技术使细菌表达了荧光蛋白。
2.绿色荧光蛋白来源于一种发光水母，科学家通过改造绿色荧光 蛋白，获得了能发出其他颜色荧光蛋白，才“画”出了色彩斑斓的图 案。科学家如何对天然的绿色荧光蛋白进行改造？
最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它， 获得了黄色荧光蛋白等。这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检 测、肿瘤的示踪研究等领域有着重要应用。
蛋白质工程的研究进展及前景展望
蛋白质工程的研究进展及前景展望１蛋白质工程的由来和目标蛋白质工程是在基因工程冲击下应运而生的。
基因工程的研究与开发是以遗传基因，即脱氧核糖核酸为内容的。
这种生物大分子的研究与开发诱发了另一个生物大分子蛋白质的研究与开发。
这就是蛋白质工程的由来。
它是以蛋白质的结构及其功能为基础，通过基因修饰和基因合成对现存蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。
这种新型蛋白质必须是更符合人类的需要。
因此，有学者称，蛋白质工程是第二代基因工程。
其基本实施目标是运用基因工程的ＤＮＡ重组技术，将克隆后的基因编码加以改造，或者人工组装成新的基因，再将上述基因通过载体引入挑选的宿主系统内进行表达，从而产生符合人类设计需要的“突变型”蛋白质分子。
这种蛋白质分子只有表达了人类需要的性状，才算是实现了蛋白质工程的目标。
２蛋白质工程原理和基本操作２．１分子设计由于基因工程的发展，人们已经可以运用基因重组等理论和方法去设计并制造出预想的各种性能的蛋白质。
这种改变蛋白质的操作可以在蛋白质水平上，也可以在基因水平上。
如基因水平的改变，是在功能基因开发的基础上，对编码蛋白质的基因进行改造，小到可改变一个核苷酸，大到可以加入或消除某一结构的编码序列。
蛋白质水平的改变则主要是对制造出的蛋白质进行加工、修饰，如磷酸化、糖基化等。
蛋白质的化学修饰条件剧烈，无专一性，而基因操作则比较方便，在实施基因操作时，必须预先知道是哪个氨基酸或哪几个氨基酸影响着蛋白质的性状。
就现代生物技术发展水平看，大量新蛋白质通过检测，来确定改变的蛋白质是否具有预期的性状，技术上已是可行的。
２．２定点突变技术目前，在蛋白质工程中最常采用的技术是定点诱变技术，即在特定的位点改变基因上核苷酸的种类，从而达到改变蛋白质性状的目的。
蛋白质工程发展至当代，利用专一改变基因中某个或某些特定核苷酸的技术，可以产生具有工业上和医药上所需性状的蛋白质。
一般来讲对蛋白质所作的改造包括增强酶蛋白的催化能力、稳定性、专一性以及改善酶蛋白质的反应条件等几个方面，已为其大规模的应用创造了条件。
1.3、1.4基因工程的应用蛋白质工程的崛起
1．(2010年黄冈模拟)科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是()①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④【答案】 B2．如下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。
已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。
判断下列说法正确的是()A．将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长【答案】 C3．基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖、传播而发生扩散。
下列叙述错误的是()A．基因工程间接导致了基因污染B．基因工程破坏了生物原有的基因组成C．基因工程是通过染色体的重组发生基因交换，从而获得了生物的新性状D．人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响【答案】 C4．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，或制造出一种新的蛋白质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【答案】 B5．(2010年南京模拟)下列关于蛋白质工程的说法，正确的是()A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．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C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及生物功能的关系作为基础，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。
高考复习：人教版高中生物选修三现代生物技术专题一《基因工程》经典例题创新应用训练含答案解析
高中生物选修三现代生物技术专题全套教学案含单元检测专题一基因工程本专题包括基因工程的发展过程；DNA重组技术的基本工具；基因工程的基本操作程序；基因工程的应用；蛋白质工程的崛起等部分。
b5E2RGbCAP基因工程是一门20世纪70年代以来新兴的生物科学与工程技术相结合的科学。
也叫DNA重组技术。
它是按照人类的意愿，将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技术。
现已成为生命科学中发展最快、最前沿的学科，有关生物工程的内容，己成为近几年生物高考的热点内容。
其中基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步骤以及基因工程的成果及应用前景将是近年命题的新热点plEanqFDPw基因工程操作的三种基本工具，四项基本操作程序等内容将成为考查学生分析综合问题能力的材料；另外，针对生物工程在医药、食品、农林等高新技术产业中的应用，运用有关的生物知识指导生产和实践，对有关的生产方案、生产过程进行分析、综合评价，这也是高考的另一热点。
有关基因工程的备考，今后高考中可能涉及到本考题的热点问题，有如下几个方面：DXDiTa9E3d1•基因工程的基本步骤：目的基因的获取、基因表达运载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因表达的检测与鉴定几个步骤。
RTCrpUDGiT2•转基因技术的应用：（1）转基因动植物，如抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂，抗倒伏的植物；产肉、产蛋量高、生长快、耐粗饲料的动物；此外，转基因动物为人类异体器官移植提供了可能。
（2）基因药物：如人造胰岛素、人造生长激素、溶血栓的尿激酶原等。
（3）基因治疗：美国对复合型免疫缺陷症的治疗；糖尿病的治疗：许多科学家希望利用基因工程手段将正常的合成胰岛素基因导入患者体内，并准确表达，以此来修复或替代失去正常功能的胰岛B细胞，从而维持机体血糖平衡。
（4）利用遗传工程培养转基因固氮绿色植物的展望。
地球上的固氮途径有三条：生物固氮、工业固氮、高能固氮。
其中，生物固氮是植物可利用氮的主要来源。
人教版高中生物选择性必修第3册 基因工程 基因工程(6)
教案1.纤维素酶的作用机理师生共同回顾选修1中所学的纤维素酶的作用机理。
我们首先回顾一下有关纤维素酶的内容。
纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称。
纤维素酶根据催化功能的不同分为内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶三类。
[3]我们来一起了解一下纤维素酶的作用机理。
图1从图1中我们可以看出，内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶在发挥催化功能时，切断纤维素的β-1，4糖苷键，将纤维素多糖的长链切成短链，进而产生纤维二糖、纤维糊精等产物。
之后β-葡萄糖苷酶将纤维二糖等继续水解为葡萄糖。
不同种类的生物产生的纤维素酶会有一些差别。
2.纤维素酶在实践中的应用遇到的问题教师提出问题1：从生物体中提取的纤维素酶是否可以直接用于生产呢？教师提供资料：生产中应用纤维素酶时的实际实验资料。
图2这张曲线图2，体现的是纤维二糖对纤维素水解的影响。
由此可见，在实际生产中，外切葡聚糖酶催化纤维素水解产生的产物纤维二糖会抑制酶的活性，从而减少小分子糖的生成速率。
出现这样的问题，限制了天然的纤维素酶在生产中的应用。
3.纤维素酶的改造教师提出问题2：如果要找出产物抑制酶活性的原因，你有什么思路呢？教师适当给出思考方向：纤维素酶有怎样的结构，产物和酶结构之间有怎样的相互作用？怎样去除纤维二糖等等。
图3图4图3中左侧是外切葡聚糖酶的结构图，外切葡聚糖酶是蛋白质，是由氨基酸脱水缩合形成的肽链构成的，肽链盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。
右侧是外切葡聚糖酶的结构简图。
从图中我们可以看出，外切葡聚糖酶分为催化区域、纤维素结合区域、以及二者的连接区三个主要部分。
进一步的了解一下外切葡聚糖酶的催化区域的结构。
图4中灰色的部分代表外切葡聚糖酶催化区域的肽链，黄色的结构代表酶催化区域的第248位的精氨基酸和第385位酪氨酸的侧链基团（R基），橙色分子代表产物纤维二糖。
右侧是精氨酸和酪氨酸的结构图，观察两种氨基酸的R基，如果二者的侧链基团接近，就会产生相互作用。
人教版教学课件湖南省安仁一中生物必修三《14蛋白质工程的崛起》课件
1.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱 生物发生器的研究也取得了一定进展。最 近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱 上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿 液中。请回答： 1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞， 显微注射 常用方法是___________。 2）进行基因转移是，通常要将外源基因转到 受精卵 ________中，原因是： 受精卵具有全能性，
mRNA： GCU(或C或A或G)UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）
DNA的一条链：
CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)
讨论
某多肽链的一段氨基酸序列是…-丙氨酸色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-…… 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸 序列？ 请把相应的碱基序列写出来。 2、确定目的基因的碱基序列后，怎样才能 合成或改造目的基因（DNA）？
可使外源基因在相应组织细胞表达。
练习
1.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱 生物发生器的研究也取得了一定进展。最 近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱 上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿 液中。请回答： DNA分子杂交 3）通常采用_____________技术检测外源基 因是否插入了小鼠的基因组。 4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因 膀胱上皮 在小鼠的_________细胞中特异表达。
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 相同点 蛋白质工程
产生新的
产生的蛋白质 联系
比较基因工程和蛋白质工程
基因工程 相同点 蛋白质工程
都要改造基因，都属于分子水平 基因型，无新基因 原有的 基因（型） 新的
产生新的
产生的蛋白质 联系
蛋白质工程以基因工程为基础， 是基因工程的应用和延伸
蛋白质工程的研究现状及发展趋势
蛋白质工程的研究现状及发展趋势蛋白质工程是指利用基因重组、蛋白质化学修饰等手段对蛋白质进行改造、设计的学科。
这一领域的兴起和发展，不仅体现了生物科技的进步，也为人们的健康和医疗治疗提供了极具前景的展望。
蛋白质工程的研究现状蛋白质工程起源于上世纪80年代，随着基因工程的兴起和技术的进步，蛋白质工程得到了飞速的发展。
从最初的改造单一酶的活性，到目前已经发展成为一个庞大的学科，涉及到多种蛋白质工程技术，包括：1.基因工程：利用克隆技术，通过重组DNA序列，将多个给定基因片段组合起来，使其表达新的许多有用的蛋白质。
2.蛋白质化学修饰：对蛋白质分子进行物理、化学或生物化学修饰，如酶促反应、剪切、磷酸化等，从而改变其结构和功能。
3.抗体工程：利用重组DNA技术和旋转期中门方法，通过克隆C型肠道毒素等毒素或抗体，使其表达更为稳定和有效。
4.结构生物学：通过X射线晶体学、中子散射、核磁共振等手段，解析蛋白质三维结构，研究蛋白质结构与功能之间的关系。
以上这些技术的迅速发展，使得蛋白质工程成为目前生物科技领域中研究最活跃的领域之一。
蛋白质工程的发展趋势未来，蛋白质工程的研究将会朝着以下几个方向发展：1.高通量筛选技术：针对现有的大规模抗体库，将高通量筛选技术与生物信息技术相结合，提高对抗体结构和性能的筛选效率。
2.蛋白质多样性：为了满足疾病治疗的个性化需求，蛋白质工程将会向着更为多样化的方向进行发展，例如群体序报送、共表达优化等技术的进一步开发。
3.定制化蛋白质制造：蛋白质工程将会向着定制化蛋白质制造的方向发展，例如通过蛋白质组合、化学合成等手段，制造出更加高效、纯净、高活性的蛋白质。
4.蛋白质疫苗：随着人们对传染病等健康问题的关注，蛋白质疫苗越来越受到关注。
蛋白质工程领域将会关注生产量、稳定性与安全性等问题，进一步提高蛋白质疫苗的研究效率。
结语蛋白质工程技术的不断发展，为人们喜闻乐见利用生物技术解决现实问题提供了巨大的助力。
高中生物学选择性必修3课时作业15
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
解析：基因工程和蛋白质工程均是对基因进行操作，基因工程合成的是 天然存在的蛋白质，而蛋白质工程可以合成非天然存在的蛋白质，A 错误； 可以通过对 X 蛋白基因进行修饰或人工合成获得 X1 蛋白基因，B 正确；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，其过程中也需 要酶和载体作为工具，C 错误；细胞内合成 X1 蛋白与 X 蛋白的过程中，遗 传信息的流向是相同的，D 错误。
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
11．(2021 江苏扬州市高二期末)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。下图示意蛋白质工程流程。下列有关叙述错误的是( A )
A．蛋白质工程就是根据人们需要，直接对蛋白改造 C．①②过程为转录和翻译 D．蛋白质工程是从④开始的
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
解析：细胞中蛋白质糖基化是一种翻译后修饰，主要发生在内质网中， A 错误；糖基化对蛋白质的空间结构有影响，进而影响蛋白质的溶解度、稳 定性、活性等特性，B 正确；基因控制蛋白质的合成，据此可推测蛋白质糖 基化工程可通过基因工程改变糖基化途径中有关酶实现糖基化途径的改变， C 正确；进行合适的糖基化修饰可改变蛋白质的空间结构，进而可以提高治 疗性蛋白质的疗效，D 正确。
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
6．(2021 山东青岛二中高二期末)某团队用化学法人工合成了脑啡肽 N 端五肽(能与细胞膜上某种受体特异性结合)的编码区，使其与人干扰素基因 连接，在大肠杆菌中成功表达出一种融合蛋白，该融合蛋白抑制肿瘤细胞生 长的活性显著高于单纯的干扰素。下列叙述错误的是( B )
【优化方案】江苏专用2012高考生物总复习 专题1 1.3和1.4蛋白质工程的崛起课件 新人教版选修3
(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为 培育转植酸酶基因的大豆， 培育转植酸酶基因的大豆 饲料原料时磷的利用率。 饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入 大豆细胞常用的方法是________。请简述获 大豆细胞常用的方法是 。 得转基因植株的完整过程。 得转基因植株的完整过程。 (3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家 为了提高猪对饲料中磷的利用率， 为了提高猪对饲料中磷的利用率 将带有植酸酶基因的重组质粒通过________ 将带有植酸酶基因的重组质粒通过 转入猪的受精卵中。 转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时 期后可通过________方法，从而一次得到多 方法， 期后可通过 方法 个转基因猪个体。 个转基因猪个体。 (4)若这些转基因动、植物进入生态环境中， 若这些转基因动、 若这些转基因动 植物进入生态环境中， 对生态环境有何影响？ 对生态环境有何影响？
蛋白质工程与基因工程的比较
【易误警示】 易误警示】 操作。 操作。
(1)二者都属于分子水平上的 二者都属于分子水平上的
(2)蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形 蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形 成自然界不存在的蛋白质，所以被形象地称为 成自然界不存在的蛋白质， 第二代基因工程。 第二代基因工程。 (3)对基因进行改造后，编码的蛋白质可以遗 对基因进行改造后， 对基因进行改造后 传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。 传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。
产物提取 从乳汁中较易分离提取 畜牧业生产， 生产设备 畜牧业生产，加提取设备
【易误警示】 易误警示】
乳腺生物反应器受生
物性别的限制，若从动物尿液中提取 物性别的限制， 目的基因产物则不受性别限制。 目的基因产物则不受性别限制。
2．基因治疗 ．
1.4 蛋白质工程的崛起
2010寒假生物预习学案—————————————④1.4 蛋白质工程的崛起制作人：王军审阅人：任金龙魏巍 2010-2-2 班级：__________ 小组:____________ 姓名：_____________学习目标：1、简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。
2、解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。
3、分析蛋白质工程将来的发展前景。
巩固练习：1．在遗传研究中，常用信使RNA进行基因的克隆（即形成许多完全相同的DNA），这种快速克隆基因的步骤依次是（）①DNA复制②转录③逆转录④翻译A、③②①B、③①C、②①④D、③①④2、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、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）A、单倍体育种B、杂交育种C、基因工程育种D、多倍体育种4、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白，以下有关该基因工程的叙述，错误的是（）A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的C、马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D、用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA 分子5、科学家在基因工程技术中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是（）A、繁殖速度快B、结构简单、操作方便C、遗传物质含量少D、性状稳定、变异少学案完成时间：________________。
人教版生物选修3专题1、4《蛋白质工程的崛起》名师(17张)-PPT优秀课件
惜时 坚韧 创新
参考答案：
（1）构建新型药物蛋白：CRD2—TACI—FC就 可以很好满足人们的愿望。（2）在了解天然 TACI蛋白的结构基础上获得预期功能的新型 药用蛋白→设计新型药用蛋白空间结构→推 测氨基酸排列顺序→mRNTAe排xt i列n h顺ere序→DNA碱基
排列顺序→化学方法合成DNA
传物质） DNA→RNA、 RNA→DNA、RNA→蛋白质 （或转录、逆转录、翻译） （3）设计蛋白质的结构 推测 氨基酸序列 功能
大连市第八中学
8
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任务三
惜参考时答案坚韧 创新
（1）目的基因 PCR 显微注射法 （2）构建基因表达载体 （3）预期蛋白质的功能 蛋白质三维结构
相应的氨基酸序列 相应的脱氧核苷 酸序列
（4）修饰 合成 Hale Waihona Puke 造大连市第八中学9
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）
（）
产生的蛋白质 实质 基本过程
联系
原有的
新的
定向改造生物的（ ），以获得人类所需要 定向改造或生产人类所需的
的生物类型或生物产品
（）
确定（ ）-应有的高 级结构-应具备的折叠状态应有的（ ）-应有的 （ ）序列-改造的蛋白质
高中生物同步课件：1.4 蛋白质工程的崛起(新人教版选修3)
②氨基酸序列(多肽链)
栏目 导引
专题1
基因工程
变式训练 (2012· 江苏启东中学高二检测)下列关于基因工 程和蛋白质工程的说法正确的是( 类需要的蛋白质，所以二者没有区别 ) A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人
B．基因工程是蛋白质工程的关键技术
C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然 是天然的蛋白质
(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出 其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA 合成仪合成出新的胰岛素基因。
栏目 导引
专题1
基因工程
互动探究 (1)结合本题分析：蛋白质工程直接操作的对
象是什么？
(2)比较分析：本题构建形成的胰岛素基因与 人体内的胰岛素基因相同吗？
【提示】
(1)基因。
(2)不同，由于遗传密码的简并性(一个氨基酸 可有多个密码子对应)，因此经反转录形成的 DNA不再是原来的DNA。
肽链→产生具有高级结构的蛋白质→行使生
物功能，而蛋白质工程正好与之相反。
栏目 导引
专题1
基因工程
【答案】
(1)蛋白质分子的结构规律及其与
生物功能的关系
(2)DNA mRNA
基因修饰
多肽链
基因合成
存在
(3)预期蛋白质功能
设计预期的蛋白质结构 找到相对应的脱氧
推测应有的氨基酸序列 核苷酸序列 不存在
(4)①分子设计
蛋白质 产生的_________，进而表现出新的性状。
2.基因工程的不足：原则上只能生产 自然界已存在 ________________的蛋白质。
栏目 导引
专题1
基因工程
二、蛋白质工程的基本原理
1..蛋白质工程的目标
上课蛋白质工程的崛起：
谢谢
THANKS
蛋白质工程将更加注重绿色环 保和可持续发展，以应对全球 环境和资源等方面的挑战。
03 蛋白质工程的技术与方法
CHAPTER
基因工程技术
01
02
03
基因克隆
通过基因重组技术，将目 标基因从原始生物中分离 出来，并在实验室中进行 克隆和扩增。
基因定点诱变
通过改变基因序列中的特 定碱基，实现对蛋白质结 构的精细调控。
生物传感器和生物反应器
利用蛋白质工程技术，可以设计和开发具有特定功能的生物 传感器和生物反应器，用于检测、分析和处理生物和化学物 质。例如，利用蛋白质工程技术构建的生物传感器可以用于 环境监测和食品安全检测。
05 蛋白质工程的挑战与前景
CHAPTER
蛋白质工程的挑战
高通量筛选
蛋白质工程需要高通量筛选技术，以快速找到具有所需特性的蛋 白质。
包括蛋白质结构预测、基因设计与合 成、蛋白质表达与纯化、蛋白质修饰 与进化等。
蛋白质工程的基本原理
基于基因工程和蛋白质结构与功能关 系的研究，通过改变基因序列来调控 蛋白质的结构和功能，进而实现蛋白 质的定向改造和优化。
蛋白质工程的重要性
满足人类健康需求
蛋白质是生命活动中不可或缺的 分子，蛋白质工程有助于设计和 优化药物、酶、抗体等生物分子， 以满足医疗、制药、环保等领域
进化工程技术
通过模拟自然进化过程，对蛋白质进行定向进化， 提高其功能和稳定性。
人工合成技术
利用化学合成方法人工合成具有特定功能的蛋白 质分子。
04 蛋白质工程的应用案例
CHAPTER
医药领域的应用案例
蛋白质药物的研发
利用蛋白质工程技术，可以设计和优化蛋白质药物，提高其疗效和降低副作用。 例如，对胰岛素的改造，使其更适合糖尿病患者使用。