蛋白质工程的崛起学案答案

1.4 蛋白质工程的崛起

班级：____________ 姓名：_____________ 小组：_____________ 评价：____________

【考纲要求】

1.举例说出蛋白质工程崛起的理由。

2.简述蛋白质工程的原理。（重难点）

3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。

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．原理： ________________________。

3．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)。

4、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，这种十分复杂.

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。

基因工程的优点是能定向地改变生物的性状,不足是在原则上只能产生自然界中已存在的蛋白质。

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？

蛋白质工程是按照以下思路进行的:确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列;蛋白质工程可以创造自然界不存在的蛋白质。基因工程是遵循中心法则,即DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能,基本上是生产出自然界已有的蛋白质。

3、为什么说蛋白质工程是第二代基因工程?

因为蛋白质的合成由基因控制,所以说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。

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?

应该对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。原因:①改造了基因即改造了蛋白质,而且改造过

的蛋白质可以遗传,

而对蛋白质直接改造即使成功也无法遗传。②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作,难度更小。

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?

主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构(十分复杂),而目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还不够,设计出符合人类需要的蛋白质还很困难。

第三步 迁移运用 辨析比较：

1）基因工程和蛋白质工程比较 比较项目 基因工程 蛋白质工程 原理

基因重组

中心法则的逆转

区别

过程 获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）

实质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所

需要的生物类型或生物产品（基因的异体

表达）

定向改造或生产人类所需要的蛋白质

结果 生产自然界中已经有的蛋白质

生产自然界中没有的蛋白质 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，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来实现，蛋白质工程离不开基因工程，而基因工程中所用的某些酶也需要通过蛋白质工程进行修饰或改造，以提高其功能，因此两者是相互促进的

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 ② DNA 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 ．①②③④ B ．④②①③ C ．③①④② D ．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