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1.4蛋白质工程的崛起唐河一高高二生物备课组穆冉【学习目标】1、举例说出蛋白质工程崛起的理由。2、简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。【重点】1、开展蛋白质工程研究的意义2、简述蛋白质工程的原理。【难点】蛋白质工程的原理【基础知识梳理】一．蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的应用（1）基因工程的实质：将一种生物的转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的，从而产生。（2）基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的。2.天然蛋白质的不足：天然蛋白质的符合的需要，却不一定完全符合人们的需要。二．蛋白质工程的基本原理1.概念（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。（3）目的：获得满足人类生产和生活需求的。2.原理：由预期的找到相对应的。3.流程：从预期的出发设计预期的推测应有的找到相对应的（基因）三．蛋白质工程的进展和前景1.前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子原件，具有、和的特点，因此有极为广阔的发展前景。2.面临困难：目前科学家对大多数蛋白质的的了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。【合作探究】1、基因工程的实质是什么？在满足人类需要上还存在着哪些不足之处？2、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？3、蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？4、能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？5、什么是人类蛋白质组计划？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？【自我检测】1．蛋白质工程的实质是A．改变氨基酸结构B．改造蛋白质结构C．改变肽链结构D．改造基因结构2．蛋白质工程的基本操作程序正确是①蛋白质分子结构合成②DNA合成③mRNA合成④蛋白质的预期功能⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列A．①→②→③→④→⑤→①B．⑤→④→③→②→①→②C．④→①→⑤→②→③→①D．②→③→⑤→①→②→④3．蛋白质工程的基础是A．基因工程B．细胞工程C．酶工程D．发酵工程4．天然蛋白质合成遵循的法则是A．中心法则B．转录C．翻译D．复制5．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的分子结构，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．蛋白质工程又称为第二代基因工程6.科学家为提高玉米赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的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位的天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分剐提高5倍和2倍，下列对玉米性状改变最可行的方法是A．直接改造蚕白质的空间结构，从而控制生物的性状B．直接对相应的基因进行改造，通过控制酶的合成，从而控制生物的性状C．直接通过对酶的合成的控制，从而控制生物的性状D．直接改造相应的mRNA，从而控制生物的性状7．将人的干扰素基因通过基因定点突变，使于扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于A．蛋白质工程B.细胞工程C．胚胎工程D．生态工程8.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。1．4蛋白质工程的崛起答案基础知识梳理：一．蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的应用：（1）基因蛋白质新的性状（2）蛋白质（3）结构和功能特定物种生存二．蛋白质工程的基本原理1.（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.蛋白质功能基因3.蛋白质功能蛋白质功能氨基酸序列脱氧核苷酸序列三．蛋白质工程的进展和前景1.体积小，耗电少，效率高2.高级结构合作探究：2.答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。（2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。3.答：基因工程是遵循中心法则，从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。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，可以创造自然界不存在的蛋白质。4.提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如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来什么危害也是人们所担心的。5.提示：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“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持自我检测1.D2.C3.A4.A5.B6.B7.A8（1）蛋白质工程（2）1（3）稳定少数氨基酸的替换