第三节蛋白质工程

高二生物选修三导学案（3）蛋白质工程第一章基因工程第1页共4页第三节蛋白质工程【学习目标】1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由2、简述蛋白质工程的原理【课前预习】1、蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学技术了解蛋白质的，并借助计算机、和改造，以改造天然蛋白质，甚至创造自然界的蛋白质的技术。是蛋白质工程中的关键技术，因此蛋白质工程又被称为。2、实施蛋白质工程的前提条件是。3、蛋白质工程目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的。4、在了解蛋白质基本结构信息的基础上，可利用的方法对蛋白质进行改造。改造蛋白质可分为“大改”“中改”“小改”。“大改”是指根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能；“中改”是指在蛋白质分子中；“小改”是指通过基因工程中的，有目的地改造蛋白质分子中某活性部位的一个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质性质和功能是改变蛋白质结构的核心技术之一，其中是目前常用的方法之一。5、蛋白质工程原理：基因改造。（蛋白质的功能是DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA，所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。）6、蛋白质工程过程：预期蛋白质功能→设计结构→推测应有序列→找到对应的序列(基因)（→合成相应的基因）。7、蛋白质工程的应用：蛋白质工程可通过改造酶的结构，有目的地提高酶的。在生物工程制药领域，蛋白质工程也有广泛的应用。例如，天然抗体可以增强机体的免疫力，但是，对于像癌症这样的疾病，需要通过蛋白质工程人工合成或改造抗体，使之对某些肿瘤细胞具有。如科学家发明的利用来处理癌细胞的方法，既对癌细胞有一定杀伤力，又解决了导致机体的副作用。8、基因工程与蛋白质的比较高二生物选修三导学案（3）蛋白质工程第一章基因工程第2页共4页蛋白质工程基因工程蛋白质合成自然界中不存在的蛋白质天然存在的蛋白质实质改造基因将目的基因从供体生物转移到受体生物，并在受体生物中表达操作程序基本思路确定蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列→人工合成目的基因→相应生物功能蛋白质遵循中心法则：从DNA→mRNA→蛋白质→产生生物活性应用及现状主要集中在对现有蛋白质进行改造，如β—干扰素、天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶等。对创造新的蛋白质还有许多技术难题未突破，目前还没有真正成功的例子，原因是蛋白质高级结构非常复杂，人们对此知之甚少。已被广泛应用，转基因植物、动物、生产药品等已商业化，但基因治疗仅处于实验阶段，未实际应用。【共同探究】【思考题1】蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质的原因是A．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶B．改造基因易于操作且改造后能够遗传C．人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少D．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大【思考题2】下列有关蛋白质工程的说法正确的是A．蛋白质工程无需构建基因表达载体B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然的蛋白质C．蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的【思考题3】基因工程与蛋白质工程的区别是A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作B．基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平）D．基因工程完全不同于蛋白质工程【思考题4】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【课堂巩固】1.蛋白质工程的实质是（）高二生物选修三导学案（3）蛋白质工程第一章基因工程第3页共4页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.科学家将β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β-干扰素的抗病性活性，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3.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.要改造蛋白质，必须先了解蛋白质的结构和功能4.当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）A.都与天然产物完全相同B.都与天然产物不相同C.基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物可以不相同D.基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同5．下列叙述中，正确的是学科网A．蛋白质工程中直接操作对象是蛋白质的空间结构学科网B．限制性内切酶、DNA连接酶、运载体是基因工程中常用的工具酶学科网C．基因工程育种能使植物体表达动物蛋白D．基因突变一定会导致生物性状的改变6．基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术，涉及生命科学、信息学、微电子学、材料学等众多的学科，固定在芯片上的各个探针是已知的单链DNA分子，而待测DNA分子用同位素或能发光的物质标记。如果这些待测的DNA分子中正好有能与芯片上的DNA配对的，它们就会结合起来，并在结合的位置发出荧光或者射线，即出现“反应信号”。下列说法中错误的是A．基因芯片的工作原理是碱基互补配对B．待测的DNA分子可以直接用基因芯片测序C．基因芯片技术可用来筛选农作物的基因突变D．基因芯片技术将来可以制作“基因身份证”7．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是学科网A．大肠杆菌B．酵母菌C．T4噬菌体D．肺炎球菌学科8、科学家为了研究抑制基因表达的机制，在基因启动子后插入一段颠倒的转录区序列（如图所示），导致新基因转录形成的mRNA因分子内部形成互补区而失去功能。该操作（多选）A.需要限制性内切酶和DNA连接酶B.在细胞外实现了人工基因突变C.干扰了基因表达中的翻译过程D.转录形成的mRNA分子内部靠A－T、C－G配对形成互补区高二生物选修三导学案（3）蛋白质工程第一章基因工程第4页共4页9.基因工程是现代育种技术中非常重要的一种手段，通过该技术课让细菌生产人类的胰岛素。以下相关说法正确的是（多选）A、人与细菌的DNA的结构基础相同B、细菌与人类共用一套遗传密码C．能高效表达人胰岛素基因的细菌是工程菌D．基因工程育种可能存在生态安全问题10、（09江苏卷）苏云金杆菌（Bt）能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图（ramp为抗氨苄青霉素基因），据图回答下列问题。（1）将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有种DNA片段。（2）图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得种重组质粒；如果换用Bstl与BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接后可获得种重组质粒。（3）目的基因插入质粒后，不能影响质粒的。（4）图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的T—DNA导人植物细胞，并防止植物细胞中对T—DNA的降解。（5）已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞。（6）生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的基因频率的增长速率。