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1.4蛋白质工程的崛起课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.简述蛋白质工程的基本原理。3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引一、蛋白质工程崛起的缘由基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些蛋白质符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流1你知道人类蛋白质组计划吗?我国科学家承担了什么任务?它与蛋白质工程有什么关系?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。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。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引二、蛋白质工程的基本原理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分子设计。2.蛋白质工程的基本原理:由于基因决定蛋白质,因此可以通过基因修饰或基因合成来完成对蛋白质结构的设计改造。3.蛋白质工程技术流程:从预期蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→进行基因修饰或基因合成→转录、翻译→结构改造的或新的蛋白质。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引4.蛋白质工程的概念:指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。也就是说,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,是包含多学科的综合科技工程领域。5.蛋白质工程的技术难题:目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够,要设计出更加符合人类需要的蛋白质需要经过艰辛的探索。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流2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。蛋白质工程是从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而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。(1)蛋白质工程与基因工程相比有什么优越性?提示:蛋白质工程可以生产出自然界中不存在的蛋白质。(2)蛋白质工程是对蛋白质分子进行改造还是对基因分子进行改造?提示:是对基因分子进行改造。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测蛋白质工程活动与探究1.基因工程生产的蛋白质和蛋白质工程生产的蛋白质有什么区别?提示:基因工程生产的蛋白质是自然界已存在的蛋白质,这些天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。而蛋白质工程生产的蛋白质是根据人类需求来生产的,是自然界中没有的蛋白质。2.蛋白质工程的目标是什么?其操作对象为什么仍然是基因?提示:蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计。由于基因决定蛋白质,且改造后能遗传,所以蛋白质工程的操作对象是基因。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测3.蛋白质工程的流程是怎样的?提示:蛋白质工程流程:预期蛋白质的功能→设计预期蛋白质的三维结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列↓检测生物功能←结构改造的或新的蛋白质修饰或合成基因4.蛋白质工程的实质是什么?提示:蛋白质工程的实质是根据蛋白质的结构,创造新基因或者改造老基因,是基因工程的发展与延续。课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测迁移与应用下列有关蛋白质工程和基因工程的说法正确的是()。A.蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质,所以二者没有区别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D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的解析:蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计。其中,基因工程是关键技术,是蛋白质工程的基础,因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因而实现的,所以蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质,改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。答案:B课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测蛋白质工程与基因工程比较蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质的功能→设计蛋白质的结构→推测氨基酸序列→找出相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达)结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界已有的蛋白质课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测蛋白质工程基因工程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。因为对现有的蛋白质改造或制造新的蛋白质,必须通过基因修饰或基因合成实现课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123451.科学家想提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺变成异亮氨酸,这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造,操作正确的是()。A.直接通过分子水平改造蛋白质B.直接改造相应的mRNAC.对相应的基因进行操作D.重新合成新的基因解析:对蛋白质进行改造,最终要通过改造基因来完成。答案:C课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123452.蛋白质工程的目标是()。A.通过对基因进行诱变,产生新的蛋白质B.通过基因重组,合成生物体本来没有的蛋白质C.根据人们对蛋白质功能的特定需求,改造或制造蛋白质D.生产大量的蛋白质解析:蛋白质工程是指为了满足人类生产和生活的需要,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,通过基因修饰或基因合成,对现有的蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质。答案:C课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测3.下列有关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.①→②→③→④B.④→②→①→③C.③→①→④→②D.③→④→①→②解析:蛋白质工程的流程是逆基因表达的顺序进行的,首先预期蛋白质功能,然后再分析出蛋白质的分子结构从而得出氨基酸的序列,再推出基因中的脱氧核苷酸序列,最后进行人工DNA合成。答案:C课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测4.蛋白质工程的实质是()。A.改造蛋白质B.改造mRNAC.改造基因D.改变氨基酸答案:C课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测5.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答案:B