2024_2025学年高中生物专题1基因工程4蛋白质工程的崛起学案新人教版选修3.docVIP

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蛋白质工程的崛起

一、蛋白质工程崛起的缘由

1.基因工程的实质:

将一种生物的基因转移到另一种生物体内,后者可以产生它本不能产生的蛋白质,进而表现出新的性状。

2.蛋白质工程崛起的缘由:

(1)基因工程存在不足:在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。

(2)自然蛋白质存在不足:自然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的须要,却不肯定完全符合人类生产和生活的须要。

3.蛋白质工程的实例:

蛋白质缺陷

改造措施

改造后效果

干扰素体外

保存时间短

半胱氨酸

替换为丝氨酸

保存时间延长至半年

玉米中赖氨

酸含量低

赖氨酸合成中两种

酶的氨基酸被替换

玉米叶片和种子中游离赖氨酸分别提高5倍和2倍

二、蛋白质工程的基本原理

1.蛋白质工程的说明:

(1)基础:蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。

(2)手段: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。

(3)目的:获得满意人类生产和生活需求的蛋白质。

2.原理:由预期的蛋白质找到相对应的基因,即中心法则的逆推。

3.流程:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→合成DNA→表达出蛋白质。

4.结果:现有蛋白质得以改造,或制造出新的蛋白质。

5.与基因工程的关系:是在基因工程的基础上,延长出来的其次代基因工程。

三、蛋白质工程的进展和前景

1.前景迷人:用蛋白质工程方法制成的电子元件,具有体积小、耗电少和效率高的特点。

2.难度很大:主要是因为目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。

1.蛋白质工程的目的是改造或合成人类须要的蛋白质。 (√)

2.基因工程遵循中心法则,而蛋白质工程不遵循。 (×)

【分析】蛋白质工程修饰或合成的基因在复制和表达时仍旧遵循中心法则。

3.为延长干扰素保存时间,须要替换氨基酸;为提高玉米中赖氨酸含量,须要在蛋白质中加入赖氨酸。 (×)

【分析】前半句正确。为提高玉米中赖氨酸含量须要变更赖氨酸合成过程中的两种关键酶,分别将其中的一个氨基酸替换。

4.蛋白质工程是在基因工程的基础上,延长出来的其次代基因工程,也须要利用基因工程的基本工具,须要经验基因工程的操作流程。 (√)

5.依据某多肽链的一段氨基酸序列,可以很简单地确定确定这段肽链的脱氧核苷酸序列。 (×)

【分析】由于密码子的简并性,依据氨基酸序列确定脱氧核苷酸序列并不简单。

6.蛋白质工程是一项难度很大的工程,主要是因为人们对蛋白质困难的高级结构没有完全相识。 (√)

7.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子干脆进行操作,定向变更分子的结构。 (×)

【分析】蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成对现有蛋白质定向改造,以满意人类的生产和生活的需求,蛋白质工程干脆操作的对象是基因。

蛋白质工程与基因工程的比较

项目

蛋白质工程

基因工程

区

别

操作

对象

基因

过

程

预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推想氨基酸序列→推想脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质

获得目的基因→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

通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的

基因重组

结

果

可以创建出自然界不存在的蛋白质

生产自然界已存在的蛋白质

联

系

①蛋白质工程获得目的基因后,须要通过基因工程获得预期蛋白质

②蛋白质工程是在基因工程的基础上,延长出来的其次代基因工程

【易错提示】

有关蛋白质工程的两点提示

(1)改造对象是基因:任何一种自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,而且可以遗传下去。假如对蛋白质干脆改造,即使改造胜利,被改造的蛋白质也是无法遗传下去的。

(2)基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列,而蛋白质工程中的新基因则没有。

【选修对接必修】对接必修1:蛋白质与核酸

(1)蛋白质是生命活动的主要担当者,基本组成单位是氨基酸。

(2)核酸是遗传信息的携带者,基本组成单位是核苷酸。

(3)蛋白质多样性的干脆缘由和根本缘由是什么?

提示:干脆缘由是氨基酸的种类、数量、排列依次及肽链的空间结构不同,根本缘由是基因的多样性及其选择性表达。

近30年来,我国患糖尿病的人数的增长极为快速,这不仅与人们不健康的生活方式有关,也与患者体内胰岛素的缺乏有关。生产速效胰岛素以及利用转基因技术实现胰岛素的批量生产就成为了目前糖尿病治疗的新思路,请回答下列相关问题:

(1)速效胰岛素是科学家将胰岛素B链的第28个和第29个氨基酸调换依次后获得的。该过程中,须要对__________(填“胰岛素”“胰岛素基因”或“胰岛细胞”)进行定向改造。?

(2)利用基因工程技术实现胰岛素的批量生产的过程中,关键操作环节是__________________,该环节需用到的