生物学案：蛋白质工程的崛起

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精1。4蛋白质工程的崛起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。3．尝试运用逆向思维分析和解决问题。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，这些天然蛋白质的结构和功能符合____________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1．蛋白质工程的目标根据人们对蛋白质功能特定的需求，对________的结构进行分子设计。2．蛋白质工程的原理由于______决定蛋白质,因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过______来完成。3．蛋白质工程的基本途径由预期的__________出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的________序列→找到相对应的__________序列。4．蛋白质工程的定义蛋白质工程是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________或________，对现有蛋白质进行改造,或制造一种____的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。三、蛋白质工程的进展和前景1．生产速效型胰岛素.2．应用于微电子方面,制作电子元件.3．蛋白质工程前景诱人,但还需艰苦探索。答案:一、特定物种生存二、1.蛋白质2．基因基因3．蛋白质功能氨基酸脱氧核苷酸4．基因修饰基因合成新1．蛋白质工程和基因工程的比较蛋白质工程基因工程区别操作方法基因的改造、合成基因剪切、拼接、导入结果获得自然界没有的蛋白质所得到的蛋白质是自然界已存在的联系操作对象基因操作流程蛋白质工程获得目的基因后，需要进行基因工程的操作来获得预期蛋白质①基因工程操作程序：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。②蛋白质工程操作程序：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→应有的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质.2．对天然蛋白质进行改造，通过对基因的操作实现，而不是直接改造蛋白质的原因（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.题型一蛋白质工程的应用【例1】下图表示形成鼠-人嵌合抗体的过程。请据图回答下列问题。（1)改造鼠源抗体，生产鼠—人嵌合抗体，属于________（生物工程）的范畴。图示该过程中，根据预期的嵌合抗体功能,设计嵌合抗体的结构，最终必须对________进行操作。（2）从鼠杂交瘤细胞中获得可变区的特定基因，然后与人的抗体恒定区基因连接,需要的工具酶是________、________。重组基因是否翻译成蛋白质,需要从转基因鼠中分离、提取________，利用相应的抗体进行抗原—抗体杂交.(3）在鼠—人嵌合抗体进入人体内后，识别抗原的区域是________区，引起人体免疫反应的主要是________区；经过改造的鼠—人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是________________________________________________________________________。解析：根据题目的图示，可以看到是对蛋白质进行了改造,将鼠抗体的可变区与人的恒定区进行了组合，这种操作属于蛋白质工程。蛋白质工程最终要通过对基因的改造、合成来对蛋白质进行改造。抗原具有特异性，不同的抗原需要不同的抗体来特异性地识别，所以识别不同抗原的区域应该是可变的。答案：（1)蛋白质工程基因（2）限制性核酸内切酶DNA连接酶蛋白质(3）可变恒定对人体的不良反应（或过敏反应等副作用）减少题型二蛋白质工程与基因工程的关系【例2】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，蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质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)操作D．基因工程完全不同于蛋白质工程解析: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生产和生活需求，而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,使人类获得所需的性状，或者获取所需的产品。因此，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质.答案：B1．蛋白质工程制造的蛋白质是（）。A．天然蛋白质 B．稀有蛋白质C．自然界中不存在的蛋白质 D．血红蛋白质2．蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是（).A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构 C．肽链结构 D．基因结构3．蛋白质工程的基本流程是(）。①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A．①→②→③→④ B．④→②→①→③C．③→①→④→② D．③→④→①→②4．科学家将干扰素基因进行定点突变，导入大肠杆菌表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高了干扰素的储存稳定性。该生物技术为（）。A．基因工程 B．蛋白质工程 C．基因突变 D．细胞工程答案:1．C2．D蛋白质工程是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。其目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，但因为基因决定蛋白质,因此对蛋白质的结构进行设计改造，归根到底，还需对相应的基因进行操作，按要求进行修饰加工改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。对基因进行改造的优点：蛋白质高级结构非常复杂，直接改造蛋白质非常困难，而且直接改造的蛋白质不能遗传；蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操作较容易，而且可以遗传。3．C4．B基因工程是通过对基因的操作,将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体内，使其高效表达，从中提取所需的基因控制合成的蛋白质，或表现某种性状，蛋白质产品仍然为天