高中生物专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起课堂探究素材新人教版.docx

1.4 蛋白质工程的崛起课堂探究探究点 蛋白质工程的基本原理问题导引干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症，但干扰素的体外保存非常困难，通过蛋白质工程能够培育出可长期体外保存的干扰素。思考：（1）写出干扰素基因的表达图解。（2）为获得耐保存的干扰素，如何进行蛋白质工程操作？提示：（1）干扰素基因mRNA干扰素（2）预期干扰素的性质和功能设计干扰素的分子结构设计干扰素的氨基酸序列对干扰素基因修饰和改造改造后的干扰素基因表达。名师精讲1基本原理（1）概念：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。（2）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。（3）原理：基因改造。（4）过程：从预期的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（基因）。（5）蛋白质工程流程图。蛋白质工程中心法则2基因工程与蛋白质工程的比较项目基因工程蛋白质工程操作场所生物体外操作起点目的基因预期的蛋白质功能操作对象基因基本过程目的基因的获取基因表达载体的构建重组DNA导入受体细胞筛选含有目的基因的细胞目的基因的表达预期蛋白质功能应有的高级结构应有的氨基酸序列相应的碱基序列基因操作改造的蛋白质目的人类需要的基因产物人类需要的新基因，可以创造出自然界不存在的蛋白质实质基因在不同生物体内表达通过改造基因，定向改造蛋白质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，因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或合成来实现特别提醒 蛋白质工程的直接操作对象是基因，而非蛋白质。3拓展（1）蛋白质的结构、组成：蛋白质是由基本单位氨基酸按特定的顺序构成的，是具有特定结构的生物大分子。由于肽链内部相邻氨基酸残基之间的相互作用，使肽链总在空间上倾向于达到最稳定的存在形式，这种特定的空间结构与蛋白质功能密切相关，因而可以通过改造蛋白质中氨基酸组成及排序来改变其原有的空间结构，进而影响其功能。（2）蛋白质工程的前提条件：了解蛋白质的结构和功能之间的关系。利用X射线衍射法，可测定蛋白质分子的三维空间结构，利用核磁共振法可了解蛋白质的构象。（3）蛋白质的改造方法。“大改”：制造出自然界中不存在的全新蛋白质。“中改”：在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域。“小改”：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。特别提醒 把不同的蛋白质拼接成“融合蛋白”也属于蛋白质工程改造蛋白质的方法。【例题】 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细胞工程解析：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然存在的蛋白质，而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改造，所得到的已不是天然的蛋白质。题目的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的干扰素也不是天然干扰素，而是经过改造的具人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。答案：B典型方法 掌握基因工程和蛋白质工程的判断方法是解答此类题型的关键。基因工程和蛋白质工程的判断依据有：（1）对基因的操作方法。如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切割下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、加工，或仅对其调控序列进行加工，则属于基因工程；如果将目的基因经过了一些实质性的改造，如对编码蛋白序列进行了碱基替换或增添或去除了某几个碱基，则属于蛋白质工程。,（2）目的基因的合成方式。,基因工程和蛋白质工程都可以反转录合成目的基因，或根据蛋白质的氨基酸序列先合成mRNA，再合成基因。如果合成时，mRNA或氨基酸序列没有经过改造，则为基因工程技术；如果mRNA或氨基酸序列经过了改造，或mRNA或氨基酸序列是根据蛋白质预期的功能