选修三 14 蛋白质工程的崛起.doc

昌邑市 第三中学高二生物教研组 1/25/20201.4 蛋白质工程的崛起学习目标：1、简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。2、解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。3、分析蛋白质工程将来的发展前景。学习重难点1、 为什么要开展蛋白质工程的研究。2、 蛋白质工程的原理。学习过程：知识点观察与思考归纳与结论蛋白质工程崛起的缘由思考:1、基因工程的实质是什么?2、蛋白质工程取得了哪些成果？基因工程的实质： 因此，基因工程在原则上只能生产 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，我们可适当对其进行改变。例如可将干扰素分子上的一个 变成 ，使其长时间保存；将玉米中天冬氨酸激酶的第352位 的变成 ，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的 变成 ，就可提高游离赖氨酸的含量。蛋白质工程的基本原理1、蛋白质工程的目标是什么？2、天然蛋白质的合成过程怎样？3、蛋白质工程的基本途径是什么？1、蛋白质工程的目标是：根据人们对 的特定需求，对 进行分子设计。由于基因决定蛋白质，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。2、天然蛋白质的合成过程： 3、蛋白质工程的基本途径： 总结：蛋白质工程是指以蛋白质分子的 及其 作为基础，通过 或 ，对 进行改造，或 ，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 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。蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程取得的进展向人们展示出哪些诱人的前景？例如：科学家通过对 的改造，已使其成为速效型药品；用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有 、 和 的特点，因此有极为广阔的发展前景。巩固练习：1在遗传研究中，常用信使RNA进行基因的克隆（即形成许多完全相同的DNA），这种快速克隆基因的步骤依次是（ ） DNA复制 转录 逆转录 翻译 A、 B、 C、 D、2、蛋白质工程中目前已成功的是（ ）A对胰岛素进行改造，生产速效型药品B蛋白质工程应用于微电子方面C体外耐保存的干扰素D用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米3、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（ ） A、单倍体育种 B、杂交育种 C、基因工程育种 D、多倍体育种4、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白，以下有关该基因工程的叙述，错误的是（ ） A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子 B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C、马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D、用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子5、科学家在基因工程技术中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是（ ） A、繁殖速度快 B、结构简单、操作方便C、遗传物质含量少 D、性状稳定、变异少6、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是（ ） A、Bt基因的化学成分是蛋白质 B、Bt基因中有菜青虫的遗传物质 C、转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因D、转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物7、在1990年，医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。（1）该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体是 ，目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。（2）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 和 。（3）人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是 ；与大肠杆菌基因相比，其主要特点是 。（4）该病的治疗方法属于基因工程运用中的 。这种治疗方法的原理是 。 答案：（1）某种病毒； 腺苷脱氨酶基因； 白细胞（2）腺苷脱氨酶（抗体）； 转录； 翻译（3）脱氧核苷酸排列顺序不同（遗传信息不同或碱基排列顺序不同）； 编码区是间隔的，不连续的（4）基因治疗； 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞内从而达到治疗的目的【相关链接】蛋白质工程(protein engineering)是根据蛋白质的结构和生物活力之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类需要定向地改造天然蛋白质或设计制造新的蛋白质。蛋白质工程与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步根据分子设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编码的蛋白质的改造，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的，具有人类需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程自然选择而来的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造则是加快了的进化过程，能够更快、更有效地为人类的需要服务。传统的常规诱变及筛选技术虽然能够创造一个突变基因，产生一个突变蛋白，但这种诱变方法是随机的，很少能导致靶基因或靶蛋白发生改变；在蛋白质水平上的化学修饰虽然能够改变天然蛋白，但其工艺十分繁杂，甚至不能进行，而且由于基因没有改变，不能再产生所修饰的蛋白质。蛋白质工程则不存在这些问题，所以当人们需要某种具有一定特性的蛋白质时，可以通过蛋白质工程，在基因水平上定做一个非天然变异蛋白质。也就是说，蛋白质工程制造的蛋白质的特点是：天然不存在的（人工设计制作）、经特异性改造的和在基因水平上改变的。蛋白质工程的研究内容包括：通过改变蛋白质的活性部位，提高其生物功效；通过改变蛋白质的组成和空间结构，提高其在极端条件下的稳定性，如酸、碱、酶稳定性；通过改变蛋白质的遗传信息，提高其独立工作能力，不再需要辅助因子；通过改变蛋白质的特性，使其便于分离纯化，如融合蛋白b-半乳糖苷酶（抗体）；通过改变蛋白质的调控位点，使其与抑制剂脱离，解除反馈抑制作用等。 研究中通常采用的方法有：在蛋白质分子中引入二硫键以提高蛋白质的稳定性；