高三生物一轮复习导学案基因工程的延伸——蛋白质工程.docx

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1、选择性必修三 第3章 基因工程的延伸蛋白质工程一、你从教材上找到的关键性语句：（一）、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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质 ，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。1.概念理解（1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。（2）操作：基因修饰或基因合成。（3）结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。（4）目的：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。2.操作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并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因获得所需要

2、的蛋白质。（二）、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.基因工程的局限性：_只能生产自然界中已存在的蛋白质_3.蛋白质工程崛起的缘由：（1）基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质 。（2）天然蛋白质是生物长期进化过程中形成的，它们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。（三）、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，因此要对蛋白质的_结构_进行设计改造。2.蛋白质工程的实质：_改造或合成基因 （定向改造现有蛋白质或

3、制造新的蛋白质）。3.天然蛋白质合成过程：天然蛋白质合成的过程是按照_中心法则_进行的。基因 表达 形成具有特定氨基酸序列的多肽链形成具有高级结构的蛋白质形式生物功能4.蛋白质工程思路蛋白质工程与天然蛋白质合成的过程_相反_，而从_预期的蛋白质功能_出发设计_预期的蛋白质结_推测_应有的氨基酸序列_找到并改变_相对应的脱氧核苷酸序列_或_合成新基因_获得所需要的蛋白质。（四）、蛋白质工程的应用1. 医药工业方面（1）科学家通过对胰岛素基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。（2）体外很难保存，但在体外70 下可以保存半年（3）人鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。2. 其他工业方面利用蛋白质工程获得

4、枯草杆菌蛋白酶的突变体，筛选出符合工业化生产需求的突变体，提高该酶的使用价值。3. 农业方面科学家尝试改造某些参与调控光合作用的，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。科学家利用蛋白质工程的思路设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，增强微生物防治病虫害的效果。4.其他（1）改进酶的性能 或开发新的工业用酶。（2）改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的 速率 ，增加粮食的产量 。（3）改造微生物蛋白质的结构，使它 防治病虫害 的效果增强。5.蛋白质工程现状蛋白质工程是一项难度很大的工程；主要原因是蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。二、判

5、断训练：1. 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子()2. 对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的()3. 蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的()4. 蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质( )5. 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( )6. 蛋白质工程是在基因工程的基础上产生的( )7. 实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系。()8. 蛋白质工程是通过改造或合成基因来实现对蛋白质的改造。()9. 由某多肽链中的氨基酸排列顺序推出的基因的碱基顺序是唯一的。()10. 将小鼠抗体上结合抗原的区域“

6、嫁接”到人的抗体上，这种改造会降低免疫反应的强度。()三、边练边讲练习1：蛋白质工程1下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是()A蛋白质工程是在分子水平上通过改造或合成基因来完成的B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C蛋白质工程的思路是从预期蛋白质结构开始，进行氨基酸的增减或替换D蛋白质工程的最终目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类的需求2目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的正确顺序是()推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计蓝色荧光蛋白基因的合成表达出蓝色荧光

7、蛋白AB C D3下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_，代表中心法则内容的过程是_。(填序号)(2)写出图中序号代表的生物学过程的名称或内容：_；_；_；_；_。(3)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则_。(4)蛋白质的功能是由其结构决定的，直接决定蛋白质多样性的因素有_。从根本上说，蛋白质的结构是由_决定的。(5)根据蛋白质的氨基酸序列推测的mRNA中的碱基序列是否唯一？_。为什么？_。(6)将氨基酸合成多肽链的场所是_。(7)蛋白质工程中，最终必须通过_基因来完成。4从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较

8、强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A合成编码目的肽的DNA片段 B构建含目的肽DNA片段的表达载体C依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽 D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽5已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酸变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有改造_基因或合成_基因，所获得

9、的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。讲解1：蛋白质工程1天然蛋白质的不足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。2对蛋白质工程内容的理解(1)原理：中心法则的逆推。(2)操作对象：基因，即通过对基因的操作来实现对蛋白质的设计改造。因为对基因改造或合成比对蛋白质的设计改造要容易，且基因可以遗传给后

10、代。(3)基本途径：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并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因获得所需要的蛋白质。(4)改造方式：根据改造蛋白质的部位的多少，对蛋白质的改造方式有：“大改”：制造出自然界中不存在的全新蛋白质。“中改”：在蛋白质分子中替换某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。3鼠和人的抗体嫁接(1)如图表示抗体的结构，V区能特异性识别抗原。(2)从人体中获取编码抗体C区序列的基因，然后从杂交瘤细胞中提取编码小鼠单克隆抗体V区序列的基因，对两种基因进行改造、拼接，利用载体将重组基因导入骨髓瘤细胞，并进行培

11、养，获取人鼠嵌合抗体，可降低抗体诱发免疫反应的强度。4蛋白质工程和基因工程的区别与联系项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因获得所需要的蛋白质目的基因的筛选与获取构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的定向改造或生产人类所需要的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要的生物类型或生物产品结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的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，因为对现有蛋白质的改造或生产新的蛋白质，必须通过改造或合成基因实现选修三 第3章 基因工程的延伸蛋白质工程-一轮3学科网（北京）股份有限公司