高中生物專(zhuān)題1基因工程1.4蛋白質(zhì)工程的崛起課堂探究素材新人教版.docx

1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起課堂探究探究點(diǎn) 蛋白質(zhì)工程的基本原理問(wèn)題導(dǎo)引干擾素是動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，可用于治療病毒的感染和癌癥，但干擾素的體外保存非常困難，通過(guò)蛋白質(zhì)工程能夠培育出可長(zhǎng)期體外保存的干擾素。思考：（1）寫(xiě)出干擾素基因的表達(dá)圖解。（2）為獲得耐保存的干擾素，如何進(jìn)行蛋白質(zhì)工程操作？提示：（1）干擾素基因mRNA干擾素（2）預(yù)期干擾素的性質(zhì)和功能設(shè)計(jì)干擾素的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)干擾素的氨基酸序列對(duì)干擾素基因修飾和改造改造后的干擾素基因表達(dá)。名師精講1基本原理（1）概念：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿(mǎn)足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需求。（2）目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。（3）原理：基因改造。（4）過(guò)程：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）。（5）蛋白質(zhì)工程流程圖。蛋白質(zhì)工程中心法則2基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作場(chǎng)所生物體外操作起點(diǎn)目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能操作對(duì)象基因基本過(guò)程目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞篩選含有目的基因的細(xì)胞目的基因的表達(dá)預(yù)期蛋白質(zhì)功能應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)應(yīng)有的氨基酸序列相應(yīng)的堿基序列基因操作改造的蛋白質(zhì)目的人類(lèi)需要的基因產(chǎn)物人類(lèi)需要的新基因，可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)實(shí)質(zhì)基因在不同生物體內(nèi)表達(dá)通過(guò)改造基因，定向改造蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程，因?yàn)槭菍?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過(guò)基因修飾或合成來(lái)實(shí)現(xiàn)特別提醒 蛋白質(zhì)工程的直接操作對(duì)象是基因，而非蛋白質(zhì)。3拓展（1）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成：蛋白質(zhì)是由基本單位氨基酸按特定的順序構(gòu)成的，是具有特定結(jié)構(gòu)的生物大分子。由于肽鏈內(nèi)部相鄰氨基酸殘基之間的相互作用，使肽鏈總在空間上傾向于達(dá)到最穩(wěn)定的存在形式，這種特定的空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)功能密切相關(guān)，因而可以通過(guò)改造蛋白質(zhì)中氨基酸組成及排序來(lái)改變其原有的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其功能。（2）蛋白質(zhì)工程的前提條件：了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系。利用X射線衍射法，可測(cè)定蛋白質(zhì)分子的三維空間結(jié)構(gòu)，利用核磁共振法可了解蛋白質(zhì)的構(gòu)象。（3）蛋白質(zhì)的改造方法。“大改”：制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)?！爸懈摹保涸诘鞍踪|(zhì)分子中替代一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域。“小改”：改造蛋白質(zhì)分子中的幾個(gè)氨基酸殘基。特別提醒 把不同的蛋白質(zhì)拼接成“融合蛋白”也屬于蛋白質(zhì)工程改造蛋白質(zhì)的方法?！纠}】 科學(xué)家將干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變，導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第十七位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高了干擾素的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為（）A基因工程 B蛋白質(zhì)工程C基因突變 D細(xì)胞工程解析：基因工程是通過(guò)對(duì)基因的操作，將符合人們需要的目的基因?qū)脒m宜的生物體內(nèi)，使其高效表達(dá)，從中提取所需的基因控制合成的蛋白質(zhì)，或表現(xiàn)某種性狀，蛋白質(zhì)產(chǎn)品仍然為天然存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程卻是對(duì)控制蛋白質(zhì)合成的基因進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其編碼的蛋白質(zhì)的改造，所得到的已不是天然的蛋白質(zhì)。題目的操作中涉及的基因顯然不再是原來(lái)的基因，其合成的干擾素也不是天然干擾素，而是經(jīng)過(guò)改造的具人類(lèi)所需優(yōu)點(diǎn)的蛋白質(zhì)，因而整個(gè)過(guò)程利用的生物技術(shù)應(yīng)為蛋白質(zhì)工程。答案：B典型方法 掌握基因工程和蛋白質(zhì)工程的判斷方法是解答此類(lèi)題型的關(guān)鍵?；蚬こ毯偷鞍踪|(zhì)工程的判斷依據(jù)有：（1）對(duì)基因的操作方法。如果僅將基因用限制酶從DNA片段中切割下來(lái)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)對(duì)編碼蛋白序列進(jìn)行修飾、加工，或僅對(duì)其調(diào)控序列進(jìn)行加工，則屬于基因工程；如果將目的基因經(jīng)過(guò)了一些實(shí)質(zhì)性的改造，如對(duì)編碼蛋白序列進(jìn)行了堿基替換或增添或去除了某幾個(gè)堿基，則屬于蛋白質(zhì)工程。,（2）目的基因的合成方式。,基因工程和蛋白質(zhì)工程都可以反轉(zhuǎn)錄合成目的基因，或根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列先合成mRNA，再合成基因。如果合成時(shí)，mRNA或氨基酸序列沒(méi)有經(jīng)過(guò)改造，則為基因工程技術(shù)；如果mRNA或氨基酸序列經(jīng)過(guò)了改造，或mRNA或氨基酸序列是根據(jù)蛋白質(zhì)預(yù)期的功能