1.4 蛋白质工程的崛起-2021-2022学年高中生物选修3【名师导航】同步Word教参(人教版)

1.4　蛋白质工程的崛起 学习目标：1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。　2.理解蛋白质工程的原理。(重、难点)　白质工程的应用。　蛋白质工程的操作过程。(难点) 一、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．蛋白质工程的崛起 (1)理论和技术条件：分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。 (2)基因工程存在不足：原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 (3)天然蛋白质存在不足：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。 (4)实例 ①延长干扰素保存时间： 体外很难保存体外可以保存半年。 ②提高玉米赖氨酸含量：改造后玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。 二、蛋白质工程的基本原理以及进展和前景 1．蛋白质工程的基本原理 概念 基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 手段 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 目的 获得满足人类生产和生活需求的蛋白质 原理 由预期的蛋白质找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因) 流程 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→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因) 2.蛋白质工程的进展和前景 (1)前景诱人。如用此技术制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点。 (2)难度很大。主要是目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还不够。 1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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。 (　　) (2)通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍然是天然蛋白质。 (　　) (3)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。 (　　) (4)蛋白质工程是通过基因的修饰和合成来实现对蛋白质的改造。 (　　) 提示：(1)×　蛋白质工程中直接改造的是基因，不是蛋白质。 (2)×　蛋白质工程实现了对现有蛋白质的改造，或制造一种新的蛋白质，不再是天然蛋白质。 (3)√　(4)√ 2．蛋白质工程中，对蛋白质的结构进行分子设计的根据是(　　) A．人们对蛋白质功能的特定需求 B．蛋白质中氨基酸序列 C．信使RNA中核糖核苷酸序列 D．基因中脱氧核苷酸序列 A　[在蛋白质工程中，人们先根据蛋白质功能与结构的关系，以特定的功能为依据设计蛋白质的结构。] 3．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物消化不良，最佳方案是(　　) A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量 A　[要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。] 　蛋白质工程 [思考交流] 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________。(填数字) (2)写出图中数字代表的生物学过程的名称或内容：①________；②________；③________；④________。 (3)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则______。 (4)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中的碱基序列是否是唯一的？ ________，为什么？_________________________。 (6)将氨基酸合成多肽链的场所是_________________。 (7)蛋白质工程中的目的基因一般通过________获得。 【技巧点拨】　 [解析]　蛋白质结构的多样性由组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构四个因素共同决定；从根本上说，蛋白质的结构是由基因(DNA)决定的；一种氨基酸可能具有多种密码子，根据蛋白质的氨基酸序列推测的mRNA中的碱基序列可能有多种；蛋白质的合成场所为核糖体；蛋白质工程的目的基因的碱基序列已知，可以通过DNA合成仪进行人工合成。 [答案]　(1)④⑤　①②③　(2)转录　翻译　折叠　分子设计　(3)相反　(4)氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构　基因(DNA)　(5)不唯一　一种氨基酸可能具有多种密码子　(6)核糖体　(7)人工合成 特别提醒： 蛋白质工程包括两步：第一步是根据蛋白质的预期功能对蛋白质的结构进行分子设计；第二