第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用-【全频累积】2023高中生物选择性必修3知识点考点全频积累（人教版2019）

454 高中知识点考点全频累积　生物学 值化工产品的新技术。 第4节  蛋白质工程的原理和应用 知识梳理·探究笔记 解决基本知识问题 知识点1  蛋白质工程 1. 概念 （1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 （2）手段：通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制 造一种新的蛋白质。 （3）目的：获得满足人类的生产和生活需求的蛋白质。 2. 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。 知识点2  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. 基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中已存在的蛋 白质。 3. 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。 结构决定功能 分子水平上的操作 回答下列问题： （1）研究者针对每个需要扩增的酶基因 （ 如 图 ） 设 计 一 对 ， 利 用 PCR技术，在优化反应条件后扩增得到目 标酶基因。 （2）研究者构建了一种表达载体pMTL80k， 用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛 选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动 子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生 素抗性基因的作用是 ，终止子的作用是 。 （3）培养过程中发现重组梭菌大量表达上 述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推测 其原因可能是 ，此外丙酮的积累会伤害细 胞，需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应 用规模。 （4）这种生产高附加值化工产品的新技 术，实现了 ，体现了循环经济 特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优 势在于 ，具有广泛的应用前景和 良好的社会效益。 原理：基因重组 455 选择性必修 3 第 3 章 基因工程 知识点3  蛋白质工程的基本原理 1. 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设 计改造。 2. 方法：改造基因或合成基因。 3. 流程：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→获得所需要的蛋白质。 知识点4  蛋白质工程的应用 1. 在医药工业方面的应用 （1）研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造胰岛素基因使B链第28 位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与第29位的赖氨酸交换位置，从而 有效抑制了胰岛素的聚合，研发出速效胰岛素类似物。 （2）提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨 酸，提高了干扰素的保存时间。 （3）改造抗体：将小鼠单克隆抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的 抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。 2. 在其他工业和农业方面的应用 （1）改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶 的多种突变体。 （2）改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与调控光合作用的 酶，以提高植物光合作用的效率。 考向突破·指点迷津 解决考试能力问题 考向  蛋白质工程与基因工程的比较 【考向剖析】 项目 蛋白质工程 基因工程 区别 起点 预期蛋白质功能 目的基因 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→合成新的基因→获得所需要的蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→导入 受体细胞→目的基因的检测与鉴定 实质 通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的（任 何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对 蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如果对蛋白质 直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是 无法遗传的） 基因重组 结果 可以创造出自然界不存在的蛋白质 生产自然界已存在的蛋白质 基因和蛋白质的关系：基因可以通过表达（包 括转录和翻译两个过程）控制蛋白质的合成 构成蛋白质的基本单位 人体内唯一降血糖的激素 一种具有干扰病毒 复制作用的糖蛋白，在 临床上广泛用于治疗病 毒感染性疾病 体液免疫中浆细胞产生的抗体能与抗原特异性结合 能将蛋白质催化分解 为多肽 影响光合速率的内部因素 逆向基因工程 456 高中知识点考点全频累积　生物学 项目 蛋白质工程 基因工程 应用及 现状 ① 主要集中在对现有蛋白质进行改造，如干扰素、天冬 氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶等 ② 对创造新的蛋白质还有许多技术难题未突破，因为蛋 白质高级结构非常复杂，人们对此知之甚少 ① 已被广泛应用，如转基因植物、动