第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二生物选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单项）

第4节　蛋白质工程的原理和应用 [学习目标]　1.运用结构与功能观等观念，说明蛋白质工程设计的原理。　2.基于蛋白质工程的实例，构建蛋白质工程的基本操作模型。 知识点一　蛋白质工程崛起的缘由及基本原理 1．蛋白质工程崛起的缘由 (1)蛋白质工程的概念 (2)蛋白质工程崛起的理由 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：基因工程原则上只能生产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。 2．蛋白质工程的基本原理 [思维辨析] 1．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。(√) 学生用书↓第89页 2．基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。(×) 3．为延长干扰素保存时间，需要替换氨基酸；为提高玉米中赖氨酸含量，需要在蛋白质中加入赖氨酸。(×) 4．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，也需要利用基因工程的基本工具，需要经历基因工程的操作流程。(√) 探究点　分析蛋白质工程的原理，提高理解能力 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存在的蛋白质。结合图示回答有关问题： (1)写出流程图中字母代表的含义： A．预期功能；B.氨基酸序列；C.改造或合成；D.转录；E.翻译。 (2)上图字母中属于中心法则的过程有D、E，属于蛋白质工程的过程有A、C。 (3)对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？ 提示：应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因是①蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。 (4)蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？ 提示：不同。体现：①操作对象不同：蛋白质工程的操作对象是天然基因改造后的基因；基因工程的操作对象是天然基因。②得到的蛋白质不同：蛋白质工程可以得到自然界没有的新的蛋白质；基因工程得到的是自然界原有的蛋白质。 归纳总结 基因工程和蛋白质工程的比较 项目 基因工程 蛋白质工程 操作环境(场所) 生物体外 生物体外 操作核心 基因 基因 操作起点 目的基因 预期的蛋白质功能 区别 过程 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 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→推测脱氧核苷酸序列→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 结果 生产自然界已存在的蛋白质 可以创造出自然界不存在的蛋白质 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制造新的蛋白质必须通过改造或合成基因实现 (2023·锦州期末)为心梗患者注射大剂量的t-PA(一种能高效降解血栓的单链糖蛋白，主要由血管内皮细胞合成、分泌并释放进血液)会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血等副作用，据此分析错误的是(　　) A．若利用大肠杆菌来生产t-PA，需要对其合成的t-PA进行后期改造 B．改造t-PA的技术属于蛋白质工程 C．欲将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，应直接对蛋白质(t-PA)进行改造 D．可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t-PA C　[由于大肠杆菌只有核糖体一种细胞器，不含内质网和高尔基体，无法对t-PA进行加工，故若利用大肠杆菌来生产t-PA，需要对其合成的t-PA进行后期改造，A正确；本技术是将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，属于蛋白质工程，B正确；欲将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，应对相应的基因进行改造，不能直接改造蛋白质，C错误；t-PA是一种能高效降解血栓的单链糖蛋白，由于抗原与抗体的结合具有特异性，故可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t-PA，D正确。] 学生用书↓第90页 归纳总结 “两看法”判断基因工程和蛋白质工程 1．一看基因是否对原有基因进行改造改造 2．二看蛋白质 如果合成的蛋白质是天然蛋白质，则是基因工程；如果合成的蛋白质和天然蛋白质有差异，甚至是自然界中所没有的，则为蛋白质工程。 针对练1.(2023·福建莆田月考)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过程的正确顺序是(　　) ①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相