3.4蛋白质工程的原理和应用-人工合成蛋白质 （情境课件）生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦蛋白质工程的原理和应用，通过“用细菌画画”视频、荧光蛋白实例等情境导入，从基因工程的不足切入，系统阐述蛋白质工程的崛起、基本原理（目标、流程）及医药、工业、农业等领域应用，构建完整知识脉络。 其亮点在于融合生命观念（基因-蛋白质结构-功能关系）与科学思维（逆向设计流程、实例分析），通过情境串讲、思考讨论、即学即练等方式，结合胰岛素改造、T4溶菌酶耐热性提升等实例，帮助学生深化理解，提升探究能力，也为教师提供丰富教学资源，助力高效教学。

人教版选择性必修3 第3章 基因工程 第4节 蛋白质工程的原理和应用 “人工合成蛋白质” 目录 生命观念 1.说明基因的碱基排列顺序—蛋白质的结构—蛋白质功能的关系。 科学思维 1.尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计改造某一蛋白质的设计流程。 社会责任 1.尝试运用逆向思维分析和解决问题。 素 养 目 标 情境导入 “人工合成蛋白质” 你见过用细菌画画吗？ 如何实现的呢？ 用细菌“画画”（视频） 为什么这些细菌会发出不同颜色的荧光？ 因为在它们的体内导入了荧光蛋白的基因。 最早被发现的荧光蛋白是 绿色荧光蛋白 改造 黄色荧光蛋白 及其他颜色的荧光蛋白 这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪研究等领域有着重要应用。 这个团块就是长在患儿肝脏上的肿瘤 如何改造蛋白质？ 一 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 这些天然蛋白质是生物在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 不一定完全符合人类生产和生活的需要 1.基因工程的实质 （一）基因工程的实质和不足： 情境串讲 一、蛋白质工程的崛起 6 一 玉米中赖氨酸的含量比较低 举例： 天冬氨酸 赖氨酸 天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶 抑制 （很难提高） 怎么解决这个问题？ （二）实例：提高玉米赖氨酸含量 情境串讲 一、蛋白质工程的崛起 7 一 天冬氨酸激酶 二氢吡啶二羧酸合成酶 第352位: 苏氨酸 异亮氨酸 变成 第104位: 天冬酰胺 异亮氨酸 变成 就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。 情境串讲 一、蛋白质工程的崛起 8 请同学们自主阅读教材P94，思考回答问题。 1.蛋白质工程的实质、目标、结果。 2.为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ 3.温故天然蛋白质合成的过程。构建出蛋白质工程的基本思路。 4.如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？ 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 二 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。 蛋白质工程的目标： 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。 蛋白质工程的实质： 通过改造或合成基因，来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。 生产出自然界没有的蛋白质。 结果： （一）目标、实质和结果： 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 10 为什么蛋白质工程需改造基因而不是直接改造蛋白质？ 思考： ①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大； ②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质； ③基因可以遗传，蛋白质无法遗传； 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 （一）目标、实质和结果： （二）天然蛋白质合成过程： 按照中心法则进行 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 行使生物功能 转录 翻译 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 ①预期的蛋白质功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 预期功能 生物功能 设计 推测 改造或合成 行使 折叠 目的基因 转录 mRNA 翻译 多肽链 蛋白质 (三维结构) 思 路 逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反 （三）蛋白质工程的基本设计思路： 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为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。科学家要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 （三）蛋白质工程的基本设计思路： 查密码子表得知： 1.推知mRNA序列为： GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C） 共 种可能序列 32 GCT(或C或A或G)TGG AAA(或G)GAA（或G） TTT(或C) CGA(或G或T或C) ACC TTT(或C)CTT（或C） AAA(或G) 共 种可能序列 32 蛋白质工程基本思路的应用 思考•讨论 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 …… …… 色氨酸 赖氨酸 苯丙 氨酸 丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、 赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC） 推知DNA序列为： 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 谷氨酸 赖氨酸 1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。 查密码子表得知： 推知mRNA序列为： 丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。 GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C） 共 种可能序列 32 蛋白质工程基本思路的应用 思考•讨论 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 丙氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 谷氨酸 赖氨酸 查密码子表得知： 推知mRNA序列为： 丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。 GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C） 共 种可能序列 32 脱氧核苷酸序列 GCT(或C或A或G)TGG AAA(或G)GAA（或G） TTT(或C) CGA(或G或T或C) ACC TTT(或C)CTT（或C） AAA(或G) 共 种可能序列 32 蛋白质工程基本思路的应用 思考•讨论 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 蛋白质工程基本思路的应用 思考•讨论 2.确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？ 确定目的基因的碱基序列后，可以人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。对基因的改造经常会用到基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等。 改造蛋白质 天然蛋白质 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 基因定点突变技术和基因突变的比较 基因定点突变 基因突变 相同点 类型 结果 不同点 场所 手段 方向 产生新基因 生物体外 生物体内 PCR技术 诱变因素 定向改造 不定向性 碱基对的增添、缺失、替换 补充 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 （四）通过具体实例来熟悉蛋白质工程基本思路的应用 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 资料分析： 在正常人体内，血液中胰岛素的含量通常在进食后30-60分钟就达到高峰，而目前使用的基因工程生产的胰岛素制剂，注射120分钟才出现高峰。 科学家研究发现，胰岛素分子容易聚合成二聚体或六聚体，皮下注射胰岛素后往往需要经历一个逐渐解聚为单体的过程。 胰岛素六聚体 胰岛素单体 预期蛋白质的功能： 科学家希望对胰岛素进行改造，从而降低它的聚合作用并得到速效胰岛素类似物产品。 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 21 利用X射线晶体衍射，核磁共振等技术手段，充分了解胰岛素的空间结构。 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 22 利用X射线晶体衍射，核磁共振等技术手段，充分了解胰岛素的空间结构。 研究发现，调换胰岛素B链B28脯氨酸和29位B29赖氨酸，或者将B28脯氨酸替换为天冬氨酸，可以保持天然胰岛素的主要构象，同时能降低分子自聚力，显著抑制单聚体聚集，大大增加了吸收速率。 B28脯氨酸 B29赖氨酸 如何设计？ ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 23 研究发现，调换胰岛素B链B28脯氨酸和29位B29赖氨酸，或者将B28脯氨酸替换为天冬氨酸，可以保持天然胰岛素的主要构象，同时能降低分子自聚力，显著抑制单聚体聚集，大大增加了吸收速率。 B28脯氨酸 B29赖氨酸 如何设计？ B28赖氨酸 B29脯氨酸 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 24 天然胰岛素B链部分氨基酸序列： 酪氨酸 苏氨酸 脯氨酸 赖氨酸 苏氨酸 设计后胰岛素B链部分氨基酸序列： B28 B29 酪氨酸 苏氨酸 赖氨酸 B28 B29 脯氨酸 苏氨酸 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 25 天然胰岛素B链部分氨基酸序列： 酪氨酸 苏氨酸 脯氨酸 赖氨酸 苏氨酸 设计后胰岛素B链部分氨基酸序列： B28 B29 酪氨酸 苏氨酸 赖氨酸 脯氨酸 苏氨酸 B28 B29 mRNA mRNA ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 26 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 天然胰岛素B链部分氨基酸序列： 酪氨酸 苏氨酸 脯氨酸 赖氨酸 苏氨酸 设计后胰岛素B链部分氨基酸序列： B28 B29 酪氨酸 苏氨酸 赖氨酸 脯氨酸 苏氨酸 B28 B29 mRNA mRNA 由于人胰岛素 B 链基因较短，按照设计好的编码序列进行化学合成，是获取这种突变型目的基因的首选方法。 翻译 翻译 转录 天然胰岛素对应的部分基因： 改造后应得到的基因序列： 转录 由于人胰岛素 B 链基因较短，按照设计好的编码序列进行化学合成，是获取这种突变型目的基因的首选方法。 27 获得所需蛋白质： 酪氨酸 苏氨酸 赖氨酸 脯氨酸 苏氨酸 B28 B29 mRNA 翻译 改造后得到的基因序列： 转录 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 天然胰岛素B链部分氨基酸序列： 酪氨酸 苏氨酸 脯氨酸 赖氨酸 苏氨酸 设计后胰岛素B链部分氨基酸序列： B28 B29 酪氨酸 苏氨酸 赖氨酸 脯氨酸 苏氨酸 B28 B29 mRNA mRNA 翻译 翻译 转录 天然胰岛素对应的部分基因： 改造后应得到的基因序列： 转录 由于人胰岛素 B 链基因较短，按照设计好的编码序列进行化学合成，是获取这种突变型目的基因的首选方法。 待突变位点 常规下游引物 突变上游引物 进行PCR 产物作为下一轮PCR的大引物 29 天然胰岛素对应的部分基因： 待突变位点 常规下游引物 突变上游引物 进行PCR 产物作为下一轮PCR的大引物 进行PCR 待突变位点 下游大引物 常规上游引物 30 天然胰岛素对应的部分基因： 待突变位点 常规下游引物 突变上游引物 进行PCR 产物作为下一轮PCR的大引物 进行PCR 待突变位点 下游大引物 常规上游引物 进行PCR 天然胰岛素对应的部分基因： 待突变位点 PCR 合成的人胰岛素突变基因 31 ①预期蛋白质的功能 ②设计预期的蛋白质结构 ③推测应有的氨基酸序列 ④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 ⑤获得所需蛋白质 目前，科学家已通过改造胰岛素基因实现了对相应氨基酸序列的改造，使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合，由此研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用。 情境串讲 二、蛋白质工程的基本原理 32 1．下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，不正确的是(　　) A．将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法 B．设计扩增目的基因的引物时，不必考虑表达载体的序列 C．蛋白质工程是通过改造或合成基因，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术 D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程有所差别 B 设计的引物应能与表达载体两端的序列互补配对 即学即练 蛋白质工程的原理 2.下图是蛋白质工程的示意图，下列有关叙述正确的是(　　) A．蛋白质工程的顺序是A、B、C、D、E、F、G B．A、B过程是在细胞核内完成的，C过程是在细胞质内完成的 C．G过程的完成依赖于改造或合成基因 D．C过程可在大肠杆菌中由内质网和高尔基体完成 C 由图可知，蛋白质工程的基本流程为E、F、G、A、B、C、D 图中A过程表示转录，其主要场所是细胞核，B过程表示翻译，其场所为细胞质中的核糖体 题图可知，要改造蛋白质结构，最终是通过改造或合成基因来实现的；大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体 即学即练 蛋白质工程的原理 比较项目 基因工程 蛋白质工程 区 别 起点 过程 实质 结果 联系 生产自然界中已存在的蛋白质 生产自然界中非天然的蛋白质 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 改造或制造人类所需要的蛋白质 预期的蛋白质功能 目的基因 获取目的基因→构建表达载体→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 ①都在生物体外对基因进行操作； ②蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 归纳总结 蛋白质工程与基因工程的区别与联系 是否合成新的基因 蛋白质工程 是否对原有基因进行改造 是 否 是 否 蛋白质工程 基因工程 看蛋白质 看基因 是否为天然蛋白质 是 否 蛋白质工程 基因工程 如何确定一个操作过程是基因工程技术还是蛋白质工程技术？ 归纳总结 蛋白质工程与基因工程的区别与联系 请同学们自主阅读教材P95，思考讨论总结蛋白质工程可以应用于哪些领域，有哪些案例。 应用 实例 医药工业方面 其他工业方面 农业方面 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 定点突变 天然胰岛素易形成二聚体或六聚体 预期结构 改造 B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或将它与B29位的赖氨酸交换位置 新胰岛素基因 mRNA 折叠 预期功能 行使功能 降低胰岛素的聚合作用 设计结构 改变B链 第20～29位 氨基酸组成 推测 序列 翻译 多肽链 有效抑制胰岛素的聚合 转录 （一）医药工业方面： 1.实例一：研发速效胰岛素类似物 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 定点突变 2.实例二：延长干扰素体外保存时间 干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存却相当困难。 改造 干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存 干扰素（丝氨酸） 延长体外保存时间 体外-70℃保存半年 （一）医药工业方面： 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 鼠抗体 人抗体 恒定区 恒定区 可变区 可变区 嵌合抗体 对人体的不良反应减少 基因融合 3.实例三：降低人对小鼠单抗隆抗体的免疫反应 （一）医药工业方面： 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 改进酶的性能或开发新的工业用酶 如利用蛋白质工程获得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。 枯草杆菌蛋白酶 枯草杆菌 （二）其他工业方面的运用： 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 （三）农业工业方面的运用： (1)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。 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 （三）农业工业方面的运用： 伊维菌素是新型的广谱、高效、低毒抗生素类抗寄生虫药 (2)设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强。 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 (1)面临的问题：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。 (2)前景展望：要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。 情境串讲 三、蛋白质工程的应用 考向2 蛋白质工程的原理和应用 考点三 基因工程和蛋白质工程的应用 【变式训练2·变载体】T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。下列叙述正确的是(　　) A．T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和数量发生了改变 B．T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造 C．蛋白质工程与中心法则的流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 D．若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响 D T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类及空间结构发生了改变 知识夯基 考向研析 T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴，自然界中的酶大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质工程只能用于改造蛋白质类酶 蛋白质工程与中心法则的流动方向相反 即学即练 蛋白质工程的应用 1.T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。下列叙述正确的是(　　) A．T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和数量发生了改变 B．T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造 C．蛋白质工程与中心法则的流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 D．若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响 D T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类及空间结构发生了改变 T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴，自然界中的酶大多数是蛋白质，少数是RNA，蛋白质工程只能用于改造蛋白质类酶 蛋白质工程与中心法则的流动方向相反 蛋白质工程 理论基础 技术手段 目标 基本思路 实践应用 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 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 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 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。 药物研发 改进酶的性能或开发新的工业用酶 增加粮食产量、研发新型农药 课堂小结 蛋白质工程的原理和应用 1.蛋白质工程的基本操作程序正确的是（ ） ①设计预期的蛋白质结构 ②找到相对应的脱氧核苷酸的序列③推测应有的氨基酸的序列 ④蛋白质的预期功能 A．①→②→③→④ B．④→③→②→① C．④→①→③→② D．②→③→①→④ 课堂练习 能力提升 2.科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸。为此，下列操作正确的是(　　) A.直接改造这两种酶的空间结构 B.对指导这两种酶合成的mRNA进行改造 C.利用诱变育种技术促使控制这两种酶合成的基因突变 D.利用基因工程技术，对控制这两种酶合成的基因进行改造 课堂练习 能力提升 3.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对应的脱氧核苷酸序列　 ②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构　 ③合成蓝色荧光蛋白基因　 ④表达出蓝色荧光蛋白 A.①②③④ B.②①③④ C.②③①④ D.④②①③ 问题9: 蛋白质工程有哪些运用呢？请举例。 课堂练习 能力提升 4.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是（ ） A. 通过基因工程产生的蛋白质都符合人类需要 B. 通过基因工程能得到自然界中不存在的蛋白质 C. 蛋白质工程通常是对蛋白质结构进行直接改造 D. 蛋白质工程可以创造新的、自然界中不存在的蛋白质 课堂练习 能力提升 5.中华鲟是地球上最古老的脊椎动物之一，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境，以下说法错误的是(　　) A．该工程可以定向改变蛋白质分子的结构 B．改造蛋白质是通过改造基因结构来实现的 C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种 D．改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质 课堂练习 能力提升 6.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到 的目的是 （ ） A.分析蛋白质的三维结构 B.研究蛋白质的氨基酸组成 C.获取编码蛋白质的基因序列信息 D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满 足人类的需求 7.水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现，用赖氨酸替换水蛭素第 47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在这 项替换研究中，目前可行的直接操作对象是（ ） A.基因 B.氨基酸　　C.多肽链 D.蛋白质 课堂练习 能力提升 8.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 8. 蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的 基础上进行的，它最终要达到的目的是 ( ) A.分析蛋白质的三维结构 B.研究蛋白质的氨基酸组成 C.获取编码蛋白质的基因序列信息 D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求 课堂练习 能力提升 9.T4溶菌酶的稳定性大大提高的根本原因是( ) A．控制T4溶菌酶合成的基因的一个位点发生突变 B．控制T4溶菌酶合成的mRNA上的密码子发生变化 C．T4溶菌酶中一个氨基酸发生了替换 D．T4溶菌酶中的第3位氨基酸由异亮氨酸变为半胱氨酸 课堂练习 能力提升 10.下列不属于蛋白质工程成果的是( ) A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性 B．生产出鼠—人嵌合抗体 C．将t—PA分子中的天门冬酰胺替换为谷氨酰胺 D．蛋白质酶洗衣粉容易洗掉或除奶渍、血渍 课堂练习 能力提升 11.下列关于蛋白质工程的说法，错误的是(　　) A.蛋白质工程的崛起符合工业生产和基础理论研究的需要 B.蛋白质工程可对酶的催化活性、抗氧化性等加以改变 C.理论上对关键氨基酸的置换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法 D.蛋白质工程能将人抗体的某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度 课堂练习 能力提升 人教版选择性必修3 感谢观看！ Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf57.62.100 $如果生命是一本密码本，蛋白质就是其中最神秘的代码，他们决定细胞如何工作，药物如何生效，甚至食物的味道。但天然的代码并不完美，于是科学家发明了蛋白质工程，一项通过改造基因重新设计蛋白质的黑科技。不同于直接修改蛋白质的传统手段，蛋白质工程直接动刀基因通过改变DNA中一个或几个碱基，就能精准调整氨基酸的排列顺序，从而重塑蛋白质的结构与功能。这种从基因到蛋白的改造路径比自然计划快上百万倍，堪称生命科学的加速外挂。最近AI的加入让这门魔法更上一层楼。传统方法需要大量实验验证，而新型A模型如AACE直接利用通用逆折叠模型，无需单独训练就能预测突变效果。比如优化Christal基因编辑工具时，它能在1小时内筛选出SPCS9蛋白的数千个可能突变，效率远超传统方法。更厉害的是，这种方法不仅能改三点，还能预测多个氨基酸的协同突变，解决复杂蛋白改造中的负向上位效应。实际应用中，蛋白质工程早已不是实验室的花架子。医药领域它造出了速效胰岛素、长效干扰素，工业上上百种改造后的枯草杆菌蛋白酶被用于洗涤剂，水解能力更强。农业里优化光合作用酶的蛋白结构，能让植物光合效率提升，粮食产量跟着涨。从1965年人工合成牛胰岛素到2024年AI设计出RNA复制准确度提升100倍的T7聚合酶，蛋白质工程始终在突破生命的边界。它不仅是改造生命的工具，更是理解生命本质的钥匙。当我们可以像编程一样设计蛋白质时，离定制超级细胞智能药物或许就不远了。秒懂百科世界如此简单。