2019年春高中生物 专题1 基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起学案（含解析）新人教版选修3

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1、蛋白质工程的崛起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)　3．了解蛋白质工程的应用。一、蛋白质工程崛起的缘由(阅读教材P26)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)缘由①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。②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。(3)实例①延长干扰素保存时间：体外

2、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(阅读教材P26～P27).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分子设计。.对概念的理解(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：基因修饰或基因合成。(3)目的：对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。.基本途径：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→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基

3、因)。三、蛋白质工程的进展和前景(阅读教材P28)1．前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点。2．难度很大：主要是因为目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。判一判(1)蛋白质工程制造的是天然蛋白质。(×)(2)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(×)(3)(2018·徐州高二检测)由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，空间结构千差万别，蛋白质工程操作难度很大。(√)(4)蛋白质工程不能改变蛋白质的活性。(×)　蛋白质工程的操作探究1　蛋白质工程的实例分析材料：酵母菌的

4、丙糖磷酸异构酶上有两个天冬酰胺，在分别转变为苏氨酸和异亮氨酸后，酶的热稳定性提高了近50%。此外，在蛋白质分子中引入二硫键也可以显著提高蛋白质的热稳定性。通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性。如通过替换酶的某种氨基酸，或者在蛋白质分子中引入二硫键可以显著提高蛋白质的热稳定性。探究2　蛋白质工程的操作流程科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体，用于癌症治疗。如图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程，据图分析探究：(1)图示过程是根据预期的嵌合抗体功能，设计嵌合抗体的结构，最终必须对基因进行操作，此操作中改变的是碱

5、基对。(2)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠—人嵌合抗体，属于蛋白质工程(生物工程)的范畴。蛋白质工程的操作流程交汇点1　蛋白质蛋白质多样性的原因：(1)组成蛋白质的氨基酸的____________、数量和____________不同。(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的____________千差万别。交汇点2　中心法则结构图示：(1)图示遗传信息传递过程名称：①________；②________；③________；④________；⑤________。(2)图①～⑤过程需要的模板分别是______________、_______

6、_____、____________、____________、____________。答案：交汇点1(1)种类　排列顺序　(2)空间结构交汇点2(1)DNA复制　转录　翻译　RNA复制　逆转录(2)DNA的两条链　DNA的一条单链　mRNA　RNA　RNA　1．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是(　　)A．氨基酸的结构　　　　　B．蛋白质的空间结构C．肽链的结构D．基因的结构解析：选D。蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，但因为基因决定蛋白质，所以对蛋白质的结构进行设计改造，归根到底还需对相应

7、的基因进行操作，按要求进行修饰、加工、改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。2．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解析：选C。紧扣蛋白质工程的流程(基本途径)进行分析。由题可知，多肽P1为抗菌性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽，即在P1的基础上设计出自然界原本不

8、存在的蛋白质，用蛋白质工程技术可以实现。蛋白质工程的基本途径是：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→找到相对应的脱氧核苷酸序列。故要想在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1