2018_2019学年高中生物专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起教学案含解析新人教版选修

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1、蛋白质工程的崛起1.基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。2．蛋白质工程并不是直接改造蛋白质分子的结构，而是通过基因操作来实现对天然蛋白质的改造。3．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。4．蛋白质工程是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，以满足人类的生产和生活的需要。5．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。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

2、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。二、蛋白质工程的基本原理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。(3)目的：获得满足人类的生产和生活需求的蛋白质。2．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)。三、蛋白质工程的进

3、展和前景1．进展：科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。2．前景：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面，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。3．面临的困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的高级结构了解不够。1．合成天然不存在的蛋白质应首先设计(　　)A．基因结构　　　　　　B．RNA结构C．氨基酸序列D．蛋白质结构解析：选D　合成天然不存在的蛋白质属于蛋白质工程。实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结构与功能的关系，首先要从设计蛋白质的结构入手，然后再根据基因工程的方法通过基因修饰或基因合成，合成相应的蛋白质，从而实现对蛋

4、白质的改造。2．蛋白质工程在实施过程中最大的难题是(　　)A．生产的蛋白质无法应用B．发展前景太窄C．对大多数蛋白质的高级结构了解不清楚D．无法人工合成目的基因解析：选C　蛋白质工程实施的最大难题是对于大多数蛋白质的高级结构了解不清楚，所以很难改造其基因。3．蛋白质工程的基本流程是(　　)①蛋白质分子结构的设计　②DNA合成　③预期蛋白质功能　④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A．①②③④　　　　　　B．④②①③C．③①④②D．③④①②解析：选C　蛋白质工程的操作流程为：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。1．对

5、蛋白质工程内容的理解(1)改造对象：改造蛋白质的结构，本质上是改造控制该蛋白质合成的基因的结构。(2)产物：产生新的蛋白质。(3)原理：基因改造。由于基因决定蛋白质，要对蛋白质的结构进行改造，最终还必须通过改造基因来完成。(4)蛋白质工程中经过处理得到的新基因与基因突变得到的新基因有较大差别，基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中的新基因则没有。(5)蛋白质工程的内容主要有两方面：一是根据需要设计具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；二是确定蛋白质的化学组成及空间结构与生物功能之间的关系，在此基础上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生理功能，设计合

6、成具有特定生理功能的全新蛋白质，而氨基酸的排序由基因决定，所以还需要改造控制蛋白质合成的相应基因中的脱氧核苷酸序列，或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，用于蛋白质工程。2．蛋白质工程流程图[名师点拨]　蛋白质工程通过对基因的操作实现对天然蛋白质进行改造的原因(1)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，被改造的蛋白质还是无法遗传。(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。[题组冲关]1．下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是(　　)A．蛋白质工程的实质是改造基因B

7、．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列C．蛋白质工程的基础是基因工程D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则解析：选B　蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，然后根据设计的蛋白质结构，合成出特定的脱氧核苷酸序列。2．糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有遗传型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遗传型糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后进行细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。Ⅱ型糖尿病需