高考生物精品【一轮复习】讲义练习资料合集 (15).docxVIP

第4节蛋白质工程的原理和应用

[学习目标]1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.简述蛋白质工程的基本原理。

1．蛋白质工程

(1)基础：蛋白质分子的________及其与________的关系。

(2)手段：通过________或______________，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。

(3)目的：获得满足人类生产和生活需求的________。

(4)困难：蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂。

2．蛋白质工程崛起的缘由

(1)崛起缘由

①基因工程的实质：将一种生物的________转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的________，进而表现出________。

②基因工程的不足：基因工程在原则上只能生产自然界中________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________生存的需要，却不一定完全符合________________的需要。

(2)实例：提高玉米赖氨酸含量

eq\x(\a\vs4\al\co1(天冬氨酸激酶,?第352位为_______?))eq\o(――→,\s\up7(改造))eq\x(\a\vs4\al\co1(天冬氨酸激酶,?第352位为异亮氨酸?))

eq\x(\a\vs4\al\co1(二氢吡啶二羧酸合成酶,?第104位为_______?))eq\o(――→,\s\up7(改造))eq\x(\a\vs4\al\co1(二氢吡啶二羧酸合成酶,?第104位为异亮氨酸?))

改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。

3．蛋白质工程的基本原理

(1)目标：根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行设计改造。

(2)方法：改造或合成________。

(3)基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的________→推测应有的________序列→找到并改变相对应的____________序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。

4．蛋白质工程的应用

(1)医药工业方面

①科学家通过对________基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。

②eq\x(干扰素?半胱氨酸?)eq\o(――→,\s\up7(改造))eq\x(干扰素??)

↓

eq\x(在一定条件下，可以延长保存时间)

③人－鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。

(2)其他工业方面

用于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________，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。

(3)农业方面

①科学家尝试改造某些________________________，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。

②科学家利用蛋白质工程的思路设计优良________，通过改造微生物蛋白质的结构，增强微生物防治病虫害的效果。

判断正误

(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()

(2)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的()

(3)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()

任务：基因工程和蛋白质工程

1．研究人员试图将人胰岛素的B链的第28位氨基酸由脯氨酸替换为天冬氨酸，从而有效抑制胰岛素的聚合，获得速效胰岛素类似物，应该如何操作？

2．如果已经推测出多肽中的氨基酸序列，那么推测出的基因中的碱基序列是否唯一呢？并说明理由。

3．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？

4．蛋白质工程需直接改造基因，而不直接改造蛋白质的原因：(1)任何一种天然蛋白质都是由________编码的，改造了________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，被改造的蛋白质也是无法遗传的。(2)对________进行改造比对蛋白质直接改造更容易操作，难度要小得多。

蛋白质工程与基因工程的区别与联系

比较项目

蛋白质工程

基因工程

区别

起点

预期的蛋白质功能

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(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质

目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定

目标

定向改造或生产人类所需的蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要的新的生物类型和生物产品

结果

生产非天然的蛋白质

生产自然界已存在的蛋白质

联系

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