2018-2019学年高中生物 第4章 基因工程 4.4 蛋白质工程的崛起课件 北师大版选修3

第4节蛋白质工程的崛起1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.简述蛋白质工程的原理。3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。1.蛋白质工程的概念:是指根据蛋白质的精细结构与生物活性以及结构与功能之间的相互关系,利用基因工程的手段,按照人类自身的需要,定向地改造天然的蛋白质,甚至创造新的、自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。2.蛋白质改造和设计的办法(1)一种是多肽合成法,即利用多肽合成仪,从组成蛋白质的第一个氨基酸合成起,合成一种全新的蛋白质。(2)一种是采用基因工程手段,对负责编码某种蛋白质的基因进行设计,合成出更符合人们要求的蛋白质。3.蛋白质工程的研究主要包括以下几个方面:通过基因工程技术分析蛋白质的DNA编码序列,对蛋白质进行分离纯化,测定蛋白质的序列并对其结构与功能进行分析,通过计算机辅助设计突变区,对编码蛋白质的DNA进行定点突变改造等。4.蛋白质工程的应用:蛋白质工程在工业、农业、医药业和环境保护等领域已经得到了初步的应用。有些天然生物酶的应用,有很大的局限性。因此,人们运用蛋白质工程技术来改造天然生物酶,使其能适应特殊的工业过程;或者通过设计制造全新的人工酶或人工蛋白,以生产全新的医用药品、农业药物等等,如加酶洗衣粉。农业生产中,提高光合作用效率是农业增产的关键。通过对一些酶的改造,使固定二氧化碳的作用加强,光呼吸作用减弱,就能提高光合作用的效率。在环境保护中对一些基因的改造,并连接到表达载体上,转移到微生物或植物体内,使其具有很强的吸附重金属的能力,保护了生态环境。蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→推测相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质目的基因的获得→基因表达载体的构建→目的基因的导入→目的基因的检测与表达产物的测定实质定向改造或生产自然界不存在的蛋白质定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型或生物产品结果能够生产自然界没有的蛋白质生产自然界已有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,必须通过基因修饰或基因合成来实现题型一题型二题型三题型一蛋白质工程的概念【典例1】以下关于蛋白质工程的说法正确的是()A.蛋白质工程以基因工程为基础B.蛋白质工程就是酶工程的延伸C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质题型一题型二题型三解析:本题考查蛋白质工程的概念。蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构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求。所以,蛋白质工程是以基因工程为基础的,又称为第二代基因工程。蛋白质工程不仅能生产天然蛋白质,还可以根据需要,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,从而合成自然界中本来不存在的蛋白质。答案:A正确理解蛋白质工程的概念及与其他生物工程的关系。题型一题型二题型三题型二蛋白质工程与基因工程的比较【典例2】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,其产生的蛋白质()A.氨基酸种类增多B.氨基酸种类减少C.仍为天然存在的蛋白质D.可以是自然界中不存在的蛋白质解析:蛋白质工程是获取人类所需要的蛋白质,可以是天然存在的蛋白质,也可以是天然不存在的蛋白质,但在获取时要对基因进行相应改造,所以又称为第二代基因工程。答案:D只能生产出自然界中已存在的蛋白质是基因工程的缺点,能够生产出自然界中不存在的蛋白质是蛋白质工程的优点。题型一题型二题型三题型三蛋白质工程的研究与应用【典例3】某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似,只是对热稳定性较差,进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂,临床治疗食物的消化不良,最佳方案是()A.对此酶中的少数氨基酸替换,提高其热稳定性B.将此酶与人蛋白酶进行拼接,形成新的蛋白酶C.重新设计,创造一种全新的蛋白酶D.减少此酶在片剂中的含量解析:本题考查蛋白质工程的进展与前景。要想使蛋白酶热稳定性有所提高,就要改变蛋白质的结构,因此可以对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。答案:A目前对蛋白质功能的改变,主要是改变蛋白质中个别氨基酸,最根本的做法是改变控制合成该蛋白质的基因的结构。1231下列关于蛋白质工程的说法,错误的是()A.蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构,使之更加符合人类的需要B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变分子结构C.蛋白质工程能生产自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D.蛋白质工程又称为第二代基因工程解析:蛋白质工程是在分子水平上对基因直接进行操作,定向改变天然蛋白质的分子结构。答案:B1232蛋白质工程与基因工程相比,其突出特点是()A.基因工程原则上能生产任何蛋白质B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D.蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第三代基因工程解析:蛋白质工程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,以满足人类生产和生活的需求,是延伸出来的第二代基因工程。答案:B1233当前医学上,蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程的蛋白质类替代治疗剂,基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是()A.都与天然产物完全相同B.都与天然产物不相同C.基因工程药物与天然产物完全相同,蛋白质工程药物与天然产物不相同D.基因工程药物与天然产物不相同,蛋白质工程药物与天然产物完全相同解析:蛋白质工程的目标是对不适合人类需要的天然蛋白质进行改造,使之更适合人类的需求,如蛋白质药物。很显然蛋白质工程产物与天然蛋白质不同。答案:C