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高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》1.4 蛋白质工程的崛起学案
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这是一份高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》1.4 蛋白质工程的崛起学案，共3页。
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。
能力要求
.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
知识网络体系
基因工程的实质：
蛋白质工程崛起缘由 基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质
蛋白质工程的目的：
目标
蛋白质工程的基本原理 原理：
过程：
蛋白质工程的进展和前景
重难热点归纳
1）蛋白质工程与基因工程的区别：
蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，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、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步。它可以根据对分子预先设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对它所编码的蛋白质进行改造。因此，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了进化的过程。
2）为什么要开展蛋白质工程的研究
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
3）蛋白质工程的原理
预期功能→蛋白质三维结构→氨基酸序列（多肽链）→基因→具有预期功能的蛋白质
经典例题剖析
1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ ）
A、氨基酸结构 B、蛋白质空间结构 C、肽链结构 D、基因结构
【解析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，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，以满足人类的生产或或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。
【答案】D
2、科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为（ ）
A、基因工程 B、蛋白质工程 C、基因突变 D、细胞工程
【解析】 基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，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，以满足人类的生产或或生活需要。本题中合成的β干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。
【答案】B
基础试题训练
1、蛋白质工程的实质是 （ ）
A、改变氨基酸结构 B、改造蛋白质结构
C、改变肽链结构 D、改造基因结构
2、基因工程的实质是 （ ）
A、基因重组 B、基因突变 C、产生新的蛋白质 D、产生新的基因
3、干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是 （ ）
A、光氨酸 B、精氨酸 C、谷氨酸 D、半光氨酸
4、蛋白质工程制造的蛋白质是 （ ）
A、天然蛋白质 B、稀有蛋白质
C、自然界中不存在的蛋白质 D、血红蛋白质
5、蛋白质工程的基础是 （ ）
A、基因工程 B、细胞工程
C、酶工程 D、发酵工程
6、玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？ （ ）
A、天冬氨酸激酶 B、二氢吡啶二羧合成酶
C、肽酶 D、A、B都是
7、天然蛋白质合成遵循的法则是 （ ）
A、中心法则 B、转录
C、翻译 D、复制
8、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、蛋白质工程能产生出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
9、蛋白质工程的基本操作程序正确是 （ ）
①蛋白质分子结构合成
②DNA合成
③mRNA合成
④蛋白质的预期功能
⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→①
B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→①
D、②→③→⑤→①→②→④
10、下列各项与蛋白质结构多样性无关的是 （ ）
A、氨基酸的种类、数目、排列顺序 B、构成蛋白质的多肽链的数目
C、构成蛋白质的肽链的空间结构 D、氨基酸至少含一个氨基和一个羧基
11、蛋白质工程中直接操作的对象是 （ ）
A、氨基酸的结构 B、蛋白质空间结构
C、肽链结构 D、基因结构
12、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则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
创新应用训练
1、蛋白质工程的目标是根据对蛋白质 的特定需求，对蛋白质
进行分子设计，根据 法则便可以改造天然蛋白质，例如：玉米的赖氨酸含量低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶 、
的活性受赖氨酸浓度的影响，如果我们将 中的第352位的苏氨酸变为
，把 中第104位的天冬酰氨变成
，就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高2—5倍。
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。
能力要求
.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
知识网络体系
基因工程的实质：
蛋白质工程崛起缘由 基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质
蛋白质工程的目的：
目标
蛋白质工程的基本原理 原理：
过程：
蛋白质工程的进展和前景
重难热点归纳
1）蛋白质工程与基因工程的区别：
蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，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、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步。它可以根据对分子预先设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对它所编码的蛋白质进行改造。因此，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了进化的过程。
2）为什么要开展蛋白质工程的研究
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
3）蛋白质工程的原理
预期功能→蛋白质三维结构→氨基酸序列（多肽链）→基因→具有预期功能的蛋白质
经典例题剖析
1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（ ）
A、氨基酸结构 B、蛋白质空间结构 C、肽链结构 D、基因结构
【解析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，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，以满足人类的生产或或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。
【答案】D
2、科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为（ ）
A、基因工程 B、蛋白质工程 C、基因突变 D、细胞工程
【解析】 基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，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，以满足人类的生产或或生活需要。本题中合成的β干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。
【答案】B
基础试题训练
1、蛋白质工程的实质是 （ ）
A、改变氨基酸结构 B、改造蛋白质结构
C、改变肽链结构 D、改造基因结构
2、基因工程的实质是 （ ）
A、基因重组 B、基因突变 C、产生新的蛋白质 D、产生新的基因
3、干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是 （ ）
A、光氨酸 B、精氨酸 C、谷氨酸 D、半光氨酸
4、蛋白质工程制造的蛋白质是 （ ）
A、天然蛋白质 B、稀有蛋白质
C、自然界中不存在的蛋白质 D、血红蛋白质
5、蛋白质工程的基础是 （ ）
A、基因工程 B、细胞工程
C、酶工程 D、发酵工程
6、玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？ （ ）
A、天冬氨酸激酶 B、二氢吡啶二羧合成酶
C、肽酶 D、A、B都是
7、天然蛋白质合成遵循的法则是 （ ）
A、中心法则 B、转录
C、翻译 D、复制
8、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、蛋白质工程能产生出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
9、蛋白质工程的基本操作程序正确是 （ ）
①蛋白质分子结构合成
②DNA合成
③mRNA合成
④蛋白质的预期功能
⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→①
B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→①
D、②→③→⑤→①→②→④
10、下列各项与蛋白质结构多样性无关的是 （ ）
A、氨基酸的种类、数目、排列顺序 B、构成蛋白质的多肽链的数目
C、构成蛋白质的肽链的空间结构 D、氨基酸至少含一个氨基和一个羧基
11、蛋白质工程中直接操作的对象是 （ ）
A、氨基酸的结构 B、蛋白质空间结构
C、肽链结构 D、基因结构
12、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则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
创新应用训练
1、蛋白质工程的目标是根据对蛋白质 的特定需求，对蛋白质
进行分子设计，根据 法则便可以改造天然蛋白质，例如：玉米的赖氨酸含量低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶 、
的活性受赖氨酸浓度的影响，如果我们将 中的第352位的苏氨酸变为
，把 中第104位的天冬酰氨变成
，就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高2—5倍。
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