高中生物专题1基因工程1.4蛋白质工程的崛起课件新人教版选修3(1)

专题一1.4蛋白质工程的崛起

一、教学目标

1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.简述蛋白质工程的原理。

3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。

二、教学重点和难点

1.教学重点

（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？

（2）蛋白质工程的原理。

2.教学难点

蛋白质工程的原理。

三、教学过程

一、蛋白质工程崛起的缘由（P26）

引言：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。举例：P26干扰素例子、工业用酶的例子 于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。

二、蛋白质工程的原理

回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。

图1-4遗传信息的流动方向

那么，既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。（结合课本中插图）

小结：蛋白质工程的概念（是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新的蛋白质。或者从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地改造天然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。）

思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？

答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。

蛋白质工程的崛起

(建议用时：40分钟)

考点 基本目标 发展目标

1．蛋白质工程及其基本操作 1,2,3,4,5,6

11,12,13,14,15

2．蛋白质工程与基因工程的比较 7,8,9,10

[基本目标]

1．下列有关蛋白质工程的叙述，不正确的是( )

A．收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系

B．可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能

C．根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构

D．根据人们的需要，直接对氨基酸的分子结构进行改造

D 解析 蛋白质工程是根据人们的需要，通过对基因的改造从而实现对蛋白质的改造，而不是对氨基酸的分子结构进行改造。

2．当前，蛋白质工程是发展较好、较快的分子工程。它将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。那么，蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是( )

A．氨基酸的结构

B．蛋白质的空间结构

C．肽链的结构

D．基因结构

D 解析 蛋白质工程是指以蛋白质分子的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，以满足人类的生产和生活的需求。

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，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，用于治疗临床消化不良，最佳方案是( )

A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其热稳定性

B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶

C．重新设计与创造一种蛋白酶

D．减少此酶在片剂中的含量

A 解析 要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，解决此类问题的方法一般是将蛋白质中的个别氨基酸进行替换。

4．2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面做出突出贡献的科学家。目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是( )

1 专题1 基因工程

1.4 蛋白质工程的崛起

1．下列对物质的改造不属于蛋白质工程范畴的是( )

A．胰岛素改造 B．抗体改造

C．酶的改造 D．性激素改造

解析：蛋白质工程是通过改造基因来改造蛋白质，生产自然界中原不存在的蛋白质，性激素不是蛋白质。

答案：D

2．下列不属于蛋白质工程成果的是( )

A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性

B．生产出鼠—人嵌合抗体

C．将tPA分子中的天门冬酰胺替换为谷氨酰胺

D．将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素

解析：将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素属于基因工程的成果。

答案：D

3．下列关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是( )

A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别

B．基因工程是蛋白质工程的关键技术

C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然的蛋白质

D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的

解析：本题考查基因工程与蛋白质工程的区别与联系。蛋白质工程的目标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。其中，基因工程是关键技术，是蛋白质工程的基础，因为对蛋白质结构的改造是通过改造基因来实现的，所以蛋白质工程是在基因水平上改造，改造后的蛋白质不再是天然的蛋白质。

答案：B

4．蛋白质工程的基本流程正确的是( )

①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列

A．①→②→③→④ B．④→②→①→③

C．③→①→④→② D．③→④→①→②

解析：蛋白质工程的基本流程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋2 白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列(基因)→DNA合成，最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。因此，蛋白质工程的基本流程正确的是③→①→④→②。

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1 专题1 基因工程 1.3 基因工程的应用（测）

（满分60分，40分钟完成）

一、单选题（30分，每题3分）

1．下列有关基因工程应用的说法正确的是（ ）

A. 引起植物生病的微生物称为病原微生物,主要有病毒、真菌和细菌等

B. 科学家将外源生长素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率

C. 在抗虫转基因植物培育中，用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、抗毒素合成基因、植物凝集素基因等

D. 用氯化钙处理植物细胞可以增加细胞壁的通透性

【答案】A

2．基因工程目前已成为生物科学的核心技术，在多个领域已展示出美好前景，下列叙述正确的是（

）

A. 抗虫基因即使成功插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达

B. 基因工程生产药物时可将药用蛋白基因与该基因的启动子等调控组件重组构建基因表达载体

C. 进行基因治疗时，基因的受体细胞是受精卵

D. “转基因动物”是指体细胞中出现新基因的动物

【答案】A

3.生物繁殖的本质是基因复制，人类正是利用这一点进行基因工程，从而产生了基因污染。基因污染是指在天然的生物物种基因中掺进了人工重组的基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖得到增殖，再随被污染生物的传播而发生扩散。根据以上叙述，下列对基因污染产生原因的表述，不正确的一项是（ ）

A. 基因工程间接导致了基因污染

B. 基因工程是通过染色体的重组发生基因交换,从而获得了生物的新性状 百度文库 - 让每个人平等地提升自我

2 C. 基因工程对生物体进行强制移植，完全打破了物种原有的屏障，改变了生物原有的基因组成

D. 人类在发展基因工程作物时,没有充分进行对其他生物和环境影响的相关研究

【答案】B

【解析】基因工程间接导致了基因污染，A正确；基因工程是通过人工导入外源基因，未发生基因交换，B错误；基因工程是通过人工导入外源基因，破坏了生物原有的基因组成，C正确；人类在推广转基因作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响，导致了基因污染，D正确