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1.3 蛋白质工程学案苏教版选修三
高二年级第二学期生物学科总第 4 课时导学案
课题第一章基因工程第三节蛋白质工程
使用时间：主备人：
一、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。
3.举例说出蛋白质工程的应用和发展。
4. 尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、知识构成：
1.蛋白质工程的概念是什么？
2.为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？
3.蛋白质工程的基本原理是什么？
4.实施蛋白质工程的前提条件是什么？
5.如何测定蛋白质的三维空间结构和构想？
6.在基因水平上如何实施对蛋白质的改造？
7.什么叫做“大改”“中改”“小改”？
8.改变蛋白质结构的核心技术是什么？
9.蛋白质工程的目的是什么？
10.蛋白质工程中改造酶结构的目的是什么？
11.在提高酶的稳定性时是如何操作的？
12.蛋白质工程在生物制药方面也有广泛的应用，可以通过改造什么来提高对肿瘤细胞的杀伤力？
13.什么叫做蛋白质组学？它包括哪些步骤？
14.蛋白质芯片上什么？它有什么作用？
三、学法和自检：
1. 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。
高中生物第一章基因工程 1.1.3 蛋白质工程导学案苏教版选修3【课标要求】简述蛋白质工程【教学目标】1、简述蛋白质工程的基本原理2、举例说出蛋白质工程的应用和发展【教学过程】知识点一、蛋白质工程的概念和原理1、蛋白质工程是指通过_____________与______________等技术了解蛋白质的_________和__________，并借助计算机辅助设计、_____________和_____________改造_________，以__________改造天然蛋白质，甚至创造自然界中___________________的技术。
2、蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的____________，然后使其表达出具有特定的____________和__________的蛋白质。
3、_____________是蛋白质工程中的关键技术。
因此，蛋白质工程也被称为第二代_________。
4、实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质的__________和___________的关系。
5、蛋白质的空间结构极其复杂，应用_________________可以测定其三维空间结构，利用________________可以了解其构象。
此外，随着DNA和蛋白质测序技术的自动化，已能快速测定大量蛋白质分子的一级结构（氨基酸序列）。
6、蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行分子设计。
7、蛋白质工程的基本途径：预期蛋白质功能→设计出预期的蛋白质结构→推测应用的氨基酸序列→设计DNA的脱氧核苷酸序列（基因）【思考】对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？为什么？【拓展】蛋白质工程应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（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，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。
-1 -ACGTTAGACGTTAGATGTTAGATC先找出共同的序列是GTTA然后向左、向右找，得到重组的互补序列ATACGTTAGATC则靶序列是TATGCAATCTAG依照此种方法得出图2的靶序列。
5. 第11题：这题主要就是区分蛋白质工程和基因工程这两个概念，很多同学混淆这两个概念。
6. 第13题：首先得知道基因工程的“四步曲”是什么，然后弄清楚碱基互补配对发生的过程。
7. 第21题第（3）：用同一种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因，再用DNA连接酶连接，得到的产物有3种，目的基因——载体连接物，载体一—载体连接物，目的基因一一目的基因连接物。
三、教师总结。
课后：四、布置课后作业。
结合，催化遗传信息的转录C一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因D解旋酶能作用于氢键，在转录或翻译时使DNA分子双链打开3.科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。
相关叙述不正确的是A该技术将导致定向的变异B受精卵是理想的受体细胞C宜采用PCR技术扩增目的基因D卵巢分泌的孕激素能促进抗体的产生【分析】真核细胞的基因中有内含子，在转录过程中内含子和外显子都要转录，在形成成熟NRA 时，要把与内含子相应的RNA片断切除掉，而原核细胞中没有这类酶，所以若将真核基因在原核细胞中表达，先要把真核细胞基因的内含子去掉。
当把切割后的运载体与目的基因片段混合，在加入DNA连接酶后，有可能是两个目的基因片段相连成一个环状DNA或是可能是一个目的基因片段与运载体相连成一个环状DNA 或是两个运载体相连，所以会产生三种环状DNA分子。
__________________________ 学生自我小结。
板书设计单位结构真核生物核苷酸基因现代技术“原核生物基因工程-2 --3 -。
第三节蛋白质工程学习导航明目标、知重点难点简述蛋白质工程的概念及基本原理。
(重点)举例说出蛋白质工程的应用和发展。
鼠—人嵌合抗体。
(难点)蛋白质的定点诱变过程。
(难点)一、阅读教材P35～37概述蛋白质工程1．概念：指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。
基因工程是蛋白质工程中的关键技术，因此，蛋白质工程又被称为第二代基因工程。
2．基本途径：新蛋白质预期功能―→设计相关蛋白质结构―→设计对应的氨基酸序列―→合成相关脱氧核苷酸序列(基因)→合成新的蛋白质。
3．根据蛋白质被改造部位的多少，可以将对蛋白质的改造分成大改、中改、小改。
基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心技术之一。
二、阅读P38～39完成蛋白质工程的应用1．蛋白质工程可通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性，如在蛋白质分子中引入二硫键可以显著提高蛋白质的热稳定性。
2．科学家发明的利用鼠源杂交瘤抗体来处理癌细胞的方法，对癌细胞有一定的杀伤力，但也有导致机体高度过敏的副作用。
为了解决这一问题，科学家又对该抗体进行了改造，生产出效果良好的鼠—人嵌合抗体。
3．蛋白质工程不仅能更充分地利用自然界存在的蛋白质，而且能在分子水平上对蛋白质进行再设计和改造，进而创造出自然界中不存在的蛋白质。
判一判(1)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。
(×)(2)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。
(√)(3)蛋白质工程不能改变蛋白质的活性。
(×)(4)利用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂。
(√)连一连蛋白质工程的概念和原理[学生用书P18]结合教材P35～37内容完成以下探究。
探究1 完善下面的内容，理解蛋白质工程的内涵(1)据图回答各序号代表的过程：①转录、②翻译、③折叠、④分子设计、⑤DNA合成。
《基因工程和蛋白质工程》高中生物教案一、教学目标1.知识与技能：o理解基因工程和蛋白质工程的基本概念、原理和应用。
o掌握基因工程的基本操作技术，包括基因克隆、基因表达和基因编辑。
o了解蛋白质工程的设计原理和方法，以及其在医药、工业等领域的应用。
2.过程与方法：o通过观察、分析和讨论，培养学生的观察力和分析能力。
o通过案例分析和模拟实验，让学生深入理解基因工程和蛋白质工程的过程和机制。
3.情感态度与价值观：o激发学生对基因工程和蛋白质工程的兴趣和好奇心。
o培养学生的科学探究精神和创新意识，认识到基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的重要性。
二、教学重难点•重点：基因工程和蛋白质工程的基本原理和操作技术。
•难点：理解基因工程和蛋白质工程在分子水平上的复杂性和精准性。
三、教学准备•基因工程和蛋白质工程的多媒体课件，包括基本原理、技术操作和应用案例等。
•模拟实验材料，如质粒DNA、PCR试剂、蛋白质表达载体等。
•小组讨论指导问题。
四、教学过程1.导入新课o通过展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，引出基因工程和蛋白质工程的概念和重要性。
o提问学生：你们知道基因工程和蛋白质工程是什么吗？它们在我们的生活中有哪些应用？2.新课讲解o介绍基因工程的基本概念，包括基因克隆、基因表达和基因编辑的原理和技术。
o讲解蛋白质工程的设计原理和方法，包括蛋白质结构分析、功能预测和优化等。
o展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，让学生了解其实际价值和意义。
3.模拟实验与探究o利用模拟实验材料，让学生亲自操作基因克隆和基因表达的实验，感受基因工程的实际操作过程。
o教师演示多媒体课件中的基因编辑和蛋白质工程的设计过程，让学生观察并理解其分子机制。
4.小组讨论o学生分组讨论基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的发展趋势和前景。
o教师提供指导问题，引导学生深入思考并分享讨论结果。
第一章基因工程章末整合(一)①____________；②____________；③____________；④____________；⑤____________；⑥____________；⑦____________；⑧____________。
答案①限制性核酸内切②载体③目的基因④基因表达载体⑤受体⑥检测和鉴定⑦药物⑧治疗方法一巧辨基因工程的几种酶典例1下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( )A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶答案 C解析使碱基对间的氢键断裂的是解旋酶；限制酶将特定部位的相邻两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开；连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。
方法链接在基因操作过程中，除了限制酶以外，还要用一系列的酶类，才能完成全过程。
这些酶都有各自特殊的催化功能。
下面比较中学教材中介绍的与基因工程有关的几种酶。
1．DNA连接酶与DNA聚合酶(1)DNA连接酶：游离的DNA片段在DNA连接酶的作用下，在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，即将DNA双链上的两个缺口同时连接，不需要模板，形成完整的DNA分子。
(2)DNA聚合酶：以一条DNA链为模板，在DNA聚合酶的作用下，将单个脱氧核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上形成磷酸二酯键，从而形成与模板链互补的DNA单链。
2．限制性核酸内切酶与DNA连接酶(1)区别3．逆转录酶又称RNA指导的DNA聚合酶，是以RNA为模板合成DNA的酶。
逆转录酶催化的反应叫逆转录。
在这个过程中，遗传信息流动的方向是从RNA到DNA，正好与转录过程相反，故称逆转录。
4．解旋酶在DNA的复制过程中，需要解旋酶的作用。
解旋酶是一类解开氢键的酶，由水解ATP来供给能量。
由于DNA分子的两条脱氧核苷酸长链之间对应的脱氧核苷酸分子碱基间的氢键是分子间的作用力，故其断裂与重新形成与限制性核酸内切酶、DNA连接酶无关。
高中生物《1.1 基因工程概述》复习学案苏教版选修31、1 基因工程概述》复习学案苏教版选修3学习目标：1、说出基因工程的概念2、简述基因工程的诞生历程3、说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用4、简述基因工程基本操作程序的步骤学习重点：1、说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用2、简述基因工程基本操作程序的步骤学习难点：简述基因工程基本操作程序的步骤知识梳理：一、基因工程的诞生和发展：基因工程的诞生和发展经历了三个时期：19731981年为，1982年以后为。
1973年，美国科学家等将两种不同来源的DNA分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了的新技术—“ ”1、载体的作用：。
2、载体必须具备三个条件：⑴ ⑵ ⑶3、载体的种类：质粒、和等。
最早应用最常应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的。
四、基因工程的基本过程㈠获得目的基因（目的基因的获取）1、获取方法主要有三种：⑴从自然界中已有的物种中分离出来，如可从中获取。
⑵用合成。
⑶利用扩增目的基因。
（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：（3）原理：（4）过程：第一步：加热至90～95℃ DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
（5）特点：指数形式扩增㈡制备重组DNA分子（基因表达载体的构建）1、重组DNA分子的组成：、、、、。
2、方法：用分别切割载体和目的基因，再用把两者连接。
㈢转化受体细胞（将导入受体细胞）1、转化的概念：。
2、常用的转化方法：⑴将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法⑵将目的基因导入动物细胞：最常用的方法。
此方法的受体细胞多。
⑶将目的基因导入微生物细胞：㈣筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）1、分子水平的检测：⑴首先要检测转基因生物的染色体DNA 上是否插入了目的基因，方法是采用。
高中生物《基因工程概述》学案1 苏教版选修3基因工程概述一、基因工程的概念操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因分子水平剪切→拼接→导入→表达人类需要的基因产物由于基因工程是在DNA分子水平上进行操作,因此又叫做重组DNA技术。
二、基因工程的基本工具（一）“分子手术刀”限制性核酸内切酶（简称限制酶）1、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
2、功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
3、结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
（二）“分子针线”DNA连接酶1、分类：根据酶的来源不同，可分为EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类2、功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
★两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键②区别：E、coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接；T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。
★DNA连接酶与DNA聚合酶作用的比较DNA连接酶DNA聚合酶不同点连接的DNA双链单链模板不要模板要模板连接的对象2个DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键化学本质蛋白质(三)“分子运输车”载体1、载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存；②具有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
2、基因工程常用的载体有：质粒、噬菌体和动、植物病毒等。
最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。
三、基因工程的基本过程(一)获得目的基因（目的基因的获取）1、获取方法主要有两种：①从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。
②用人工的方法合成。
★获得原核细胞的目的基因可采取直接分离，获取真核细胞的目的基因一般是人工合成。
选修三第一章基因工程第三节蛋白质工程【课程标准】简述蛋白质工程。
【学习目标】1、简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。
2、解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。
3、分析蛋白质工程将来的发展前景。
【教学过程】【知识回顾】1．生物体是如何合成蛋白质的？试用图解的方式来表达其具体过程。
2．基因工程的实质是什么？它能否合成自然界中不存在的全新蛋白质，为什么？一、蛋白质工程概述【活动1】阅读教材P35，填写下列内容：1．基本概念：蛋白质工程是指通过等技术了解蛋白质的，并借助、和技术改造，以定向改造，甚至创造的技术。
2．一般过程：先，进而，在此基础上，再利用技术合成。
【思考讨论】：（1）蛋白质工程直接操作的对象是什么？蛋白质工程突出的特别是什么？（2）试用流程图的方式概括蛋白质工程的基本操作程序。
【活动2】阅读教材P35-36，思考以下问题：（1）利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，可分为哪几类？试分别说明。
（2）何为基因的定点诱变技术？试结合P36“积极思维”的案例进行解读。
（3）为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？二者是怎样的关系？它们又有什么区别？【小结】关于蛋白质工程（1）目的：生产符合人们生产、生活需要的并非自然界已存在的蛋白质（2）原理：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（3）与基因工程的的区别和联系：改造或生产人类所需蛋白A、氨基酸结构B、蛋白质空间结构C、肽链结构D、基因结构【例2】对自然界不存在的蛋白质进行合成，应首先设计（）A．基因的结构 B．mRNA纳构C．氨基酸序列 D．蛋白质结构【例3】基因工程与蛋白质工程的区别是 ( )A．基因工程需对基因进行分了水平操作，蛋白质工程不不对基因进行操作B．基因工程合成的是天然存存的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质C．基因工程是分了水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平)D ．基因工程完全不同于蛋白质工程二、蛋白质工程的应用【活动3】浏览教材P37-39，认识蛋白质工程在各个领域的具体应用，填空：（1）在化学工业领域：可通过改良酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性，以及较强的能力。
第三节 蛋白质工程1．理解蛋白质工程的概念和原理。
(重、难点)2．掌握基因工程和蛋白质工程的区别和联系。
(重点)3．了解蛋白质工程的应用和发展。
蛋白质工程的概念和原理1．概念(1)基础：蛋白质的结构和功能的关系。
(2)手段：借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA 技术改造基因。
(3)目的：定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质。
2．原理(1)结构分析①前提条件：了解蛋白质的结构和功能的关系。
②了解蛋白质结构的方法⎩⎪⎨⎪⎧X 射线晶体衍射法核磁共振法DNA 和蛋白质测序技术(2)结构预测与设计：构建蛋白质空间结构模型。
(3)基因工程：对基因进行改造，是蛋白质工程的关键技术。
蛋白质纯化：纯化蛋白质，测定和分析其结构和功能。
(5)功能分析：分析蛋白质的生物学和化学特性。
[合作探讨]科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌中表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。
探讨1：上述材料中的技术属于什么工程？提示：蛋白质工程。
探讨2：蛋白质工程为什么需要直接改造基因，而不直接改造蛋白质？提示：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，被改造的蛋白质也是无法遗传的。
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。
探讨3：蛋白质工程操作的基本思路是什么？提示：蛋白质工程是按照以下思路进行的：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(基因)，可以创造出自然界不存在的蛋白质。
[思维升华]1．对概念的理解(1)首先了解蛋白质的结构和功能。
(2)其次是设计蛋白质。
(3)实质是改造基因。
(4)最后合成出自然界不存在的蛋白质。
2．基本原理3．了解蛋白质结构的方法实施蛋白质工程的前提条件是通过物理化学与生物化学等技术手段了解蛋白质结构与功能的关系，所以首先要了解蛋白质的结构。
(1)三维结构：X射线晶体衍射法。
(2)构象：核磁共振法。
(3)一级结构(氨基酸序列)：DNA和蛋白质测序技术。
4．核心技术——定点诱变技术和非定点诱变技术(1)定点诱变技术：基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心技术之一。
①适用对象：对于不能预先确定诱变位点的蛋白质，可采用非定点诱变技术来进行蛋白质的改造。
②特点：非定点诱变突变位点多，有时甚至会产生意想不到的改造效果。
特别提醒]有关蛋白质工程的三点提醒(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，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。
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下去的。
(2)蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶。
改造后的基因需要表达出相应的蛋白质，同样需将改造或合成的基因导入受体细胞。
(3)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。
1．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种( )①进行少数氨基酸的替换 ②对不同来源的蛋白质的拼接 ③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 ④直接改变蛋白质的空间结构A ．①②B ．①②③C ．②③④D ．①②④【解析】 蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，不能直接改变蛋白质的空间结构。
但是能进行少数氨基酸的替换，能对不同来源的蛋白质进行拼接，能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。
【答案】 B2．(2016·临沂期中)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【解析】蛋白质工程中需要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，A正确；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，B正确；蛋白质工程能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，C正确；根据人们的需要，通过对基因进行改造来实现对蛋白质的改造，D错误。
【答案】 D1．改造酶的结构，提高酶的热稳定性。
2．生物工程制药(1)实例1：鼠源杂交瘤抗体的改造。
①改造方法：在基因水平上对抗体进行重组，产生人恒定区和鼠可变区嵌合抗体。
②结果：对人体的不良反应减少。
(2)实例2：对t PA的改造。
①t PA功能：溶解血栓块，医治心肌梗死等疾病。
②改造方法：将t PA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺。
③结果：t PA在血液循环中停留时间延长，疗效更加显著。
3．疾病诊断(1)方法：蛋白质芯片法。
(2)原理：抗原—抗体的特异性结合。
(3)实例：SARS病毒的检测与诊断。
[合作探讨]资料 1 将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞，可以提高玉米中的赖氨酸含量；资料 2 更换赖氨酸形成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，使两种酶的活性提高，也可以提高玉米中的赖氨酸含量。
探讨1：资料1、2中的技术分别属于什么工程？提示：基因工程；蛋白质工程。
探讨2：上述两种提高玉米中赖氨酸含量的技术的实质相同吗？为什么？提示：不相同。
蛋白质工程实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，基因工程实质是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。
探讨3：蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？提示：(1)操作对象相同都是基因。
(2)得到的蛋白质不同：蛋白质工程可以得到自然界没有的新的蛋白质；基因工程得到的是自然界原有的蛋白质。
探讨4：基因工程和蛋白质工程是否都遵循中心法则？为什么？提示：都遵循中心法则。
基因工程指导合成天然蛋白质的过程是遵循中心法则的；蛋白质工程操作时，经改造的基因表达所需要的蛋白质仍需遵循中心法则。
[思维升华]1．提高酶的热稳定性(1)原因工业化生产中所使用的酶需要具有高度的稳定性和催化活性，特别是对高温的稳定性。
一般来说，热稳定性高的酶也具有较强的耐酸、碱和有机溶剂的能力。
(2)方法①方法一：通过替换酶的几种氨基酸，可以提高酶的热稳定性。
②方法二：在蛋白质分子中引入二硫键也可以显著提高蛋白质的热稳定性。
2．制造速效胰岛素(1)原因：胰岛素进入血液速度缓慢的主要原因是胰岛素分子会聚合成二聚体或多聚体。
(2)方法：通过基因定点诱变，将胰岛素B链由B28脯氨酸—B29赖氨酸改为B28赖氨酸—B29脯氨酸，获得单体速效胰岛素。
3．鼠—人嵌合抗体的形成(1)原因：小鼠单克隆抗体的制备比较简单，但这种鼠源性的单克隆抗体会被人的免疫系统排斥，不能直接用于人体。
(2)方法：在基因水平上对抗体进行重组嵌合抗体，就是保留鼠单克隆抗体的可变区，而用人抗体的恒定区替换鼠单克隆抗体的恒定区，这种嵌合抗体的抗原性显著下降，而抗体的特异识别功能没有丧失，可用于临床治疗。
4．制造长效纤维蛋白溶解酶原激活因子(1)原因：组织纤溶酶原激活物(tPA)专一激活人体内的纤溶系统，保证血液循环的畅通。
但tPA进入血浆后大部分与纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物，并迅速失去活性。
(2)方法：利用基因定点诱变技术，将纤维蛋白溶解酶原激活因子(tPA)分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺，使tPA在血液循环中的停留时间大大延长，疗效更加显著。
5．蛋白质工程和基因工程的区别和联系(1)蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程。
(2)基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。
特别提醒]基因工程没有产生新基因，只相当于人工基因重组。
1．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，临床治疗人的食物消化不良，其最佳方案是( )A ．对此酶中的少数氨基酸进行替换，以改善其功能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全新的蛋白酶D ．减少此酶在片剂中的含量【解析】 要想使蛋白酶的热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，一般是对蛋白质中的少数氨基酸进行替换。
【答案】 A2．(2016·吉林长春月考)胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。
下图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题。
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是__________________________。
(2)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是：根据新的胰岛素的_______________________________________________推测出其基因中的_______________________________________________，然后利用______________________来合成新的基因。
(3)新的胰岛素基因与运载体(质粒)结合过程中需要__________________________酶和______________________________酶。
(4)若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中，最常用的有效做法是________________________。
(5)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________________、________________和发酵工程。
【解析】(1)蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，题图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能。
(2)由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列，然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。
利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的胰岛素进行改造，根据新的胰岛素中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因。
(3)合成的目的基因应与载体构建基因表达载体，需要用限制性核酸内切酶和DNA连接酶，然后将基因表达载体导入受体细胞中才能得以表达。
(4)把基因表达载体导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法。
(5)改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵。
