生物學(xué)案：蛋白質(zhì)工程的崛起

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1。4蛋白質(zhì)工程的崛起1．舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2．簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的原理。3．嘗試運(yùn)用逆向思維分析和解決問題。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合____________的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要.二、蛋白質(zhì)工程1．蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能特定的需求，對(duì)________的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2．蛋白質(zhì)工程的原理由于______決定蛋白質(zhì),因此，要對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終還必須通過______來(lái)完成。3．蛋白質(zhì)工程的基本途徑由預(yù)期的__________出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的________序列→找到相對(duì)應(yīng)的__________序列。4．蛋白質(zhì)工程的定義蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過________或________，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種____的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1．生產(chǎn)速效型胰島素.2．應(yīng)用于微電子方面,制作電子元件.3．蛋白質(zhì)工程前景誘人,但還需艱苦探索。答案:一、特定物種生存二、1.蛋白質(zhì)2．基因基因3．蛋白質(zhì)功能氨基酸脫氧核苷酸4．基因修飾基因合成新1．蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別操作方法基因的改造、合成基因剪切、拼接、導(dǎo)入結(jié)果獲得自然界沒有的蛋白質(zhì)所得到的蛋白質(zhì)是自然界已存在的聯(lián)系操作對(duì)象基因操作流程蛋白質(zhì)工程獲得目的基因后，需要進(jìn)行基因工程的操作來(lái)獲得預(yù)期蛋白質(zhì)①基因工程操作程序：遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)→折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。②蛋白質(zhì)工程操作程序：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基序列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì).2．對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，通過對(duì)基因的操作實(shí)現(xiàn)，而不是直接改造蛋白質(zhì)的原因（1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去.如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無(wú)法遺傳的。（2）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多.題型一蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用【例1】下圖表示形成鼠-人嵌合抗體的過程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。（1)改造鼠源抗體，生產(chǎn)鼠—人嵌合抗體，屬于________（生物工程）的范疇。圖示該過程中，根據(jù)預(yù)期的嵌合抗體功能,設(shè)計(jì)嵌合抗體的結(jié)構(gòu)，最終必須對(duì)________進(jìn)行操作。（2）從鼠雜交瘤細(xì)胞中獲得可變區(qū)的特定基因，然后與人的抗體恒定區(qū)基因連接,需要的工具酶是________、________。重組基因是否翻譯成蛋白質(zhì),需要從轉(zhuǎn)基因鼠中分離、提取________，利用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交.(3）在鼠—人嵌合抗體進(jìn)入人體內(nèi)后，識(shí)別抗原的區(qū)域是________區(qū)，引起人體免疫反應(yīng)的主要是________區(qū)；經(jīng)過改造的鼠—人嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________。解析：根據(jù)題目的圖示，可以看到是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造,將鼠抗體的可變區(qū)與人的恒定區(qū)進(jìn)行了組合，這種操作屬于蛋白質(zhì)工程。蛋白質(zhì)工程最終要通過對(duì)基因的改造、合成來(lái)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造?？乖哂刑禺愋?，不同的抗原需要不同的抗體來(lái)特異性地識(shí)別，所以識(shí)別不同抗原的區(qū)域應(yīng)該是可變的。答案：（1)蛋白質(zhì)工程基因（2）限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶蛋白質(zhì)(3）可變恒定對(duì)人體的不良反應(yīng)（或過敏反應(yīng)等副作用）減少題型二蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系【例2】基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是（）.A．基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)行操作B．基因工程合成的是天然存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以是天然不存在的蛋白質(zhì)C．基因工程是分子水平操作,蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平（或性狀水平)操作D．基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程解析:蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程。蛋白質(zhì)工程是從分子水平對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，通過對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行修飾加工甚至人工進(jìn)行基因合成，從而對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì)以滿足人類生產(chǎn)和生活需求，而基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi),并使之表達(dá),使人類獲得所需的性狀，或者獲取所需的產(chǎn)品。因此，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì).答案：B1．蛋白質(zhì)工程制造的蛋白質(zhì)是（）。A．天然蛋白質(zhì) B．稀有蛋白質(zhì)C．自然界中不存在的蛋白質(zhì) D．血紅蛋白質(zhì)2．蛋白質(zhì)工程中需要直接進(jìn)行操作的對(duì)象是（).A．氨基酸結(jié)構(gòu) B．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C．肽鏈結(jié)構(gòu) D．基因結(jié)構(gòu)3．蛋白質(zhì)工程的基本流程是(）。①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)②DNA合成③預(yù)期蛋白質(zhì)功能④據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A．①→②→③→④ B．④→②→①→③C．③→①→④→② D．③→④→①→②4．科學(xué)家將干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變，導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第十七位的半胱氨酸改變成絲氨酸,結(jié)果大大提高了干擾素的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為（）。A．基因工程 B．蛋白質(zhì)工程 C．基因突變 D．細(xì)胞工程答案:1．C2．D蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。其目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，但因?yàn)榛驔Q定蛋白質(zhì),因此對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，歸根到底，還需對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行操作，按要求進(jìn)行修飾加工改造，使之能控制合成人類需要的蛋白質(zhì)。對(duì)基因進(jìn)行改造的優(yōu)點(diǎn)：蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，直接改造蛋白質(zhì)非常困難，而且直接改造的蛋白質(zhì)不能遺傳；蛋白質(zhì)是由基因控制合成的，對(duì)基因進(jìn)行操作較容易，而且可以遺傳。3．C4．B基因工程是通過對(duì)基因的操作,將符合人們需要的目的基因?qū)脒m宜的生物體內(nèi)，使其高效表達(dá)，從中提取所需的基因控制合成的蛋白質(zhì)，或表現(xiàn)某種性狀，蛋白質(zhì)產(chǎn)品仍然為天