蛋白質(zhì)工程的崛起 省賽獲獎(jiǎng)

理解教材新知專題11.4把握熱點(diǎn)考向應(yīng)用創(chuàng)新演練知識(shí)點(diǎn)一考向一知識(shí)點(diǎn)二考向二1．基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。2．蛋白質(zhì)工程的主要目的是對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)

行改造或生產(chǎn)新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生

產(chǎn)和生活的需要。3．蛋白質(zhì)工程直接操作的對象是基因，而不

是蛋白質(zhì)。4．蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期

的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相應(yīng)的脫氧核苷酸

序列。5．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)和生活的需要。6．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。[自讀教材·夯基礎(chǔ)]1．蛋白質(zhì)工程崛起的緣由(1)基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的

，進(jìn)而表現(xiàn)出

。(2)基因工程的不足：在原則上只能產(chǎn)生

的蛋白質(zhì)。2．蛋白質(zhì)工程的基本原理基因蛋白質(zhì)新的性狀自然界已存在1．蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？

提示：基因工程是按照中心法則進(jìn)行的：基因→表達(dá)(轉(zhuǎn)錄和翻譯)→形成氨基酸序列的多肽鏈→形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)→行使生物功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找出相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)，可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)。2．假如某科學(xué)家設(shè)計(jì)出某種蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，你能否設(shè)計(jì)出利用大腸桿菌生產(chǎn)該蛋白質(zhì)的流程？

提示：蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)→氨基酸序列→合成目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→導(dǎo)入大腸桿菌→產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì)。[跟隨名師·解疑難]基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較基因工程蛋白質(zhì)工程操作環(huán)境(場所)生物體外生物體外操作核心基因基因操作起點(diǎn)目的基因預(yù)期的蛋白質(zhì)功能基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)確定蛋白質(zhì)功能→應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有氨基酸序列→應(yīng)有的堿基序列→改造的蛋白質(zhì)基因工程蛋白質(zhì)工程實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá))結(jié)果生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)[特別提醒]

蛋白質(zhì)工程中通過對基因操作來實(shí)現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造的理由：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。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白質(zhì)還是無法遺傳的。②對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。1.蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展(1)科學(xué)家通過對

的改造，已使其成為速效型藥品。(2)生物和材料科學(xué)家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面，用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有

的特點(diǎn)。2．蛋白質(zhì)工程的前景蛋白質(zhì)工程前景是誘人的，但難度卻很大，尤其是目前科學(xué)家對大多數(shù)

的了解還很不夠。胰島素體積小、耗電少和效率高蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)查閱資料了解人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃，思考該計(jì)劃的科學(xué)目標(biāo)是什么？提示：解釋并確認(rèn)肝臟的蛋白質(zhì)，為重大肝病預(yù)防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破提供重要的科學(xué)基礎(chǔ)。[例1]關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，正確的是(

)A．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作B．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子C．對蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實(shí)現(xiàn)的D．蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的[思路點(diǎn)撥][精講精析]

所謂蛋白質(zhì)工程，應(yīng)是利用基因工程手段，包括基因的定點(diǎn)突變和基因表達(dá)對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，以期獲得性質(zhì)和功能更加完善的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子。[答案]

B蛋白質(zhì)工程的目的是實(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì)分子的改造，但卻是通過改造基因來實(shí)現(xiàn)的，不要誤認(rèn)為蛋白質(zhì)工程的直接操作對象是蛋白質(zhì)分子。[例2]下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說法正確的是(

)A．蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人類需要的蛋白質(zhì)，所以二者沒有區(qū)別B．基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)C．通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍然是天然的蛋白質(zhì)D．利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中得到人的胰島素[思路點(diǎn)撥][精講精析]蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。其中，基因工程是關(guān)鍵技術(shù)，是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)，因?yàn)閷Φ鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)的改造是通過改造基因來實(shí)現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)，改造后的蛋白質(zhì)不再是天然的蛋白質(zhì)。利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素屬于基