1、专题1 基因工程14 蛋白质工程的崛起专题1 基因工程1概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。2举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 知识点一 蛋白质工程崛起的缘由1基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出_。新的性状栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2蛋白质工程的崛起(1)理论和技术条件：_、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。(2)缘由基因工程在
2、原则上只能生产自然界_的蛋白质。天然蛋白质的_符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合_的需要。分子生物学已存在结构和功能人类生产和生活栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(3)实例延长干扰素的保存时间干扰素（半胱氨酸）改造 干扰素（_）体外很难保存 体外可以保存半年提高玉米的赖氨酸含量天冬氨酸激酶（352位的_）改造 天冬氨酸激酶（异亮氨酸）丝氨酸苏氨酸二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的_）改造 二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）(改造后玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高 5 倍和 2 倍)天冬酰胺栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练
3、强化提升 1下列哪项不是蛋白质工程的研究内容()A分析蛋白质分子的精细结构B对蛋白质进行有目的的改造C分析氨基酸的化学组成D按照人们的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质答案：C栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2下列不属于蛋白质工程的成果的是()A改造酶的结构，提高其热稳定性B生产鼠人嵌合抗体C将干扰素分子中的半胱氨酸替换为丝氨酸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：选 D。将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素是基因工程的成果。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 知识点二 蛋白质工程的基本原理、进展及
4、前景1.蛋白质工程的目标根据人们对_的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。蛋白质功能栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2.对概念的理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与_的关系。(2)手段：_或基因合成。(3)目的：对现有蛋白质进行改造，或制造一种_，以满足人类的生产和生活的需求。生物功能基因修饰新的蛋白质3.基 本 途 径：从 预 期 的 蛋 白 质 功 能 出 发 设 计 预 期 的_推测应有的氨基酸序列找到相对应的_。蛋白质结构脱氧核苷酸序列(基因)栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 4蛋白质工程的进展和前景
5、(1)前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有_、_和_的特点。(2)难度很大：主要是因为目前科学家对大多数蛋白质的_的了解还很不够。体积小耗电少效率高高级结构栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 1蛋白质工程的操作流程栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2基因工程和蛋白质工程的比较项目基因工程蛋白质工程 操作环境(场所)生物体外生物体外 操作核心基因基因 操作起点目的基因预期的蛋白质功能 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 项目基因工程蛋白质工程 区别过程获取目的基因构建基因表达载
6、体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成 DNA表达出蛋白质 结果生产自然界已存在的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质 联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成实现栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 提醒(1)基因工程与蛋白质工程的判断方法(2)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。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识
7、点一随堂 达标检测 演练 强化提升 交汇点 1 蛋白质蛋白质多样性的原因：(1)组成蛋白质的氨基酸的_、数量和_不同。(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的_千差万别。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 交汇点 2 中心法则结构图示：(1)写出图示遗传信息传递过程名称：_；_；_；_；_。(2)图 过 程 需 要 的 模 板 分 别 是 _、_、_、_、_。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 答案：交汇点 1(1)种类 排列顺序(2)空间结构交汇点 2(1)DNA 复制 转录 翻译 RNA 复制 逆转录(2)DNA 的两条链
8、 DNA 的一条单链 mRNA RNA RNA 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 1(2019南通高二检测)下列有关蛋白质工程的说法，正确的是()A蛋白质工程无需构建基因表达载体B通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍是天然蛋白质C蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶D蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 C。蛋白质工程的基本流程：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，找出相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。这是蛋白质工程特有的途径，接下来
9、是按照基因工程的一般步骤进行。因此，基因工程技术利用的工具(限制酶、DNA 连接酶、载体)以及操作流程也适用于蛋白质工程技术，A 项错误，C 项正确；蛋白质工程生产的蛋白质是改造后的蛋白质或者是新的蛋白质，B 项错误；蛋白质工程的操作对象是基因，属于分子水平，D 项错误。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，不正确的是()A将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法B设计扩增目的基因的引物时，不必考虑表达载体的序列C蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术D蛋白质工程可合成自然
10、界中不存在的蛋白质栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 B。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法，A 正确；设计的引物应能与表达载体两端的序列互补配对，B 不正确；蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术，C 正确；通过蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质，D 正确。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 核心知识小结 要点回眸栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 核心知识小结 答题必备基因工程只能
11、生产自然界已存在的蛋白质。蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。蛋白质工程直接操作的对象是基因，而不是蛋白质。蛋白质工程的基本途径是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应的脱氧核苷酸序列。蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 拓宽教材1(选修 3 P27“异想天开”改编)蛋白质工程在实施中最大的难题是()A生产的蛋白质无法应用B发展前景太窄C对于大多数蛋白质的高级结构不清楚D无法人工合成目的基因栏目导引专题1 基因工程知识
12、点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 C。多数蛋白质除具有一级结构即氨基酸序列外，还具有复杂的高级结构，即空间结构，而很多蛋白质的空间结构人们目前还不清楚。空间结构不清楚也就无法合成制造出具有生物活性的蛋白质。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 2(选修 3 P28“思考与探究”改编)科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠人嵌合抗体的过程，据图分析探究下列问题：栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(1)图示过程是根据预期的_，设计_，最终必须对_进行操作，此
13、操作中改变的是_。(2)改 造 鼠 源 杂 交 瘤 抗 体，生 产 鼠 人 嵌 合 抗 体，属 于_(生物工程)的范畴。答案：(1)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 基因 碱基对(2)蛋白质工程栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 精练好题3(2019新疆四中高二期末)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，临床治疗食物消化不良，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蛋白酶D减少此酶在片剂中的含量栏目
14、导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 A。要想使某种微生物合成的蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 4下列关于蛋白质工程的进展和应用前景的叙述，不正确的是(多选)()A通过对基因结构的定点突变实现控制玉米赖氨酸合成的关键酶结构的改变属于蛋白质工程B将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌生产人的胰岛素属于蛋白质工程C对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手D蛋白质工程具有广阔的发展前景，且目前成功的例子很多栏目导引专
15、题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：选 BD。通过对基因结构的改变实现对玉米赖氨酸合成关键酶的改造属于蛋白质工程，A 正确；将人的基因导入大肠杆菌体内，使其生产大量胰岛素属于基因工程，B 错误；对蛋白质进行分子设计必须从蛋白质的功能特点入手，设计预期的蛋白质结构，C 正确；蛋白质工程具有广阔的发展前景，但其难度较大，目前成功的例子还不多，D 错误。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 5(2019河南平顶山高二期末)糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有遗传性糖尿病和型糖尿病。遗传性糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作
16、出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后做细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用胰岛素制剂注射后 120 min 后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素 B 链的 28 号和 29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，已通过临床试验。请回答下列问题：栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因为_，实验室中要先对该基因利用_技 术 进 行 扩 增。将 该 基 因 导 入 人 体 细 胞 所 用 的
17、 方 法 是_。该科研机构采用的基因治疗方法是_。(2)对遗传性糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步骤是_。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为A 设计 蛋白质三维结构推测 B 找到 相应的脱氧核苷酸序列 生产出速效胰岛素其中，流程 A 是_，流程 B 是_。(4)基 因 工 程 技 术 还 可 以 用 于 基 因 诊 断，其 基 本 原 理 是_。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：(1)对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因为目的基因。可采
18、用 PCR 技术扩增目的基因。将该基因导入人体细胞所用的方法是显微注射法。科研机构在治疗遗传性糖尿病时，取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后做细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能，因此该科研机构采用的基因治疗方法是体外基因治疗。(2)基因工程步骤中的核心步骤是基因表达载体的构建。(3)分析题图可知：流程 A 是从预期的蛋白质功能出发，流程 B 是推测应有的氨基酸序列。(4)基因工程技术还可以用于基因诊断，其基本原理是 DNA 分子杂交。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 答案：(1)目的基因 PCR 显微注射法 体
19、外基因治疗(2)基因表达载体的构建(3)从预期的蛋白质功能出发 推测应有的氨基酸序列(4)DNA 分子杂交栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 6已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由 305 个氨基酸组成。如果将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸，240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留 P 的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(2)以 P 基因序列为基础
20、，获得 P1 基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 解析：(1)从题中所述资料可知，将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸，240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排
21、列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(2)在蛋白质工程中，目的基因可以以 P 基因序列为基础，对生物体内原有 P 基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1 基因。中心法则的内容如下图所示：由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA 以自身为模板进行的复制，DNA 通过转录将遗传信息传递给 RNA，最后 RNA 通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中 RNA 可自我复制(如烟草花叶病毒等)，在某些病毒中能以 RNA 为模板逆转录合成 DNA(如 HIV)，这是对中心法则的补充。栏目导引专题
22、1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升(3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列合成 DNA表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)(2)P P1 DNA 和 RNA(或 遗 传 物 质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 栏目导引专题1 基因工程知识点二知识点一随堂 达标检测 演练 强化提升 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
