第3章基因工程;对生活中的生物现象进行分析并提出问题,体现了科学探究的核心素养。;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。;一、蛋白质工程崛起的缘由及基本原理;(4)基因工程存在的不足:基因工程原则上只能生产自然界中已的蛋白质。
(5)天然蛋白质存在的不足:天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的,它们的符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
2.蛋白质工程的基本原理
(1)目标:根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的进行设计改造。
(2)流程:从预期的蛋白质出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的→找到并改变相对应的(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。;1.蛋白质工程中为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造?;(2)看目的基因的合成方式
基因工程和蛋白质工程中都可以通过逆转录合成目的基因,或根据蛋白质的氨基酸序列先合成mRNA,再合成基因。
如果合成时mRNA或氨基酸序列没有经过改造,则为基因工程技术;
如果mRNA或氨基酸序列经过了改造,或mRNA或氨基酸序列是根据蛋白质预期的功能人工设计的,则为蛋白质工程技术。;项目;(2)联系
①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。
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。;【例1】蛋白质工程与基因工程相比,其突出的特点是()
A.基因工程原则上能生产任何蛋白质
B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质
C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现
D.蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第三代基因工程;二、蛋白质工程的应用;2.在工业方面
(1)蛋白质工程被广泛用于改进或开发新的工业用酶。
(2)实例:枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用,因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
3.在农业方面
科学家正在尝试改造某些参与调控???合作用的酶,以提高植物的效率,增加粮食的产量。;1.科学家对蛋白质进行改造是否要获得相应的目的基因?如何获得?;【例2】(多选)科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的第9位氨基酸,从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述中,正确的是()
A.胰岛素的本质是蛋白质,不宜口服使用
B.可通过测定DNA的序列确定突变是否成功
C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程
D.该过程的操作对象是胰岛素分子;蛋白质工程的原理和应用;1.(2024·红河高二检测)下列关于蛋白质工程的叙述,错误的是()
A.可以根据人类的需要,设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质
B.可以根据功能的需要替代蛋白质中的某一个肽段或一个特定的结构区域
C.可以通过基因工程间接地改造蛋白质中特定的一个或几个氨基酸
D.可以通过人工化学合成的方法直接对蛋白质的氨基酸进行改造;2.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述,错误的是()
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.蛋白质工程是通过改造或合成基因,对现有蛋白质进行
改造,或制造一种新的蛋白质的技术
D.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质;3.蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局,使它产生了一个由坚硬的结晶区和非结晶区构成的混合区域。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其相应的基因结构,以指导对蚕丝蛋白的修改,从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。此过程运用的技术及流程分别是()
A.基因突变;DNA→RNA→蛋白质
B.基因工程;RNA→RNA→蛋白质
C.基因工程;DNA→RNA→蛋白质
D.蛋白质工程;蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质;4.水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素是具有抗凝血作用的蛋白质。通过蛋白质工程操作用赖氨酸替代水蛭素第47位的天冬酰胺,可提高其抗凝血活性,相关流程如图,据图分析,下列叙述错误的是()
A.上述研究中目前直接的操作对象是水蛭素基因
B.蛋白质工程进行中难度最大的操作是改造水蛭素基因
C.指导c形成的新水蛭素基因的碱基序列可能不同
D.改造后的水蛭素需要与天然水蛭素进行抗凝血活性比较;5.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,据图回答问题。;(1)通过题图可知鼠—人嵌合抗体是通过人工设计而形