蛋白质工程与基因工程的区别

基因工程和蛋白质工程

章节概述 基因工程是生物工程的核心技术，是当前生命科学研究的热点和前沿，因而各地高考命题均以此作为命题重点，常以材料分析题、选择题等形式出现。从其地位来看，继续作为命题热点的可能性不会改变。

蛋白质工程主要是工业生产和基础理论研究的需要，而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构极其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图，分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。

目标认知 学习目标

1．简述基因工程的原理及技术、举例说明基因工程的应用。 2．关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高。 3．尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案。

重点

1．DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 2．基因工程基本操作程序的四个步骤。 3．蛋白质工程的原理。

难点

1．基因工程载体需要的条件。 2．从基因文库中获取目的基因。 3．利用PCR技术扩增目的基因。

知识精讲

重点知识讲解

限制性核酸内切酶

在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，但对自己的DNA没有损害作用。由于这种切割作用

组内公开课的课件!设计思路是最大的亮点!从干扰素的例子,设计一个个的问题,总结出蛋白质工程的流程图,从而很好的突破的蛋白质工程的原理这个重难点。

回顾： 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，后者产生它本不 能产的 蛋白质 ，进而表现 出 新的性状 。

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基因工程 的成果

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基因工程的局限性：基因工程在原则上只能生产 自然界已存在的蛋白质。 这些蛋白质的结构和功能符合 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。

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一、蛋白质工程崛起的缘由

阅读P26第二

巴东一中高二生物备课组 撰稿人：张海燕

1.4 蛋白质工程的崛起

一、说教材：

《蛋白质工程的崛起》是高中生物选修3专题1的第四节内容，它是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。其诞生是有其理论与技术条件支撑的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关（本书“前沿动态”中有简要介绍）。本节内容较少，课程标准的要求也不高，对本节知识的处理要从挖掘教材文字上入手，让学生明白蛋白质工程与基因工程的区别与联系。 二、三位目标：

知识与技能：1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由 2、简述蛋白质工程的原理

3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。 过程与方法：1、通过实例了解蛋白质工程崛起的缘由

2、利用逆向思维，通过举例的方法来体现蛋白质工程的过程 情感态度与价值观：

通过教学让学生展开思维的翅膀，大胆想象，激发起学生的想象力与创造力，培养学生的吃苦耐劳和坚忍不拔的科研精神。 三、教学重难点

教学重点

高二生物选修活动单 选修三 专题一 基因工程

第4节 蛋白质工程的崛起 (1课时) 【学习目标】

1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由 2.简述蛋白质工程的原理

3.通过讨论、进展追踪等活动，提高收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。

【基础知识】

1、基因通过控制细胞中 的合成，进而控制生物的性状，蛋白质的功能决定于 ，而蛋白质的结构最终决定于蛋白质分子中氨基酸的 。

2、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，使后者可以产生它本不能产生的蛋白质，从而获得新的性状，但基因工程原则上是 （能/不能）生产非天然蛋白质。蛋白质工程崛起的缘由就是运用基因工程或直接从生物组织中获取的蛋白质分子分子的结构和功能

3、蛋白质工程就是：通过 ，对现有蛋白质进行改造或制造出一种新

高二生物选修活动单 选修三 专题一 基因工程

第4节 蛋白质工程的崛起 (1课时) 【学习目标】

1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由 2.简述蛋白质工程的原理

3.通过讨论、进展追踪等活动，提高收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。

【基础知识】

1、基因通过控制细胞中 的合成，进而控制生物的性状，蛋白质的功能决定于 ，而蛋白质的结构最终决定于蛋白质分子中氨基酸的 。

2、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，使后者可以产生它本不能产生的蛋白质，从而获得新的性状，但基因工程原则上是 （能/不能）生产非天然蛋白质。蛋白质工程崛起的缘由就是运用基因工程或直接从生物组织中获取的蛋白质分子分子的结构和功能

3、蛋白质工程就是：通过 ，对现有蛋白质进行改造或制造出一种新

创设 情

岛胰素造改然天岛素制剂胰在存储易中形成 二体和六聚体聚，缓延岛胰素从注部射位 入进血，液而从延缓其降了糖作血，用这是胰岛 B23素B-2氨基酸残基结8所 致构。利用蛋质白工程技术变这改残些， 基则降可其聚低作合，用使胰素岛快起 速作用。该速效胰素已岛过通床实临验。这 制剂的种成形是正用了利白蛋质工 技术。程

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自务：阅读教任第材62页二段时第间：分钟 问3: 1.题因基程工实的是什么？质 习

2.学基工程因的足是不么什?.3天蛋白然质的不是足什？么

4蛋.质白程的目的是什么？工

问 一蛋、白工程崛质的起由 缘 题归1基、因工程应的 用1()基因工程实的质：一将种物的生因转基移另一到种物生 体内，使者后生产不本能生产蛋白 的质进，而现表出新性状。

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问 题

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例如

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干素扰(半胱酸氨)体外很保难 玉存米赖氨酸含中比量低较

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蛋白质工程复习题

名词解释

结构域：生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域，特别指蛋白质中这样的区域 基因突变：基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象

融合蛋白：将两个或多个开放阅读框按一定序列顺序连接，融合阅读框表达出一杂合蛋白。 蛋白的表达模式: 蛋白质的分子设计：

构型：是一个分子中原子的特定空间排布。构型改变必须有共价键的断裂和重新形成。最基

本的分子构型为L-型和 D-型，这种异构体在化学上可以分离。

构象：组成分子的原子或基团绕单键旋转而形成的不同空间排布。构象改变,无共价键的断

裂和重新形成，化学上难于区分和分离

α-氨基酸：

原核表达：是指通过基因克隆技术，将外源目的基因，通过构建表达载体并导入表达菌株的

方法，使其在特定原核生物或细胞内表达

蛋白质的二级结构：在一段连续的肽单位中具有同一相对取向，可以用相同的构象角来表征，

构成一种特征的多肽链线性组合。

结构域：二级结构和结构模体以特定的方式组合连接，在蛋白质分子中形成2个或多个在空

间上可以明显区分的三级折叠实体，称为结构域。

蛋白质的三级结构：结构域在三维空间中以专一的方式组合排布,或者二级结构、结构模体及

其与之相关联的各种环肽链在空间中的进一步协同盘曲、折叠，形成包括

复习检测1、基因工程的基本操作程序？ 2、乳腺生物反应器的形成过程？ 3、什么是基因治疗？有哪些类型？

问题：人的胰岛素在大肠杆菌内表达，能否利用杂交的 方法呢？原因是？存在生殖隔离。 用什么方法可以做到？

基因工程基因工程的优点是什么？ 克服远源杂交不亲和；定向改造生物的性状

基因工程的成果有哪些呢？大肠杆菌生产胰岛素；乳腺生物反应器生产药 用蛋白；

基因工程的结果是什么呢？

实现了现有基因在不同生物的表达。新问题：生物产生的天然蛋白质是在长期进化中形成 的，它的结构性能不能完全满足生产和生活的需要。 例如：II-糖尿病。 原因： 胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足。 治疗： (注射) 胰岛素 不利： 皮下积累，进入血液所需时间长，不利 于疗效的发挥。

例如：干扰素 来源： 动物或人体受到病毒感染产生的一种糖蛋白功能： 抵抗几乎所有病毒引起的感染，抗癌和抗 白血病 问题： 体外保存相当的困难。

例如：工业用酶 来源： 微生物功能： 果葡糖浆；葡萄糖；饴糖，等等。 问题： 酶的作用条件较温和，条件比较苛刻。 热稳定性较差。

要求：对现有蛋白质进行改造。

专题一 基因工程第四节 蛋白质工程的崛起

本节聚焦1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由 2、简述蛋白质工程的原理 3、

现代基因工程与现代生物技术也称生物工程。在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术,是现代生物科学和工程技术相结合的产物。随着基因组计划的成功,在系统生物学的基础上发展了合成生物学与系统生物工程学,开发生物资源,涉及农业生物技术、环境生物技术、工业生物技术、医药生物技术与海洋生物技术,乃至空间生物技术等领域,将在开发细胞制药厂、细胞计算机、生物太阳能技术等发挥关键作用。

6 蛋白质工程学习目的 初步了解蛋白质结构，以及蛋白质分子 设计和蛋白质修饰和表达等的基本原理。 了解如何利用蛋白质工程技术和其他相关 技术获得更加符合人类需求且比天然蛋白 质更优良的蛋白质。

现代基因工程与现代生物技术也称生物工程。在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术,是现代生物科学和工程技术相结合的产物。随着基因组计划的成功,在系统生物学的基础上发展了合成生物学与系统生物工程学,开发生物资源,涉及农业生物技术、环境生物技术、工业生物技术、医药生物技术与海洋生物技术,乃至空间生物技术等领域,将在开发细胞制药厂、细胞计算机、生物太阳能技术等发挥关键作用。

6 蛋白质工程

蛋白质工程

6.1 蛋白质结构基础6.1.1 蛋白质结构的基本构件蛋白

第4课时 蛋白质工程的崛起

基础过关

知识点一 蛋白质工程崛起的缘由和基本原理

1．添加在洗衣粉中的某种酶在低温下活性较低，影响了洗衣粉的洗涤效果。如果让你用生物工程的方法改变此酶的特性，首先考虑的是( ) A．基因工程 B．蛋白质工程 C．诱变 D．细胞工程 答案 B

解析 蛋白质工程可以改造酶的结构，通过改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸残基，有目的地提高酶适应低温的能力，进而提高洗衣粉在低温时的洗涤效果。 2．下列关于蛋白质工程的说法，正确的是( ) A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 B．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的 答案 B

解析 蛋白质工程是在分子水平上对基因直接进行操作。即通过直接改造基因实现的。蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程相反，其原理是中心法则的逆推。 3．蛋白质工程操作的实质是( ) A．改造蛋白质 B．改造mRNA C．改造基因 D．改造氨基酸 答案 C

解析 蛋白质工程的目的是获取人类需要的蛋白质，由于蛋白质的合成是受基因控制的，所以要从