3.4蛋白质工程的原理和应用学案-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

本卷由【好教育平台www.jtyhjy.com】自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 3.4蛋白质工程的原理和应用学案 学习目标 1. 说出蛋白质工程崛起的缘由 2. 概述蛋白质工程的基本原理 3. 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 基础知识 一、蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以 作为基础，通过 ，来 现有蛋白质，或 ，以满足 。 1.基础: 2.操作方法及对象: 3.结果: 4.目的: 5.与基因工程的关系: 6.相关学科及技术： 二、蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程的实质： 将一种生物的____转移到另一种生物体内，后者可以产生它__________________，进而表现出________ 2.基因工程的局限性： 3.天然蛋白质的不足： 天然蛋白质是生物长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却 ； 如玉米中赖氨酸含量较低，经人工设计改造，可使其叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。 <思考讨论> 你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？ 三、蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程的目标： 根据人们对蛋白质 的特定需求，对蛋白质的结构进行 。 2.改造蛋白质的方法： 3.天然蛋白质合成过程：按照 进行 4.蛋白质工程思路： 从 出发→设计 →推测 →找到 →获得 。 <思考讨论>蛋白质工程基本思路的应用 某多肽链的一段氨基酸序列是： ①怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。 ②确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？ 5.蛋白质工程和基因工程的比较 如何辨别一个操作是基因工程还是蛋白质工程？ <异想天开>能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的宿主细胞中，让宿主细胞生产人类所需要的蛋白质食品呢？ 四、蛋白质工程的应用 1.研发速效胰岛素类似物 天然蛋白质易形成二聚体或六聚体 降低胰岛素的聚合作用 改变B链第20～29位氨基酸组成 B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或将它与B29位的赖氨酸交换位置 新胰岛素基因 mRNA 多肽链 预期结构 有效抑制胰岛素的聚合 2.延长干扰素体外保存时间 天然干扰素不易保存 延长保存时间 氨基酸替换 一个半胱氨酸变成丝氨酸 新干扰素基因 mRNA 多肽链 预期结构 在-70℃下可以保存半年 3.改造抗体—降低人对小鼠单克隆抗体的免疫反应 医学问题: 解决办法: 4.其他 ① ； 如枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。迄今为止，利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中可能筛选出一些符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。 ②改造 ，以提高植物光合作用的速率，增加粮食的产量； ③设计 ，改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强； 5.面临的困难： 蛋白质工程是一项难度很大的工程； 主要原因： 6.前景展望： 科学家要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。 <到社会中去> 酶用作工业催化剂，比无机催化剂具有更大的优越性，主要体现在以下几个方面。由于酶促反应能在常温、常压和中性pH条件下进行，因此可以节省大量的能源和设备投资；生产过程中不会造成严重的污染，符合环境保护的要求；生产过程简单、效率高，产品质量好，生产成本低。因此，酶制剂在工业领域得到了广泛的应用。近年来，通过引进国外先进设备、优良菌种以及开发新型酶制剂，我国酶制剂产业保持了较快的增长态势，品种越来越丰富，产品的市场竞争力也在不断提升。2016年，我国工业酶制剂年产量达120万吨，年增长率保持在10%左右。