3.4蛋白质工程的原理和应用导学案-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2022级选择性必修三 第三章 第4节　蛋白质工程的原理和应用 课前案 一、蛋白质工程的概念理解 ①基础：蛋白质分子的 及其与 的关系。 ②手段：改造或合成 。 ③结果：对现有蛋白质进行 或制造出 。 二、蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程的实质和不足： (1)实质：将一种生物的基因转移到 ,后者可以产生它本不能产生的 ，进而表现出 。 (2)基因工程存在的不足：原则上只能生产自然界 的蛋白质。 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)天然蛋白质存在不足：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。 (3)实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，将赖氨酸合成过程中两种酶的 替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。 三、蛋白质工程的基本原理 1.目标：根据人们对 功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 2.方法： 或 。 3.流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的 →推测应有的 序列→找到并改变相对应的 序列（基因）或合成新的 →获得所需要的蛋白质。 四、蛋白质工程的应用 1.在医药工业方面的应用 (1)研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造 使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了 ，研发出速效胰岛素类似物。 (2)提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个 变成 ，提高了干扰素的保存时间。 (3)改造抗体：将小鼠单克隆抗体上 “嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。 2.在其他工业和农业方面的应用 (1)改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种 。 (2)改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与 的酶，以提高植物光合作用的效率。 【易错易混辨析】：(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。（ ） (2)蛋白质工程以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础。（ ） (3)基因工程在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程在分子水平对蛋白质进行操作。（ ） (4)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。（ ） (5)蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息。（ ） (6)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。（ ） 课中案 探究一、蛋白质工程的基本原理 结合图示回答有关问题： (1)写出流程图中字母代表的含义： A. B. C. D. E. (2)上图字母中属于中心法则的过程有 ，属于蛋白质工程的过程有 。 (3)对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？ (4)蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？ (5)如果已经推测出多肽中的氨基酸序列，那么推测出的基因中的碱基序