第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材生物选择性必修三同步学习指导(人教版2019)

３. 科学家将含有人体 α － 抗胰蛋白酶基因的表 达载体注射到羊的受精卵中ꎬ该受精卵发育 的雌羊乳汁中含有 α － 抗胰蛋白酶ꎮ 上述过 程一般不会发生 ( Ｂ ) Ａ. α －抗胰蛋白酶基因与载体间基因重组 Ｂ. α － 抗胰蛋白酶基因在乳腺细胞中大量 扩增 Ｃ. ＲＮＡ 聚合酶识别乳腺特异表达基因的启 动子 Ｄ. 乳腺细胞中高尔基体的数量相对较多 请同学们认真完成练案[１４] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第 ４ 节　 蛋白质工程的原理和应用 课标要求 １. 说出蛋白质工程崛起的缘由ꎮ ２. 概述蛋白质工程的基本原理ꎮ 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ꎮ 核心素养 １. 科学思维———尝试通过蛋白质工程技术ꎬ根据人类需要的蛋白质结构ꎬ设计或改造某一蛋 白质的设计流程ꎮ ２. 社会责任———尝试运用逆向思维分析和解决问题ꎮ 知识点一　 蛋白质工程的原理 基础知识􀅰双基夯实 　 　 一、蛋白质工程 １. 概念 (１)基础:蛋白质分子的　 结构规律　 　 及 其与　 生物功能　 的关系ꎮ (２)手段:通过基因改造　 或基因合成　 ꎬ 对现有蛋白质进行改造ꎬ或制造一种新的蛋 白质ꎮ (３)目的:获得满足人类的生产和生活需求 的　 蛋白质　 ꎮ ２. 理论和技术条件:　 分子生物学　 、　 晶 体学　 以及　 计算机　 技术的迅猛发展ꎮ 二、蛋白质工程崛起的缘由 １. 基因工程的实质:将一种生物的基因 　 转移到另一种生物体内ꎬ后者可以产生它本不 能产生的蛋白质　 ꎬ进而表现出　 新的性状　 ꎮ ２. 基因工程的不足:基因工程在原则上只 能产生自然界中　 已存在　 的蛋白质ꎮ ３. 天然蛋白质的不足:天然蛋白质的结构 和功能符合　 特定物种　 生存的需要ꎬ却不一 定完全符合　 人类生产和生活　 的需要ꎮ ４. 实例:玉米中赖氨酸的含量比较低ꎬ赖氨 酸合成中两种酶的　 氨基酸 　 被替换ꎬ就可以 使玉米叶片和种子中游离赖氨酸分别提高 ５ 倍 和 ２ 倍ꎮ 三、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ꎬ对蛋白质的结构进行设计改造ꎮ ２. 方法:　 改造基因　 或　 合成基因　 ꎮ ３. 流程: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→ 找到相对应的　 脱氧核苷酸　 序列(基因)或合 成新的　 基因　 →获得所需要的蛋白质ꎮ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 087 活 学 巧 练 　 　 １. 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分 子直接进行操作ꎬ定向改变分子的结构ꎮ ( × ) ２. 蛋白质工程能产生自然界中不存在的新 型蛋白质分子ꎮ ( √ ) ３. 实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白 质结构和功能的关系ꎮ ( √ ) ４. 基因工程遵循中心法则ꎬ而蛋白质工程 不遵循ꎮ ( × ) 合 作 探 究 　 　 １. 为什么蛋白质工程不是直接改造蛋白质 而是通过基因改造和基因合成来完成? ２. 蛋白质工程的操作程序的基本思路与基 因工程有什么不同? 课内探究􀅰名师点睛 　 　 １. 对蛋白质工程的 ２ 点说明 (１)改造对象:通过改造控制蛋白质合成的 基因的结构来改造某种蛋白质的结构ꎮ ①任何一种天然蛋白质都是由基因编码 的ꎬ改造了基因即对蛋白质进行了改造ꎬ而且可 以遗传下去ꎮ 如果对蛋白质直接改造ꎬ即使改 造成功ꎬ被改造过的蛋白质分子还是无法遗 传的ꎮ ②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改 造要容易操作ꎬ难度要小得多ꎮ (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ꎬ而蛋 白质工程中经处理得到的新基因则没有ꎮ ２. 蛋白质工程的基本流程 　 　 典例 １ 科学家为提高玉米中赖氨酸含 量ꎬ计划将天冬氨酸激酶的第 ３５２ 位的苏氨酸 变成异亮氨酸ꎬ将二氢吡啶二羧酸合成酶中第 １０４ 位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸ꎬ就可 以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸的含量分 别提高 ５ 倍和 ２ 倍ꎮ 下列对蛋白质的改造ꎬ操 作正确的是 ( Ｃ ) Ａ. 直接通过分子水平改造蛋白质 Ｂ. 直接改造相应的 ｍＲＮＡ Ｃ. 对相应的基因进行操作 Ｄ. 重新合成新的基因 　 　 变式训练❶ 葡萄糖异构酶(ＧＩ)在工业 上应用广泛ꎬ为提高其热稳定性ꎬ科学家对 ＧＩ 基因进行体外定点诱变ꎬ以脯氨酸(