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

高二年级生物学学历案 我们要以激情饱满的面貌迎接每一天 班级： 姓名： 高二生物学学历案 3.4蛋白质工程的原理和应用 【课标要求】 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。 【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。 【学习重点】 1.蛋白质工程的基本原理。 2.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。 【学习过程】 蛋白质工程是指以蛋白质分子的___________及其与____________的关系作为基础，通过______或____________，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。蛋白质工程 是在____________的基础上，延伸出来的第二代___________。 【思考】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？ 一、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，后者可以产生它本不能产生的____________，进而表现出新的性状。 2.基因工程的局限性：原则上只能生产__________________的蛋白质。 3.天然蛋白质的不足：天然蛋白质是生物在____________过程中形成的，它们的结构和功能符合__________________的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。如玉米中赖氨酸含量较______，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。 二、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______进行设计改造。 2.蛋白质工程的实质：通过______或____________，来____________现有蛋白质或制造新的蛋白质。 3.天然蛋白质合成的过程：天然蛋白质合成的过程是按照____________进行的。基因→表达（转录和翻译）→形成具有__________________的多肽链→形成具有____________的蛋白质→行使生物功能。 4.蛋白质工程的基本思路：从预期的____________出发→设计预期的____________→推测应有的___________→找到并改变相对应的_____________（基因）或合成___________→获得所需要的蛋白质。 【思考·讨论·蛋白质工程基本思路的应用】 （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。提示：丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。 （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 项目 蛋白质工程 基因工程 操作对象 操作起点 操作水平 操作流程 结果 实质 联系 【思考】 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？ 三、蛋白质工程的应用 1.医药工业方面 （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→预期功能：______胰岛素的聚合作用→设计结构：改变B链第20～29位氨基酸组成→推测序列：B28位脯氨酸替换为____________或将它与B29位的____________交换位置→改造形成新胰岛素基因→转录形成mRNA→翻译形成多肽链→折叠形成____________→行使功能：有效______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→预期功能：______保存时间→设计结构：氨基酸替换→推测序列：一个半胱氨酸变成____________→改造形成新干扰素基因→转录形成mRNA→翻译形成多肽链→折叠形成____________→行使功能：在______下可以保存半年。 （