3.4 蛋白质工程的原理和应用（学案）-【帮课堂】2023-2024学年高二生物同步学与练（人教版2019选择性必修3）

3.4 蛋白质工程的原理和应用 Part1目标任务：对接课标，了解目标 Part2预习导学：自主梳理+预习检测，掌握基本知识点 Part3探究提升：代入情景+典例精讲，深入学习知识要点 蛋白质工程的 Part4网络梳理：建立知识间的联系 Part5强化训练：必刷经典试题，能力提升 内容 导航 新课程标准 学习目标 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符合人类要求的蛋白质。 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。 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、生产目标蛋白质的过程。 自主梳理 一、蛋白质工程的概念 蛋白质分子的 及其与 的关系为基础，通过改造或合成 来改造 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.天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合 生存的需要，却不一定完全符合 的需要。 （1）实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，赖氨酸合成中两种酶的 被替换，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。 二、蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程主要集中应用于对 进行改造，改良生物性状。 2.蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→ 推测应有的 序列→找到并改变相对应的 序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的 。 三、蛋白质工程的应用 1.应用 （1）研发速效胰岛素类似物 天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射胰岛素后往往要经历一个逐渐 的过程，科学家希望对胰岛素进行改造，从而降低它的 。 （2）医药工业方面：利用蛋白质工程研发药物。 （3）其他工业方面 蛋白质工程被广泛用于 或开发新的 。 （4）农业方面 科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高 ，增加粮食的产量；利用蛋白质工程的思路来设计优良微生物农药，通过改造 ，使它防治病虫害的效果增强。 2.难度大的原因 蛋白质发挥功能必须依赖于 ，而这种高级结构往往十分复杂。 预习检测（限时10分钟） 1．枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成。这些碱性蛋白酶具有重要的应用价值，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。将枯草杆菌蛋白酶分子的Asp（99）和Glu（156）改成，可使其在时的活力提高10倍。下列说法正确的是（    ） A．完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现 B．该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势 C．经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传 D．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 2．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图为蛋白质工程的流程。下列有关叙述错误的是（　　） A．蛋白质工程就是根据人们需要，直接对蛋白质进行加工改造 B．蛋白质工程是通过基因改造或基因合成等方法，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质 C．①②过程为转录和翻译 D．蛋白质工程是从④开始的 3．已知生物体内有一种转运蛋白Y，由300个氨基酸组成。如果将Y中157位的L异亮氨酸变成亮氨酸，261位的酪氨酸变成丝氨酸，改变后的蛋白质Y1不但保留了原有Y的功能，且具备了催化活性。下列说法正确的是（　　） A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 B．可以通过对Y蛋白基因进行修饰或人工合成获得Y1蛋白基因 C．蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具 D．细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的 4．下列关于蛋白质工程说法不正确的是（　　） A．蛋白质工程的设计与实施遵循中心法则 B．蛋白质工程可对酶的底物专一性、热变性、碱变性等加以改变 C．原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而这种蛋白质完全符合人们生产和生活的需要 D．蛋白质工程在农业方面可以增加粮食