高中生物同步備課系列【備學案】3.4 蛋白質工程的原理和應用 導學案（學生版）-人教2019版選擇性必修3

第3章基因工程第4節(jié)蛋白質工程的原理和應用導學案【生命觀念】1.說出蛋白質工程崛起的緣由。2.概述蛋白質工程的基本原理。【科學思維】舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質結構進行基因改造、生產(chǎn)目標蛋白的過程。【教學重點】1.蛋白質工程的基本原理。2.依據(jù)人類需要對原有蛋白質結構進行基因改造、生產(chǎn)目標蛋白的過程?！窘虒W難點】1.蛋白質工程的基本原理。2.依據(jù)人類需要對原有蛋白質結構進行基因改造、生產(chǎn)目標蛋白的過程。蛋白質工程是指以蛋白質分子的___________及其與____________的關系作為基礎，通過______或____________，來改造現(xiàn)有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質工程是在____________的基礎上，延伸出來的第二代___________?！舅伎肌磕阒廊祟惖鞍踪|組計劃嗎？它與蛋白質工程有什么關系？我國科學家承擔了什么任務？一、蛋白質工程崛起的緣由1.基因工程的實質：將一種生物的______轉移到另一種生物體內，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的____________，進而表現(xiàn)出新的性狀。2.基因工程的局限性：原則上只能生產(chǎn)__________________的蛋白質。3.天然蛋白質的不足：天然蛋白質是生物在____________過程中形成的，它們的結構和功能符合__________________的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。如玉米中賴氨酸含量較______，經(jīng)人工設計改造，可使其葉片和種子中游離賴氨酸的含量分別提高5倍和2倍。二、蛋白質工程的基本原理1.蛋白質工程的目標：根據(jù)人們對蛋白質______的特定需求，對蛋白質的______進行設計改造。2.蛋白質工程的實質：通過______或____________，來____________現(xiàn)有蛋白質或制造新的蛋白質。3.天然蛋白質合成的過程：天然蛋白質合成的過程是按照____________進行的?；颉磉_（轉錄和翻譯）→形成具有__________________的多肽鏈→形成具有____________的蛋白質→行使生物功能。4.蛋白質工程的基本思路：從預期的____________出發(fā)→設計預期的____________→推測應有的___________→找到并改變相對應的_____________（基因）或合成___________→獲得所需要的蛋白質?！舅伎肌び懻摗さ鞍踪|工程基本思路的應用】1.怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。提示：丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸（UGG)、賴氨酸（AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。2.確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因？5.蛋白質工程和基因工程的比較項目蛋白質工程基因工程操作對象操作起點操作水平操作流程結果實質聯(lián)系【思考】能不能根據(jù)人類需要的蛋白質的結構，設計相應的基因，導入合適的宿主細胞中，讓宿主細胞生產(chǎn)人類所需要的蛋白質食品呢？三、蛋白質工程的應用1.醫(yī)藥工業(yè)方面（1）研發(fā)速效胰島素類似物天然蛋白質易形成二聚體或六聚體→預期功能：______胰島素的聚合作用→設計結構：改變B鏈第20～29位氨基酸組成→推測序列：B28位脯氨酸替換為____________或將它與B29位的____________交換位置→改造形成新胰島素基因→轉錄形成mRNA→翻譯形成多肽鏈→折疊形成____________→行使功能：有效______胰島素的聚合。（2）延長干擾素體外保存時間天然干擾素不易保存→預期功能：______保存時間→設計結構：氨基酸替換→推測序列：一個半胱氨酸變成____________→改造形成新干擾素基因→轉錄形成mRNA→翻譯形成多肽鏈→折疊形成____________→行使功能：在______下可以保存半年。（3）降低人對小鼠單克隆抗體的免疫反應通過____________，將小鼠抗體上結合______的區(qū)域（即可變區(qū)）“嫁接”到人的______（即恒定區(qū)）上，經(jīng)過這樣改造的抗體誘發(fā)免疫反應的強度就會______很多。2.其他工業(yè)方面蛋白質工程被廣泛用于__________________或開發(fā)新的工業(yè)用酶。如枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質的作用，常被用于洗滌劑工業(yè)、絲綢工業(yè)等。迄今為止，利用蛋白質工程獲得的該酶的突變體已有上百種，從中可能篩選出一些符合工業(yè)化生產(chǎn)需求的突變體，從而提高這種酶的使用價值。3.農業(yè)方面（1）______某些參與調控光合作用的酶，以提高植物光合作用的速率，增加糧食的產(chǎn)量。（2）利用蛋白質工程的思路設計優(yōu)良微生物農藥，通過改造微生物蛋白質的______，使它防治病蟲害的效果______。蛋白質工程是一項難度很大的工程，主要是因為蛋白質發(fā)揮功能必須依賴于正確的____________，而這種____________往往十分復雜。要設計出更加符合____________的蛋白質，還需要不斷地攻堅克難。隨著科技的深入發(fā)展，蛋白質工程將會給人類帶來更多的福祉?！菊n堂作業(yè)】1.下列關于蛋白質工程的說法，錯誤的是（）A.蛋白質工程能定向改造蛋白質的分子結構，使之更加符合人類的需要B.蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子結構C.蛋白質工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子D.蛋白質工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程2.下圖為蛋白質工程操作的基本思路，請據(jù)圖回答下列問題：（1）代表蛋白質工程操作思路的過程是______；代表中心法則內容的是______。（填寫數(shù)字)（2）寫出圖中各數(shù)字代表的生物學過程的名稱或內容：①______；②______；③______；④______；⑤____________。（3）蛋白質工程的目的是____________________