3.4蛋白质工程的原理和应用学案（有解析）

3.4蛋白质工程的原理和应 【学习目标】 1.运用结构与功能观,阐明蛋白质工程设计的原理。(生命观念) 2.基于实例,采用模型与建模、归纳与概括等方法,尝试通过蛋白质工程技术,根据人类需要的蛋白质结构,设计或改造某一蛋白质的设计流程。(科学思维) 【自主预习】 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．基因工程的不足：基因工程在原则上只能产生自然界中 的蛋白质。 3．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，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。 4．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。 蛋白质工程的基本原理 1．目标：根据人们对 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：预期蛋白质功能→设计预期的 →推测应有的 序列→找到相对应的 序列（基因）或合成新的 →获得所需要的蛋白质。 蛋白质工程的应用 1.医药工业方面： （1）速效胰岛素类似物：改变氨基酸序列， 胰岛素的聚合。 （2）干扰素：一个半胱氨酸替换为丝氨酸， 保存时间。 （3）单克隆抗体：将小鼠抗体上 的区域“嫁接”到人的抗体上，降低诱发免疫反应的强度。 2.其他工业方面：广泛用于 或开发新的工业用酶。如枯草杆菌蛋白酶。 3.农业方面： （1）改造某些参与调控光合作用的酶，提高植物光合作用的效率。 （2）改造 的结构，增强防治病虫害的效果。 【合作探究】 任务　探讨蛋白质工程的原理和应用 活动1　探讨蛋白质工程的原理 基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的,它们的结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质,甚至是自然界不存在的蛋白质。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.　预期功能　;B.　氨基酸序列　;C.　改造或合成　;D.　转录　;E.　翻译　。 2.对天然蛋白质进行改造,你认为应该是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 提示　应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因:①蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;②改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传。 3.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 提示　不同。体现在①操作对象不同:蛋白质工程的操作对象是天然基因改造后的基因;基因工程的操作对象是天然基因。②得到的蛋白质不同:蛋白质工程可以得到自然界没有的新的蛋白质;基因工程得到的是自然界原有的蛋白质。 4.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列是否唯一呢 说明你的理由。 提示　不唯一。因为一个氨基酸是由一个或多个密码子决定的,因此获得的基因总的碱基序列有多种。 5.利用蛋白质工程将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,如何对现有的基因进行改造 提示　改变决定干扰素分子上半胱氨酸的碱基序列,改变其碱基的种类使其控制合成的氨基酸为丝氨酸。 6.某同学认为只要知道了氨基酸的序列就可以利用蛋白质工程制造出各种具有特定功能的蛋白质,你认为他的说法科学吗 说明你的理由。 提示　不科学。蛋白质的功能除了与氨基酸的序列有关以外,还与其特定的空间结构有关。 7.蛋白质工程被称为“第二代基因工程”,请概述二者的根本区别及其联系。 提示　二者的根本区别是基因工程只能控制合成自然界中已存在的蛋白质,蛋白质工程可以制造出符合人类需要的自然界没有的蛋白质。二者 ... ...