第3章　第4节　蛋白质工程的原理和应用（课件 学案 练习）高中生物学人教版（2019）选择性必修3 生物技术与工程

第4节　蛋白质工程的原理和应用 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。 知识点　蛋白质工程的原理和应用 1．蛋白质工程的概念 (1)基础 _____分子的结构规律及其与_____的关系。 (2)操作方法 改造或合成_____。 (3)结果 改造现有_____，或制造一种新的_____。 (4)目的 获得满足人类生产和生活的需求的蛋白质。 (5)与基因工程的关系 在_____的基础上，延伸出来的第二代基因工程。 2．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中_____的蛋白质。 (2)蛋白质工程的崛起 ①理论和技术条件：_____、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。 ②天然蛋白质存在不足：天然蛋白质的_____符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合_____的需要。 ③实例 蛋白质缺陷 改造措施 改造后效果 玉米中赖氨 酸含量低 赖氨酸合成中两种酶的氨基酸被替换 玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍 3．蛋白质工程的基本原理 (1)目标 根据人们对_____功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 (2)方法 _____或_____。 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？ _____ (3)基本思路 基于蛋白质的合成过程和蛋白质工程的基本思路，完成下列填空： ①_____；②_____；③_____；④_____；A推测应有的_____；B找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(_____)或合成新的_____；C_____；D_____。 2．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。 _____ 4．蛋白质工程的应用 (1)在医药工业方面的应用 ①研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造_____使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了_____，研发出速效胰岛素类似物。 ②提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个_____变成_____，在一定条件下，可以延长保存时间。 ③改造抗体：将小鼠抗体上_____“嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。 (2)在其他工业和农业方面的应用 ①改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种_____。 ②改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造某些参与_____的酶，以提高植物光合作用的效率。 基于蛋白质工程的原理及应用的认识，判断下列表述是否正确。 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，定向改变分子的结构。 (　　) 2．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。 (　　) 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。 (　　) 4．基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。 (　　) 5．根据某多肽链的一段氨基酸序列，可以很容易地确定控制该肽链合成的基因的脱氧核苷酸序列。 (　　) 6．蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完全认识。 (　　) 胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，并且要经过较长时间才能进入血液中，而进入血液的胰岛素又容易被分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程。 1．构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是什么？ _____ 2．图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？ _____ 3．若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到哪些生物工程技术？ _____ 蛋白质工程和基因工程的比较 项目 蛋白质工程 基 ... ...