高中生物同步備課系列【備學(xué)案】3.4 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用 導(dǎo)學(xué)案（學(xué)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(zhì)工程的原理和應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案【生命觀念】1.說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2.概述蛋白質(zhì)工程的基本原理。【科學(xué)思維】舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1.蛋白質(zhì)工程的基本原理。2.依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1.蛋白質(zhì)工程的基本原理。2.依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程。蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的___________及其與____________的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過______或____________，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)工程是在____________的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代___________?！舅伎肌磕阒廊祟惖鞍踪|(zhì)組計(jì)劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？我國科學(xué)家承擔(dān)了什么任務(wù)？一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的______轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的____________，進(jìn)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(zhì)。3.天然蛋白質(zhì)的不足：天然蛋白質(zhì)是生物在____________過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(zhì)工程的基本原理1.蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)______的特定需求，對蛋白質(zhì)的______進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。2.蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：通過______或____________，來____________現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)。3.天然蛋白質(zhì)合成的過程：天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照____________進(jìn)行的?；颉磉_(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）→形成具有__________________的多肽鏈→形成具有____________的蛋白質(zhì)→行使生物功能。4.蛋白質(zhì)工程的基本思路：從預(yù)期的____________出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的____________→推測應(yīng)有的___________→找到并改變相對應(yīng)的_____________（基因）或合成___________→獲得所需要的蛋白質(zhì)?！舅伎肌び懻摗さ鞍踪|(zhì)工程基本思路的應(yīng)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(yīng)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(zhì)工程和基因工程的比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程操作對象操作起點(diǎn)操作水平操作流程結(jié)果實(shí)質(zhì)聯(lián)系【思考】能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因，導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞中，讓宿主細(xì)胞生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？三、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)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(zhì)易形成二聚體或六聚體→預(yù)期功能：______胰島素的聚合作用→設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：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?qū)⑺cB29位的____________交換位置→改造形成新胰島素基因→轉(zhuǎn)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(shí)間天然干擾素不易保存→預(yù)期功能：______保存時(shí)間→設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：氨基酸替換→推測序列：一個(gè)半胱氨酸變成____________→改造形成新干擾素基因→轉(zhuǎn)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(yīng)通過____________，將小鼠抗體上結(jié)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(yīng)的強(qiáng)度就會(huì)______很多。2.其他工業(yè)方面蛋白質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(jià)值。3.農(nóng)業(yè)方面（1）______某些參與調(diào)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(zhì)工程的思路設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，通過改造微生物蛋白質(zhì)的______，使它防治病蟲害的效果______。蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的____________，而這種____________往往十分復(fù)雜。要設(shè)計(jì)出更加符合____________的蛋白質(zhì)，還需要不斷地攻堅(jiān)克難。隨著科技的深入發(fā)展，蛋白質(zhì)工程將會(huì)給人類帶來更多的福祉?！菊n堂作業(yè)】1.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，錯(cuò)誤的是（）A.蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的需要B.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子結(jié)構(gòu)C.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子D.蛋白質(zhì)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(zhì)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(zhì)工程操作思路的過程是______；代表中心法則內(nèi)容的是______。（填寫數(shù)字)（2）寫出圖中各數(shù)字代表的生物學(xué)過程的名稱或內(nèi)容：①______；②______；③______；④______；⑤____________。（3）蛋白質(zhì)工程的目的是____________________