高中生物 第3章 基因工程 第4节 蛋白质工程的原理和应用教案 新人教版选择性必修3-新人教版高中选择性必修3生物教案VIP免费

第4节蛋白质工程的原理和应用课标内容要求核心素养对接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.生命观念：说明基因的碱基排列顺序—蛋白质的结构—蛋白质功能的关系。2．科学思维：尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计改造某一蛋白质的设计流程。一、蛋白质工程1．概念(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)手段：通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。(3)目的：获得满足人类的生产和生活需求的蛋白质。2．理论和技术条件：分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。二、蛋白质工程崛起的缘由1．基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，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已存在的蛋白质。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。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氨基酸被替换，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。三、蛋白质工程的基本原理1．目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。2．方法：改造基因或合成基因。3．流程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。四、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：科学家通过改造胰岛素基因使B链28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合，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半胱氨酸变成丝氨酸，提高了干扰素的保存时间。(3)改造抗体：将小鼠单克隆抗体上结合抗原的区域“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突变体。(2)改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)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。(×)提示：蛋白质工程中直接改造的是基因，不是蛋白质。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。(×)提示：蛋白质工程的基本思路是按照中心法则相反的过程进行的。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。(×)提示：由于密码子的简并性，根据某多肽链的一段氨基酸序列，不能确定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。(√)蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别起点预期蛋白质功能目的基因过程预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的基因重组结果可以创造出自然界不存在的蛋白质生产自然界已存在的蛋白质应用及现状①主要集中在对现有蛋白质进行改造，如干扰素、天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶等②对创造新的蛋白质还有许多技术难题未突破，因为蛋白质高级结构非常复杂，人们对此知之甚少①已被广泛应用，如转基因植物、动物、药品生产等已商业化②基因治疗仅处于初期的临床试验阶段联系①蛋白质工程获得目的基因后，需要通过基因工程获得预期蛋白质②蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程合作探究：(1)为什么蛋白质工程不是直接改造...