《蛋白質(zhì)工程的崛起》導(dǎo)學(xué)案

第4課時蛋白質(zhì)工程的崛起一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.傳統(tǒng)基因工程的特點(1)實質(zhì):將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi),后者可以產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì),進(jìn)而表現(xiàn)出新性狀。(2)不足:原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。2.天然蛋白質(zhì)的不足天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要,卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1.概念(1)理論基礎(chǔ):蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系。(2)手段:通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì)。(3)目的:獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。2.基本原理(1)目標(biāo):根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求,對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計。(2)原理:基因改造。3.流程:從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1.進(jìn)展緩慢:主要原因是目前科學(xué)家對大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)的了解還很不夠。2.前景誘人:如用此技術(shù)制成的電子元件具有體積小、耗電少和效率高的特點。1.對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作還是通過對基因的操作來實現(xiàn)?為什么?2.為什么目前蛋白質(zhì)工程成功的例子不多?3.蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同?知識點一:蛋白質(zhì)工程崛起的緣由1.請說出基因工程的優(yōu)點和不足。2.對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造時,能直接對現(xiàn)有的天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造嗎?3.請結(jié)合課本上的知識,舉一個能說明蛋白質(zhì)需要進(jìn)行改造的例子。知識點二:蛋白質(zhì)工程的原理1.為什么說蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程?2.蛋白質(zhì)工程的原理與中心法則是什么關(guān)系?為什么?3.結(jié)合教材內(nèi)容,請嘗試?yán)L出蛋白質(zhì)工程的流程圖。4.請比較基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別,補(bǔ)充完成下表。基因工程蛋白質(zhì)工程操作起點操作環(huán)境操作核心操作流程結(jié)果例1某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能很相似,熱穩(wěn)定性較差,進(jìn)入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑,臨床治療食物的消化不良,最佳方案是()。A.對此酶中的少數(shù)氨基酸進(jìn)行替換,以改善其功能B.將此酶與人蛋白酶進(jìn)行拼接,形成新的蛋白酶C.重新設(shè)計與創(chuàng)造一種全新的蛋白酶D.減少此酶在片劑中的含量例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。(填數(shù)字)(2)寫出圖中數(shù)字代表的生物學(xué)過程的名稱或內(nèi)容:;。(3)從圖中可以看出蛋白質(zhì)工程的基本途徑與中心法則。(4)功能是由其結(jié)構(gòu)決定的,直接決定蛋白質(zhì)多樣性的因素有,從根本上說,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是由決定的。(5)據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測的mRNA中的堿基序列是不是唯一的?,為什么?。(6)將氨基酸合成為多肽鏈的場所是。真核細(xì)胞中將多肽鏈轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢臻g結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的場所是。(7)蛋白質(zhì)工程中的目的基因一般通過獲得。1.下列對物質(zhì)的改造不屬于蛋白質(zhì)工程范疇的是()。A.胰島素改造B.抗體改造C.酶的改造D.性激素改造2.蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是()。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計DNA合成預(yù)期蛋白質(zhì)功能據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A.B.C.D.3.將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胗衩准?xì)胞,可以提高玉米中的賴氨酸含量;更換賴氨酸形成過程中的天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的個別氨基酸,使兩種酶的活性提高,也可以提高玉米中的賴氨酸含量。以上兩種技術(shù)分別屬于()。A.基因工程基因工程B.蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程C.基因工程蛋白質(zhì)工程D.蛋白質(zhì)工程基因工程4.利用蛋白質(zhì)工程改造天然蛋白質(zhì),進(jìn)而改變其功能,獲得毒副作用很小、專一性增強(qiáng)、藥效加強(qiáng)、穩(wěn)定性增強(qiáng)的理想藥物。如胰島素是治療依賴型糖尿病的特效藥物,但是天然胰島素在人體內(nèi)壽命只有幾小時,重癥病人每天需注射好幾次藥物,給病人帶來不便和痛苦。通過蛋白質(zhì)工程改變胰島素的空間結(jié)構(gòu),以延長其半衰期,得到長效胰島素。還可以在不改變胰島素活性部位結(jié)構(gòu)的前提下,增強(qiáng)其他部位的結(jié)合強(qiáng)度,使之難