江蘇省南京市高中生物第一章基因工程1.3蛋白質(zhì)工程導(dǎo)學(xué)案(無答案)蘇教版選修3

1、選修三第一章基因工程第三節(jié)蛋白質(zhì)工程【課程標(biāo)準(zhǔn)】 簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1、簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)及基因工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)種類。2、解釋蛋白質(zhì)工程的基本原理及基本途徑。3、分析蛋白質(zhì)工程將來的發(fā)展前景?！窘虒W(xué)過程】【知識(shí)回顧】1 .生物體是如何合成蛋白質(zhì)的？試用圖解的方式來表達(dá)其具體過程。2 .基因工程的實(shí)質(zhì)是什么？它能否合成自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)，為什么？一、蛋白質(zhì)工程概述【活動(dòng)1】閱讀教材P35,填寫下列內(nèi)容：1 .基本概念：蛋白質(zhì)工程是指通過 等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的 ,并借助 、和 技術(shù)改造,以定向改造甚至創(chuàng)造 的技術(shù)。2 . 一般過程：先,進(jìn)而,在此基礎(chǔ)上 ,再利用 技術(shù)合成【思考討

2、論】：(1)蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì)象是什么？蛋白質(zhì)工程突出的特別是什么?(2)試用流程圖的方式概括蛋白質(zhì)工程的基本操作程序?！净顒?dòng)2】閱讀教材P35-36,思考以下問題：(1)利用基因工程的方法對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，可分為哪幾類？試分別說明。(2)何為基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)？試結(jié)合 P36 “積極思維”的案例進(jìn)行解讀。(3)為什么說蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程？二者是怎樣的關(guān)系？它們又有什么區(qū)另【小結(jié)】關(guān)于蛋白質(zhì)工程(1)目的：生產(chǎn)符合人們生產(chǎn)、生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)(2)原理：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)(3)與基因工程的的區(qū)別和聯(lián) 系：A氨基酸結(jié)構(gòu)B、蛋白質(zhì)

3、空間結(jié)構(gòu)C 、肽鏈結(jié)構(gòu)D、基因結(jié)構(gòu)項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能一設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)氨基酸序列一推測(cè)脫氧核甘酸序列一合成DN4表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因一構(gòu)建表達(dá)載體一導(dǎo) 入受體細(xì)胞一目的基因的檢測(cè)與鑒 士7E實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá))結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。 因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)【例1】蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是()【例2】對(duì)自然界不存在的蛋白質(zhì)進(jìn)行合

4、成，應(yīng)首先設(shè)計(jì)A .基因的結(jié)構(gòu)B . mRNA構(gòu)C .氨基酸序列D.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)【例3】基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是()A .基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分了水平操作，蛋白質(zhì)工程不不對(duì)基因進(jìn)行操作B .基因工程合成的是天然存存的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以不是天然存在的蛋白質(zhì)C .基因工程是分了水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平(或性狀水平)D .基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程二、蛋白質(zhì)工程.的應(yīng)用【活動(dòng)3】瀏覽教材P37-39,認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)工程在各個(gè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，填空：(1)在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域：可通過改良酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高 酶的熱穩(wěn)定性，以及較強(qiáng)的能力。如將酶肽鏈中的 轉(zhuǎn)變成其他氨基酸，可有效提高酶的熱穩(wěn)

5、定性；此外，在蛋白分子中引 也可以顯著提高酶的熱穩(wěn)定性。(2)在生物制藥領(lǐng)域：將干擾素分子上的一個(gè) 改成,可大大處延長(zhǎng)其體外保存時(shí)間；將胰島素 B鏈第28位、29位氨基酸依次改成賴氨酸和脯氨酸，可獲得 ,可避 免,以保證。對(duì)天然抗體進(jìn)行改造，生產(chǎn)出的 既能,又能避 免。通過改造纖維蛋白溶解酶激活因子(t-PA),將其分子中的 替換成 后，可使之在血液循環(huán)中的停留時(shí)間大大延長(zhǎng)。(3)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：將玉米中催化賴氨酸合成有關(guān)的酶一一天冬氨酸激酶分子中的第352位的 替換成,可使玉米葉片和種子中的賴氨酸含量增加。【例4】科學(xué)家將3干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第17位的半胱氨酸改

6、變成絲氨酸，結(jié)果大大提高3 -干擾素的抗病性活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為()A、基因工程B、蛋白質(zhì)工程 C 、基因突變D、細(xì)胞工程【評(píng)價(jià)反饋】()1.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)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B .蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(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，又被稱為第二代基因工程()2、蛋白質(zhì)工程的基本流程是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)DN蛤成預(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 、當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，第二代生

7、物技術(shù)藥物正逐漸取代第一代多肽蛋白質(zhì)類替代治療劑。則第一代藥物與第二代重組藥物分別是A.都與天然產(chǎn)物完全相同B .都與天然產(chǎn)物不相同C 第一代藥物與天然產(chǎn)物相同、第二代重組藥物與天然產(chǎn)物不同D.第一代藥物與天然產(chǎn)物不同，第二代重組藥物與天然產(chǎn)物相同（） 4 以下關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是A 蛋白質(zhì)工程以基因工程為基礎(chǔ)B 蛋白質(zhì)工程就是酶工程的延伸C.蛋白質(zhì)工程就是用蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)的改造D.蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質(zhì)（） 5 蛋白質(zhì)工程的基本途徑是A.中心法則的簡(jiǎn)單逆轉(zhuǎn)B 確定目的基因的堿基序列后，通過人工合成的方法或從基因庫(kù)中獲取 再通過改造目的基因，實(shí)現(xiàn)合成新的符合人類需求的蛋白質(zhì)C.

8、只是依據(jù)中心法則逆推，其過程不需要中心法則D.只是對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)和改造10選修三第一章基因工程第三節(jié)蛋白質(zhì)工程【課程標(biāo)準(zhǔn)】 簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1、簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)及基因工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)種類。2、解釋蛋白質(zhì)工程的基本原理及基本途徑。3、分析蛋白質(zhì)工程將來的發(fā)展前景?！窘虒W(xué)過程】【知識(shí)回顧】1 .生物體是如何合成蛋白質(zhì)的？試用圖解的方式來表達(dá)其具體過程。2 .基因工程的實(shí)質(zhì)是什么？.它能否合成自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)，為什么？一、蛋白質(zhì)工程概述【活動(dòng)1】閱讀教材P35,填寫下列內(nèi)容：1 .基本概念：蛋白質(zhì)工程是指通過 等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的 ,并借助 、和 技術(shù)改造,以定

9、向改造甚至創(chuàng)造 的技術(shù)。2 . 一般過程：先,進(jìn)而,在此基礎(chǔ)上 ,再利用 技術(shù)合 成?！舅伎加懻摗浚?1)蛋白質(zhì)工程直接操作的對(duì)象是什么？蛋白質(zhì)工程突出的特別是什么？問題對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？探究：毫無疑問應(yīng)該從對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：(1)任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過 的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法 遺傳的。(2)對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。(2)試用流程圖的方式概括蛋

10、白質(zhì)工程的基本操作程序。問題蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同？探究：基因工程是遵循中心法則，從DNA>mRNA蛋白質(zhì)一折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程是按照以下思路進(jìn)行的：確定蛋白質(zhì)的功能一蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級(jí)結(jié) 構(gòu)一蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)一應(yīng)有的氨基酸序列一應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋 白質(zhì)。(3)為什么說蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程？二者是怎樣的關(guān)系？它們又有什么區(qū)別？蛋白質(zhì)工程與基因工程簡(jiǎn)單地講，蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和生物活力的作用機(jī)制之間的關(guān)系，利用基 因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至于創(chuàng)

11、造新的、自然界本不存 在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程在誕生之日起就與基因工程密不可分?；蚬こ淌?通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進(jìn)行表達(dá)，它的產(chǎn)品還是該基因編碼的天 然存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程則更進(jìn)一步根據(jù)分子設(shè)計(jì)的方案，通過對(duì)天然蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造,來實(shí)現(xiàn)對(duì)其所編碼的蛋白質(zhì)的改造，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的，具有了人 類所需要的優(yōu)點(diǎn)的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)都是通過漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程自然選擇而來的，而蛋白質(zhì)工程對(duì) 天然蛋白質(zhì)的改造，好比是在實(shí)驗(yàn)室里加快了的進(jìn)化過程，期望能更快、更有效地為人類服務(wù)?！净顒?dòng)2】閱讀教材P35-36,思考以下問題：(1)利

12、用基因工程的方法對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，可分為哪幾類？試分別說明。(2)何為基因的定點(diǎn)誘變技術(shù)？試結(jié)合 P36 “積極思維”的案例進(jìn)行解讀。【小結(jié)】關(guān)于蛋白質(zhì)工程(1)目的：生產(chǎn)符合人們生產(chǎn)、生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)(2)原理：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)(3)與基因工程的的區(qū)別和聯(lián)系：項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能一設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)氨基酸序列一推測(cè)脫氧核甘酸序列一合成DN4表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因一構(gòu)建表達(dá)載體一導(dǎo) 入受體細(xì)胞一目的基因的檢測(cè)與鑒 士7E實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白定向改造生物的遺傳特性，以獲得質(zhì)人類所需的生物類型或生物產(chǎn)

13、品（基因的異體表達(dá)）結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。 因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)【例1】蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是（）A、氨基酸結(jié)構(gòu)B、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C 、肽鏈結(jié)構(gòu)D、基因結(jié)構(gòu)【解析】 蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)或或生活需要,c因此，歸根到底，還是要對(duì)基因進(jìn)行改造?！敬鸢浮緿【例2】對(duì)自然界不存在的蛋白質(zhì)進(jìn)行合成，應(yīng)首先設(shè)計(jì)（）A .基因的結(jié)構(gòu)

14、B . mRNA構(gòu)C .氨基酸序列D.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析：實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提是了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，首先要設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)，然后再根 據(jù)基因工程的方法對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造。答案：D【例3】基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是（）A .基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分了水平操作，蛋白質(zhì)工程不不對(duì)基因進(jìn)行操作B .基因工程合成的是天然存存的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以不是天然存在的蛋白質(zhì)C .基因工程是分了水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平（或性狀水平）D .基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程解析：蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程.是從分子水平對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行 改造設(shè)計(jì)，直接對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行修飾加工甚至人工進(jìn)行

15、基因合成，從而對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造， 或制造一種新的蛋白質(zhì)以滿足人類生產(chǎn)和生活需求，而基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，并使之表達(dá)，體現(xiàn)人類所需的性狀，或者獲取所需的產(chǎn)品。因此，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然 界已存在的蛋白質(zhì)。答案：B二、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用【活動(dòng)3】瀏覽教材P37-39,認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)工程在各個(gè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，填空：（1）在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域：可通過改良酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性，以及較強(qiáng)的 能力。如將酶肽鏈中的 轉(zhuǎn)變成其他氨基酸， 可有效提高酶的熱穩(wěn)定性； 此外，在蛋白分子中引 也可以顯著提高酶的熱穩(wěn)定性。(2)在生物制藥領(lǐng)域：將干擾素分子上的一個(gè) 改成,可大大處延長(zhǎng)其體外

16、保存時(shí)間；將胰島素B鏈第28位、29位氨基酸依次改成賴氨酸和脯氨酸，可獲得 ,可避 免,以保證。對(duì)天然抗體進(jìn)行改造，生產(chǎn)出的 既能,又能避 免。通過改造纖維蛋白溶解酶激活因子(t-PA),將其分子中的 替換成 后，可使之在血液循環(huán)中的停留時(shí)間大大延長(zhǎng)。(3)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：將玉米中催化賴氨酸合成有關(guān)的酶一一天冬氨酸激酶分子中的第352位的 替換成,可使玉米葉片和種子中的賴氨酸含量增加?！纠?】科學(xué)家將3干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高 3-干擾素的抗病性活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為()A、基因工程B、蛋白質(zhì)工程C 、基因突

17、變D、細(xì)胞工程【解析】 基因工程是通過對(duì)基因的操作，將符合人們需要的目的基因?qū)脒m宜的生物體，原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系 為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類 的生產(chǎn)或或生活需要。本題中合成的3干擾素不是天然的，因此，屬于蛋白質(zhì)工程。【答案】B【評(píng)價(jià)反饋】1.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)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B .蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(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，又被稱為第二代基因工程2、蛋白質(zhì)工程的基本流程是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)功能A.一一一DN蛤成據(jù)氨基酸序列推出脫氧核甘酸序列B.一一一C.-f-D.-3、當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，第二代生物技術(shù)藥物正逐漸取代第一代多肽蛋白質(zhì)類替代治療劑。則第一代藥物與第