生物选修3 精品导学案：蛋白质工程

蛋白质工程的崛起学法指导：阅读教材，把重点、难点和问题标记出来，并做好研讨和展示准备。

学习目标：1.简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。

2.解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。

3.分析蛋白质工程将来的发展前景。

学习重点1.开展蛋白质工程的研究的原因；2.蛋白质工程的原理。

【自主预习】一、蛋白质工程崛起的缘由1. 基因工程的实质及不足（1）实质：将一种生物的转移到另一种生物体内，使后者可以产生它本不能产生的，进而表现出。

（2）不足：基因工程在原则上只能生产自然界已存在的。

2. 蛋白质工程崛起的缘由天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，不能满足人类需求，它们的符合生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

若不能直接满足人类需要，就必须人为对其进行改造，蛋白质工程从而崛起。

3. 蛋白质工程的成果（1）的体外保存：干扰素是动物体内的一种蛋白质，可治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难，经过蛋白质工程改造(将干扰素第17位的半胱氨酸变成丝氨酸)后，可使其在－70℃条件下保存半年。

（2）富含的玉米新品种的培育：玉米体内赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键酶──天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制这两种酶的活性，从而影响赖氨酸含量的提高，经过蛋白质工程改造(将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺变成异亮氨酸)这两种酶后，分别使赖氨酸的含量提高了5倍和2倍。

（3）许多也是在改变天然酶的活性后，才使之适应生产和使用需要的。

二、蛋白质工程的基本原理1. 概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的及其与的关系作为基础，通过或，对进行改造，或制造一种，以满足人类的生产和生活的需要。

是其中的关键技术，因此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。

对蛋白质工程概念的理解：①基础：蛋白质分子的及其与的关系。

专题一1.4蛋白质工程地崛起一、教学目标1.举例说出蛋白质工程崛起地缘由•2.简述蛋白质工程地原理.3.尝试运用逆向思维分析和解决问题•二、教学重点和难点1.教学重点（1）为什么要开展蛋白质工程地研究？（2）蛋白质工程地原理.2.教学难点蛋白质工程地原理.三、教学过程一、蛋白质工程崛起地缘由（P26）引言：要想让一种生物地性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种地办法实现，但要使有生殖隔离地种间生物实现基因交流，就显得力不从心了.基因工程地诞生，为克服这一远缘杂交地障碍问题，带来了新地希望.于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛地乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中地表达.但一个新问题出现了，生物产生地天然蛋白质是在长期进化过程中形成地，它地结构、性能不能完全满足人类生产和生活地需要.举例：P26干扰素例子、工业用酶地例子b5E2RGbCAP 于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到地蛋白质.这样人们又开始了新一轮地探索，蛋白质工程应运而生了.plEanqFDPw二、蛋白质工程地原理回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂地空间结构等知识.中心法则告诉我们遗传信息地流动方向如图1-4所示.DXDiTa9E3d器@曲濡刚如兰匕瓏M翼具有空初结钩的黒曰闻■表达生物特有的功桂或性状图1-4遗传信息地流动方向那么，既然蛋白质地功能是由DNA决定地，那么要制造出新地蛋白质，就要改造DNA. 所以蛋白质工程地原理应该是中心法则地逆推•（结合课本中插图）RTCrpUDGiT小结：蛋白质工程地概念（是研究蛋白质地结构及结构与功能地关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计地蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新地蛋白质•或者从蛋白质结构与功能地关系出发，定向地改造天然蛋白质地结构，特别是对功能基因地修饰，也可以制造新型地蛋白质.）5PCzVD7HxA思考：蛋白质工程操作程序地基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA> mRNA蛋白质宀折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有地蛋白质.jLBHrnAlLg蛋白质工程是按照以下思路进行地：确定蛋白质地功能T蛋白质应有地高级结构T蛋白质应具备地折叠状态T应有地氨基酸序列T应有地碱基排列，可以创造自然界不存在地蛋白质.XHAQX74J0X三、蛋白质工程地进展和前景1蛋白质工程地诞生是有其理论与技术条件地，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术地发展而诞生地，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学地发展等因素有关LDAYtRyKfE 2、现状：成功地例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确地空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质地空间结构了解很少■ Zzz6ZB2Ltk科学探索之路地漫长、艰辛和永无止境.四、答案和提示（一）思考与探究1.蛋白质工程是应怎样地需求而崛起地？提示（供教师在教学中参考）：蛋白质工程地崛起主要是工业生产和基础理论研究地需要.而结构生物学对大量蛋白质分子地精确立体结构及其复杂地生物功能地分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图■分子遗传学地以定点突变为中心地基因操作技术为蛋白质工程提供了手段.dvzfvkwMI1在已研究过地几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低.这是因为工业生产中每一步地反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活.提高蛋白质地稳定性是工业生产中一个非常重要地课题.一般来说，提高蛋白质地稳定性包括：延长酶地半衰期，提高酶地热稳定性，延长药用蛋白地保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起地活性丧失等.rqyn14ZNXI下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组3 -干扰素专一活性和稳定性地例子•干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤地药物•将人地干扰素地cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生地干扰素地抗病毒活性为106 U/mg ,只相当于天然产品地十分之一，虽然在大肠杆菌中合成地3-干扰素量很多，但多数是以无活性地二聚体形式存在•为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，3 -干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确地二硫键.研究人员将第17位地半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产地 3 -干扰素地抗病性活性提高到108 U/mg,并且比天然3 -干扰素地贮存稳定性高很多• EmxvxOtOco在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质地结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题地一种新型地、强有力地手段•通过对蛋白质工程地研究，可以深入地揭示生命现象地本质和生命活动地规律• SixE2yXPq52.蛋白质工程操作程序地基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA>mRNA蛋白质宀折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有地蛋白质•蛋白质工程是按照以下思路进行地：确定蛋白质地功能T蛋白质应有地高级结构T蛋白质应具备地折叠状态T应有地氨基酸序列T应有地碱基排列，可以创造自然界不存在地蛋白质.6ewMyirQFL3•你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？提示：酶工程就是指将酶所具有地生物催化作用，借助工程学地手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面地一门科学技术•概括地说，酶工程是由酶制剂地生产和应用两方面组成地•酶工程地应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中• a -淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起地某些功能地衰竭等•至于我们日常生活中所见到地加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接地体现了•通常所说地酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶地功能来设计酶地分子结构，然后由酶地分子结构来确定相应基因地碱基序列等步骤•因此，酶工程地重点在于对已存酶地合理充分利用，而蛋白质工程地重点则在于对已存在地蛋白质分子地改造•当然，随着蛋白质工程地发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程地一部分.kavU42VRUs（二）正文中讨论题答：（1）每种氨基酸都有对应地三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列地编码序列查出来•但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以让学生根据学过地排列组合知识自己排列一下•首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU或C或A或G UGGAA（或G AUGUUU或C,再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T 或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G . y6v3ALoS89（2）确定目地基因地碱基序列后，就可以根据人类地需要改造它，通过人工合成地方法或从基因库中获取•（三）异想天开能不能根据人类需要地蛋白质地结构，设计相应地基因，导入合适地细菌中，让细菌生产人类所需要地蛋白质食品呢？M2ub6vSTnP提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功地例子•一些报道利用细菌生产人类需要地蛋白质往往都是自然界已经存在地蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在地蛋白质.主要原因是蛋白质地高级结构非常复杂，人类对蛋白质地高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用地蛋白质，而且一个崭新地蛋白质会带来什么危害也是人们所担心地• OYujCfmUCw（四）旁栏思考题1•你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大地科学命题.2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立•之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行地“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行地“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划地帷幕• eUts8ZQVRd“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织/器官地蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔地重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区地80多个实验室报名参加•它地科学目标是揭示并确认肝脏地蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发地突破提供重要地科学基础.sQsAEJkW5T 人类蛋白质组计划地深入研究将是对蛋白质工程地有力推动和理论支持2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因地操作来实现？答：毫无疑问应该从对基因地操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码地，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过地蛋白质可以遗传下去•如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过地蛋白质分子还是无法遗传地• GMslasNXkA(2 )对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理•版权为个人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. 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1.3 蛋白质工程学案苏教版选修三
高二年级第二学期生物学科总第 4 课时导学案
课题第一章基因工程第三节蛋白质工程
使用时间：主备人：
一、学习目标：
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.简述蛋白质工程的基本原理。

3.举例说出蛋白质工程的应用和发展。

4. 尝试运用逆向思维分析和解决问题。

二、知识构成：
1.蛋白质工程的概念是什么？
2.为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？
3.蛋白质工程的基本原理是什么？
4.实施蛋白质工程的前提条件是什么？
5.如何测定蛋白质的三维空间结构和构想？
6.在基因水平上如何实施对蛋白质的改造？
7.什么叫做“大改”“中改”“小改”？
8.改变蛋白质结构的核心技术是什么？
9.蛋白质工程的目的是什么？
10.蛋白质工程中改造酶结构的目的是什么？
11.在提高酶的稳定性时是如何操作的？
12.蛋白质工程在生物制药方面也有广泛的应用，可以通过改造什么来提高对肿瘤细胞的杀伤力？
13.什么叫做蛋白质组学？它包括哪些步骤？
14.蛋白质芯片上什么？它有什么作用？
三、学法和自检：
1. 蛋白质工程的基本流程正确的是
①蛋白质分子结构设计②DNA合成
③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A ①→②→③→④
B ④→②→①→③
C ③→①→④→②
D ③→④→①→②。

第三节蛋白质工程学习目标 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.简述蛋白质工程的基本原理。

3.举例说出蛋白质工程的应用和发展。

一、蛋白质工程崛起的缘由生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。

二、蛋白质工程的概念与原理1.概念：又被称为，即___________________________________ _______________________。

2.蛋白质工程的基本原理：天然蛋白质合成的过程都是按照中心法则进行的：即基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能。

蛋白质工程却与之相反，它的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质→推测应有的序列→找到相对应的序列（基因）→具有预期功能的蛋白质（如图所示）。

思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？蛋白质工程基因工程实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果合成自然界的蛋白质只能生产自然界的蛋白质联系蛋白质工程是在基础上，延伸出的第代基因工程三、蛋白质工程的进展和前景1.蛋白质工程可通过改造，有目的地提高酶的热稳定性。

2.合成抗体。

3.改变蛋白质的活性。

思考：蛋白质工程是一项非常成熟的技术吗？四、基础检测1.蛋白质工程的目标是根据对蛋白质的特定需求，对蛋白质进行分子设计，根据便可以改造天然蛋白质。

2.蛋白质工程的实质是（）A.改变氨基酸结构B.改造蛋白质结构C.改变肽链结构D.改造基因结构3.基因工程的实质是（）A.基因重组B.基因突变C.产生新的蛋白质D.产生新的基因4.干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是（）A.光氨酸B.精氨酸C.谷氨酸D.半胱氨酸5.蛋白质工程制造的蛋白质是（）A.天然蛋白质B.稀有蛋白质C.自然界中不存在的蛋白质D.血红蛋白质6.蛋白质工程的基础是（）A.基因工程B.细胞工程C.酶工程D.发酵工程7.玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？（）A.天冬氨酸激酶B.二氢吡啶二羧合成酶C.肽酶D.A、B都是8.天然蛋白质合成遵循的法则是（）A.中心法则B.转录C.翻译D.复制9.关于蛋白质工程的说法错误的是（）A.蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构C.蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D.蛋白质工程又称为第二代基因工程10.蛋白质工程的基本操作程序正确是（）①蛋白质分子结构合成②DNA合成③mRNA合成④蛋白质的预期功能⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列A.①→②→③→④→⑤→①B.⑤→④→③→②→①→②C.④→①→⑤→②→③→①D.②→③→⑤→①→②→④11.下列各项与蛋白质结构多样性无关的是（）A.氨基酸的种类、数目、排列顺序B.构成蛋白质的多肽链的数目C.构成蛋白质的肽链的空间结构D.氨基酸至少含一个氨基和一个羧基12.蛋白质工程中直接的操作的对象是（）A.氨基酸的结构B.蛋白质空间结构C.肽链结构D.基因结构13.当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）A.都与天然产物完全相同B.都与天然产物不相同C.基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D.基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同14.关于蛋白质工程说法正确的是（）A.蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以两者没有区别B.基因工程是蛋白质工程的关键技术C.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然蛋白质D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的15.（多选）蛋白质工程是利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，下列各项措施中，正确的是（）A.根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质B.在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构区域C.通过基因工程中定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸，以改善蛋白质的性质和功能D.利用化学合成的方法对蛋白质分子的某一氨基酸进行修饰，以改善蛋白质性质和功能16.蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。

蛋白质工程的崛起【学习目标】1.举例说明蛋白质工程崛起的缘由；2.简述蛋白质工程的原理；3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。

【重难点】重点：蛋白质工程的原理；难点：蛋白质工程的原理。

【学习过程】一.蛋白质工程崛起的缘由1. 基因工程的实质：将一种生物的转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的，进而表现出。

2.基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的。

3.天然蛋白质的不足：天然蛋白质的符合生存的需求，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

思考题：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？。

二．蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对的特定需求，对进行分子设计。

2.原理：由预期的蛋白质找到相应的（中心法则逆推）。

3.基本途径：从预期的出发→设计预期的→推测应有的→找到相应的。

4．流程：A: B: C:D: E: F:5.概念①基础：蛋白质分子的及其与的关系。

②手段：通过或，对现有蛋白质进行，或制造一种新的蛋白质。

③结果：满足人类生存和生活需求的新的蛋白质。

思考题：（1）某多肽链的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…氨基酸对应的密码子：丙氨酸（GCA\GCG\GCC\GCU）色氨酸(UGG) 赖氨酸(AAA\AAG) 甲硫氨酸(AUG) 苯丙氨酸(UUU\UUC)①怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。

②确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？（2）蛋白质工程的基本操作思路与基因工程有何不同？6. 蛋白质工程和基因工程的比较A．蛋白质工程流程的顺序是A、B、C、D、E、F、GB．A、B过程是在细胞核内完成的，C过程是在细胞质内完成的C．G过程的完成依赖于基因修饰或基因合成D．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作三.蛋白质工程的进展和前景1.前景诱人: 通过对胰岛素的改造，使其成为速效型药品；如用此技术制成的电子元件,具有、和效率高的特点。

蛋白质工程的崛起【学习目标】1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.理解蛋白质工程的原理。

3.了解蛋白质工程的应用。

一、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．蛋白质工程的崛起(1)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。

(2)缘由①基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。

②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。

(3)实例①延长干扰素保存时间：干扰素（半胱氨酸）干扰素（丝氨酸）体外很难保存体外可以保存半年②提高玉米赖氨酸含量：天冬氨酸激酶（352位的苏氨酸）天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）(改造后玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍)二、蛋白质工程的基本原理1.蛋白质工程的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分子设计。

2.对概念的理解(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：基因修饰或基因合成。

(3)目的：对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

3.基本途径：从预期的蛋白质功能出发→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)。

三、蛋白质工程的进展和前景1．前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点。

2．难度很大：主要是因为目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。

蛋白质工程的操作探究1蛋白质工程的实例分析材料：酵母菌的丙糖磷酸异构酶上有两个天冬酰胺，在分别转变为苏氨酸和异亮氨酸后，酶的热稳定性提高了近50%。

此外，在蛋白质分子中引入二硫键也可以显著提高蛋白质的热稳定性。

通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性。

导学案课题：编制人：张传龙审核人：领导签字：【学习目标】1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.简述蛋白质工程的原理。

3．尝试运用逆向思维分析和解决问题。

【学习重点】1.为什么要开展蛋白质工程的研究。

2.蛋白质工程的原理。

【学习难点】蛋白质工程的原理。

【教学建议】先研读教材，并从教材中勾画出要点，然后根据学案助读中的问题提示，思考并回答，遇有疑难，再查阅教材，加深理解，最后完成自测题。

课前预习案：【问题导学】中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如下：蛋白质具有复杂的空间结构，不同种类的蛋白质具有不同的___________和___________。

蛋白质结构的多样性是由构成蛋白质的________、__________、__________和_________和___________来决定的，而其结构多样性的根本原因则是由于控制蛋白质合成的_______的多样性。

【预习自测】1.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_________；代表中心法则内容的是______。

（填写数字）（2）写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：①_________；②_________；③_________；④__________；⑤__________。

(3)蛋白质工程的目的是______________，通过___________实现。

(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_____________的。

2．蛋白质工程的流程是（）A. 基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肤链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能B．对蛋白质进行分子设计→改造蛋白质分子→行使功能C．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→找到相应的脱氧核昔酸序列D. 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→合成相应mRNA3.基因工程与蛋白质工程的区别是（）A. 基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作B．基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质C. 基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平）的操作D. 基因工程完全不同于蛋白质工程【我的疑惑】【课内探究案】探究点一蛋白质工程峨起的缘由和原理基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们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。

海南省海口市第十四中学高中生物?1.4 蛋白质工程的崛起?导学案新人教版选修3一、学习目的1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2.简述蛋白质工程的原理。

3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。

二、学习重点和难点〔1〕为什么要开展蛋白质工程的研究？〔2〕蛋白质工程的原理。

蛋白质工程的原理。

三、自主学习-互动探究〔一〕、蛋白质工程崛起的缘由：1、基因工程的本质：将一种生物的转移到另一处生物体内，后者产生它本不能产的，从而产生新性状。

2．蛋白质工程目的：消费符合人们生活需要的并非自然界已存在的。

〔二〕、蛋白质工程根本原理1．目的：根据人们对功能的特定需求，对构造进展分析设计。

2．过程：预期蛋白质功能→设计构造→推测应有序列→找到对应的序列(基因)。

〔三〕、蛋白质工程的进展和前景例如：科学家通过对的改造，已使其成为速效型药品；用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有、和的特点，因此有极为广阔的开展前景。

四、课堂小结五、作业1、科学家运用基因工程技术，可以使哺乳动物本身变成“批量消费药物的工厂〞，如“乳腺生物反响器〞的培养，就是将“某种基因〞通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。

这里的“某种基因〞是指：〔〕A．乳腺蛋白基因 B．药用蛋白基因C．药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子重组在一起D．药用蛋白基因和细菌质粒基因重组在一起2、以下有关基因工程技术的表达，正确的选项是〔〕A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达3、PCR技术的原理类似于细胞内DNA的复制，短时间内就可以在体外将目的基因扩增放大几百万倍。

以下关于PCR技术的推测，不可能的是〔〕A．PCR技术在短时间内将目的基因放大几百万倍，因此对基因工程中的操作有极大帮助B．用PCR技术扩增目的基因，需要模板、原料、酶和能量等条件C．用PCR技术扩增目的基因，也遵循碱基互补配对原那么D．假如目的基因共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个，用PCR技术扩增4代，需要8640个胞嘧啶脱氧核苷酸4、切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠〞，此项技术遵循的原理是 ( )A.基因突变：DNA→RNA→蛋白质B.基因工程：RNA→RNA→蛋白质C.细胞工程：DNA→RNA→蛋白质D.基因重组：DNA→RNA→蛋白质β—干扰素基因进展定点突变导人大肠杆菌表达，使干扰素第十七位的半胱氨5、科学家将β—干扰素的抗病活性，并且进步了储存稳定性。

蛋白质工程概述【学习目标】1．知识与技能了解蛋白质工程的概念。

了解蛋白质工程的基本原理。

2．过程与方法通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。

3．情感、态度与价值观：关注与蛋白质工程有关的社会问题，培养学生的社会责任感。

【学习重难点】重点：了解蛋白质工程的意义。

难点：了解蛋白质工程对于人类生活和社会生产的价值。

【学习过程】一、引入阅读课本内容，读完之后请简述蛋白质工程的概念和基本内容。

蛋白质工程的概念是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因。

以定向改造天然蛋白质,甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。

蛋白质工程概述包括蛋白质工程的一般过程、利用基因工程改造蛋白质的“大改”、“中改”和“小改”、基因定点诱变技术。

二、新课学习了解蛋白质工程在生产和生活中的应用1．用于治疗对于已知空间结构的蛋白质，可以采用定点诱变技术在蛋白质肽链中引入替代氨基酸，从而改变其结构，有目的地改造蛋白质的功能。

例如，用于治疗病毒感染和癌症的干扰素是从动物体内提取的，在体外保存很困难。

科学家将其分子上的一个半胱氨酸改成丝氨酸，在零下70摄氏度条件下分子的保存期大大延长。

（1）用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，显著的优点是_____。

三、热点讨论随着蛋白质工程技术的发展，我们已经知道，通过蛋白质工程技术可以生产出速效胰岛素等医疗方面的药品。

根据你对蛋白质工程的理解，讨论利用蛋白质工程改变蛋白质的功能可否在医学上大量推广呢？四、思考与练习1．简述蛋白质工程的一般过程。

第三节蛋白质工程一、蛋白质工程的概念和原理1．蛋白质工程的概念蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的__________，并借助计算机辅助设计、基因定点______和重组______技术改造基因，以定向改造________________，甚至创造自然界不存在的__________的技术。

__________是其中的关键技术，蛋白质工程又被称为__________________。

2.蛋白质工程的原理蛋白质工程的实施大致分为结构______、结构预测与______、__________、____________和__________几大步骤。

实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结构和______的关系。

用X射线晶体衍射法可以测定其____________，利用核磁共振可以了解其______。

此外，随着DNA和蛋白质测序技术的________，已能快速地测定大量蛋白质分子的__________，即____________。

在此基础上，可利用__________的方法技术对蛋白质进行改造。

根据蛋白质被改造部位的多少，可将这种改造分为“______”“______”和“______”。

“______”是指通过基因工程中的__________技术，有目的地改造原有蛋白质分子中某__________的一个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能。

____________________是改变蛋白质结构的核心技术之一。

每种蛋白质都具有特定的空间结构，对于已知空间结构的蛋白质，可以采用定点诱变技术在蛋白质肽链中引入替代__________，从而改变其结构，有目的地改造蛋白质的________。

预习交流继人类基因组计划完成后不久，又由我国和美国、日本、英国等高新科技较为发达的国家共同计划并实现了伟大的人类蛋白质计划。

我国大约承担了其中16%的任务，这是中华民族的骄傲。

据科学家讲，该计划的重要意义之一是从蛋白质水平为人类疾病诊断和制药作出新的贡献。