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1.4 蛋白质工程的崛起学习目标1.简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。
(重难点)2.解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。
(重难点)3.分析蛋白质工程将来的发展前景。
(重点)|基础知识|1.蛋白质工程崛起的缘由基因工程可将一种生物的基因转移到另一种生物的体内，可产生它本不能产生的蛋白质，表现出新的性状。
基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，它符合特定物种生存的需要却不一定符合人类的需要。
2.蛋白质工程的基本原理(1)概念：蛋白质工程又被称为第二代基因工程，是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。
(2)原理：目标是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。
(3)过程：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。
3.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原件，具有体积小、耗电少和效率高的特点，因此有极为广阔的发展前景。
(2)面临困难：目前科学家对大多数蛋白质的高级结构了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。
|自查自纠|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。
(×)2.基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。
(×)3.为延长干扰素保存时间，需要替换氨基酸；为提高玉米中赖氨酸含量，需要在蛋白质中加入赖氨酸。
(×)4.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，也需要利用基因工程的基本工具，需要经历基因工程的操作流程。
(√)5.根据某生物多肽链的一段氨基酸序列，可以很容易地确定决定该生物中这段肽链的脱氧核苷酸序列。
(×)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。
蛋白质工程的崛起第一步：了解感知阅读教材P26-28相关内容，将你认为重要的部分勾画出来，并完成下面内容：（一）蛋白质工程崛起的缘由1．基因工程及不足(1)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)不足：在原则上只能生产自然界已存在的_______。
2．天然蛋白质的不足天然蛋白质的__________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。
（二）蛋白质工程的基本原理1．概念:蛋白质工程是指以________________________为基础，通过________ _______________或______________,对现有蛋白质________或____________________,以满足人类生产和生活的需要。
(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。
因为基因决定蛋白质，所以必须从基因入手。
(3)目的：获得满足人类生产和生活需求的______________。
2．流程：天然蛋白质合成的过程是按照进行的；基因→表达（和）→形成→形成→行使生物功能；而蛋白质工程与之相反，它的基本途径是：从预期蛋白质功能出发→设计预期的___________→推测应有的________序列→找到相对应的__________序列(基因)。
3．蛋白质工程的成果（1）延长干扰素体外保存时间问题：干扰素在体外保存相当困难措施：可将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，使其长时间保存。
（2）提高玉米中赖氨酸的含量问题：玉米中含量较低，原因是当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制赖氨酸合成过程中两个关键酶----天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性。
蛋白质工程的崛起【学习目标】1. 掌握蛋白质工程的流程及原理2. 比较基因工程和蛋白质工程两者的不同和关系3. 思考蛋白质工程的未来前景与挑战【知识梳理】1.蛋白质工程的定义：。
（提醒：教材第27页粗体字）[思考]理想蛋白质是直接对蛋白质分子进行操作，还是对基因操作来实现呢？________________________2. 蛋白质工程的流程及原理（1）若某蛋白质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…，则根据预期的蛋白质所设计的基因中碱基序列是唯一的吗？为什么？答：。
（2）这里合成的基因含有启动子和终止子吗？_______________________________（3）改造后的蛋白质如何实现大量合成？___________________________________3. 基因工程和蛋白质工程的比较：4.（1）。
（2）。
【检测练习】1.判断题（1）蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要（）（2）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（）（3）利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素（）2.蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其产生的蛋白质是（）A.氨基酸种类增多B.氨基酸种类减少C.仍为天然存在蛋白质D.可合成天然不存在的蛋白质3.蛋白质工程的基本操作程序正确的是()①预期的蛋白质分子结构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→④4.科学家将β-干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌中表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β-干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。
该生物技术为()A.基因工程B.蛋白质工程C.基因突变D.组织培养——★参考答案★——【检测练习】1.判断题[答案]（1）√ （2）× （3）×[解析]（1）略（2）蛋白质工程的目标是,根据人们对蛋白质的功能的特定需求,对蛋白质结构进行分子设计,由于基因决定蛋白质,因此,要对蛋白质结构进行改造,最终还必须通过基因来完成。
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。
专题1 基因工程1.4 蛋白质工程的崛起知识要点基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。
蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程取得的进展向人们展示出哪些诱人的前景？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，因此有极为广阔的发展前景。
经典例题1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）A、氨基酸结构B、蛋白质空间结构C、肽链结构D、基因结构2、科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为（）A、基因工程B、蛋白质工程C、基因突变D、细胞工程3、科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸，改变成丝氨酸，结果大大提高了β干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。
该生物技术为（）A.基因工程B.蛋白质工程C.基因突变D.细胞工程4、某多肽链的一段氨基酸序列是：…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—…（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）？——★参考答案★——经典例题1、[解析] 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或或生活需要。
因此，归根到底，还是要对基因进行改造。
[答案]D2、[解析] 基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或或生活需要。
本题中合成的β干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。
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. 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。
【学习重难点】重点：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。
难点：蛋白质工程的原理。
【学习过程】课程导入美国科学家厄尔默于1983年首次提出了“蛋白质工程”，随即被广泛接受和采用。
随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展，蛋白质工程已取得很大的发展。
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，进而表现出新性状。
（2）不足：基因工程在原则上只能生产自然界。
2. 蛋白质工程崛起的缘由天然蛋白质不能满足人类生产和生活的需求。
天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，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，从而崛起。
3. 蛋白质工程的成果（1）干扰素的体外保存：干扰素是动物体内的一种，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）富含赖氨酸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）许多工业用酶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。
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。
1。
4 蛋白质工程的崛起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。
一、蛋白质工程崛起的缘由基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质的结构和功能符合____________的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
二、蛋白质工程1．蛋白质工程的目标根据人们对蛋白质功能特定的需求，对________的结构进行分子设计.2．蛋白质工程的原理由于______决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过______来完成。
3．蛋白质工程的基本途径由预期的__________出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的________序列→找到相对应的__________序列。
4．蛋白质工程的定义蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过________或________,对现有蛋白质进行改造，或制造一种____的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求.三、蛋白质工程的进展和前景1．生产速效型胰岛素.2．应用于微电子方面,制作电子元件。
3．蛋白质工程前景诱人，但还需艰苦探索.答案：一、特定物种生存二、1.蛋白质2．基因基因3．蛋白质功能氨基酸脱氧核苷酸4．基因修饰基因合成新1．蛋白质工程和基因工程的比较①基因工程操作程序:遵循中心法则,从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能,基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
②蛋白质工程操作程序：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质。
2．对天然蛋白质进行改造,通过对基因的操作实现，而不是直接改造蛋白质的原因（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的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,被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
“蛋白质工程的崛起”的教学设计大连市第八中学傅忠扬一、设计思想传统教学以学科知识结构为中心，突出教师的教，关注教学效果。
新课改以来，课堂以知识，能力，情感、态度与价值观三维目标为指导，注重生物学科素养的培养，关注知识的生成以及探究、合作、创新等思想的渗透，课堂教学的生态大为改善。
当前，“核心素养”的培养被置于深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位。
教学设计应以“核心素养”注重培养学生的自主发展、实践创新、合作探究等关键能力，突出强调培养学生的个人修养、家国情怀、社会关爱等必备品格为指导思想。
以“核心素养”为指导思想，将核心素养的培养落实到教学实处。
这就是本节课的特色。
二、教学分析（一）教材分析“蛋白质工程的崛起”是人教版选修三《现代生物科技专题》第一专题“基因工程”第四节的内容。
本专题的前三节内容围绕基因工程，分别介绍了基因工程所需的基本工具、基本操作程序和应用。
本节内容中蛋白质工程是基因工程的延伸，属于第二代基因工程。
其崛起是因为原有的基因工程不能完全满足人们生产或生活的需求，人们呼唤新技术的产生去解决一系列遇到的难题。
同时，科技的发展离不开理论的创新和技术的突破。
因此，本节课中教学情景的设计主线按“问题—探究一新问题一新探究”的线索进行，同时在探究解决新问题的过程中建构蛋白质工程的概念。
本节课通过介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓学生视野，增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感，同时培养学生的社会责任感和发展学生的探究能力，让学生体会到科学技术的发展离不开基础理论的研究和技术的支持。
（二）学情分析1、知识基础（1）掌握足够的蛋白质相关知识，对基因工程的原理、操作、应用等知识较为熟悉。
（2）以具备一定的获取信息、分析、运用、探究、合作等能力；能够运用学过的知识解释生活现象，基本可以独立完成问题探究过程。
2、能力基础具有一定的搜集、观察、阅读、归纳、表述、分析能力及动手操作、小组合作能力。
1.4 蛋白质工程的崛起一、教学目标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。
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的研究？（2）蛋白质工程的原理。
2.教学难点蛋白质工程的原理。
三、教学策略1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
本节内容是基因工程的延伸和发展。
由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。
如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。
基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。
于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的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的表达。
但一个新问题出现了，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。
为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。
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的蛋白质。
这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
2.建议加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。
中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。
图1-4 遗传信息的流动方向这是学习新知识的基础。
既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
结合课本中插图，可以较明确地说明这一点。
还有两点教学建议需要说明。
专题一基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起目的要求：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、查阅相关资料知道蛋白质组计划、酶工程等4、小组合作，完成相关任务一、课前准备：1、观看微课，以小组为单位，努力完成学案任务。
2、查阅相关资料，知道人类国际蛋白质组计划的相关内容。
3、以小组为单位完成本节课的思维导图。
二、课堂任务：思考：为什么不能直接对蛋白质分子进行操作，而是通过对基因进行操作来实现？任务一：新型B淋巴细胞阻断剂(TACI)的蛋白质工程任务背景：自身免疫疾病，例如：系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎，该疾病种类繁多、病情较为严峻，但是目前无论使用抗炎药物或免疫抑制剂，都不能真正有效控制疾病，因此寻找“有效治疗药物”成为亟待解决的科学难题。
自身免疫疾病的最新研究成果的分析，创设有望成为治疗自身免疫疾病的新型药物蛋白。
研究进展：①人体内BAFF蛋白过量导致B淋巴细胞过度增殖分化而引起自身免疫疾病，BAFF成为治疗该疾病新靶点。
②TACI蛋白能与BAFF结合，从而抑制B淋巴细胞过度活化，抑制自身免疫疾病。
③某蛋白能够通过CRD2区域增强与BAFF特异性结合能力。
④蛋白类药物在体内易被消除，某蛋白的FC区域能延缓该蛋白被消除速度，延长药物蛋白作用时间。
解决内容：①您能设计一种“新型蛋白”使其有望成为治疗自身免疫疾病的有效药物吗?②为获取新型药物蛋白，直接对天然蛋白质TACI直接改造是否可行，为什么?你有更好的方案吗? 根据资料分析，为“如何改造基因”提供可行方案。
任务二：小组合作，适当分析解题思路，完成题目所缺内容。
（2015 全国卷II）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。
如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。
回答下列问题：（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。
1.4 蛋白质工程的崛起【本节重难点】重点：1.为什么要开展蛋白质工程的研究2.蛋白质工程的原理难点：1.蛋白质工程的原理【知识精讲】教材梳理知识点一蛋白质工程的概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
也就是说，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，是包含多学科的综合科技工程领域。
说明：对本概念的理解应从以下几个方面理解：1.蛋白质工程的基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系2.蛋白质工程的改造对象：改造蛋白质的结构，本质上是改造控制该蛋白质合成的基因的结构。
3.蛋白质工程的产物：产生新的蛋白质。
知识点二蛋白质工程的原理：蛋白质工程的目标——是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。
其基本途径是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）。
其流程图如下：知识点三蛋白质工程的实例：①.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，通过蛋白质工程改造蛋白质后可在－70℃条件下，保存半年。
②.玉米体内赖氨酸的含量比较低，关键是玉米体内天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶浓度达到一定量时，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这两种酶后，分别使赖氨酸的含量提高了5倍和2倍。
说明：对该部分知识的学习不能局限于这两个例子，更重要的是从中学习蛋白质工程的原理和蛋白质工程的基本途径。
知识点四蛋白质工程的进展和前景：蛋白质工程的进展向人们展示出诱人的前景，如：通过对胰岛素的改造，使其成为一种速效性药品，再如：将蛋白质工程应用与微电子方面，制成电子元件，具有体积小、耗电少、效率高等优点。
但是由于蛋白质发挥功能必须依赖于它的高级结构（空间结构），这是相当复杂的，所以，目前成功的例子还不多，还需要人们的努力。
蛋白质工程的崛起一、教学分析1.教材分析《蛋白质工程的崛起》是人教版高中生物选修3现代生物科技专题专题1基因工程中第4节的内容，是基因工程的延伸和发展，属于第二代基因工程。
科技的发展离不开理论的创新和技术的突破。
本节课主要包括蛋白质工程崛起的缘由、实例、基本原理、基本途径、概念、进展和前景等六部分，本节课将采用“问题-探究-新问题-再探究”的教学模式。
2.学情分析学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识，这是学习新知识的基础。
同时，也知道基因工程的原理是基因重组。
通过学生对中心法则的熟练掌握并加以运用，引导学生处理好本节内容。
因此在教学过程中，一要启发学生思考问题，二要培养学生利用逆向思维的方法解决新问题的能力。
3.教学目标知识与技能（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。
过程与方法（1）分析有关蛋白质工程方面的资料，进行整理、分析和交流；（2）尝试运用逆向思维分析和解决问题。
情感态度与价值观（1）参与小组合作交流，体验合作学习的乐趣；（2）认同蛋白质工程理论研究与技术开发之间的关系。
4.重、难点蛋白质工程的原理。
二、教学方法教法：1.多媒体与信息技术融合2.采用“问题-探究-新问题-再探究”的教学模式。
以问题带动学生思考，合作探究，师生共同总结，由此再提出新问题，进一步探究。
3.加强与已有知识的联系，回顾中心法则中遗传信息的流动方向，结合课本中蛋白质工程的流程图，理解蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推，引导学生尝试用逆向思维的方法解决新问题。
学法：探究法、导读法、资料搜集、分析交流三、多媒体信息技术多媒体课件、白板授课助手、智慧课堂“电子书包”四、教学过程(一)新课导入资料展示，感性认知资料分析：资料1：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。
1.4蛋白质工程的崛起教学设计山东省沾化县第一中学韩振勇1 教材分析《蛋白质工程的崛起》是高中生物人教版选修3专题1基因工程中第4节内容，是基因工程的延伸和发展。
由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。
如何学得充实,又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
2 学情分析学生经过学习业已掌握基因工程的原理,知道也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
通过对中心法则的熟练掌握并加以运用,处理好本节内容。
因此在教学过程中,一要启发学生发挥创新能力，二要锻炼学生利用逆向思维的方法解决新问题的能力。
3 教学目标3。
1 知识目标举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
3。
2 能力目标简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。
3.3 情感态度与价值观尝试运用逆向思维分析和解决问题。
4 教学重点与难点4.1 教学重点⑴为什么要开展蛋白质工程的研究？⑵蛋白质工程的原理.4。
2 教学难点蛋白质工程的原理。
5 教学过程6 教学反思固旧知，练思维,一石两鸟.通过回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识，我们知道，既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质,就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的: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;而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一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）。
我们应当敢于“反其道而思之”，自觉地运用逆向思维方法，创造更多的奇迹。
专题1 1.4 蛋白质工程的崛起一、教学目标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。
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的研究？（2）蛋白质工程的原理。
2.教学难点蛋白质工程的原理。
三、教学策略1.建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
本节内容是基因工程的延伸和发展。
由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。
如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题—探究—新问题—再探究”的教学模式。
新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。
基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。
于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的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的表达。
但一个新问题出现了，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。
为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。
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的蛋白质。
这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
2.建议加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。
中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1-4所示。
图1-4 遗传信息的流动方向这是学习新知识的基础。
既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。
所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。
结合课本中插图，可以较明确地说明这一点。
还有两点教学建议需要说明。
1.4 蛋白质工程的崛起目标导航 1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.结合教材图1－29，简述蛋白质工程的基本原理及蛋白质工程的进展和前景。
重难点击 蛋白质工程的基本原理。
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蛋白质，进而表现出新的性状。
2.蛋白质工程 (1)崛起缘由①基因工程在原则上只能生产____________的蛋白质。
②天然蛋白质的______________符合特定____________的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
(2)实例①干扰素(半胱氨酸)――改造体外很难保存 体外－70 ℃下可以保存半年 ②提高玉米赖氨酸含量―→改造天冬氨酸激酶(异亮氨酸)―→改造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游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍) 合作探究1.基因工程的优势与不足分别是什么？2.蛋白质工程的实例：(1)经改造的干扰素基因合成的干扰素和原来的相比，在结构和功能上有什么改变？(2)可以通过哪些途径提高玉米中的赖氨酸含量？(3)为什么改变一个氨基酸就可以改变蛋白质的稳定性甚至某种蛋白质的活性？1.判断正误(1)基因工程能生产自然界中不存在的蛋白质()(2)蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要()(3)蛋白质工程可以直接改造蛋白质，也可以制造出新的蛋白质()(4)为延长干扰素保存时间，需要替换氨基酸；为提高玉米中赖氨酸含量，需要在蛋白质中加入赖氨酸()2.将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞，可以提高玉米中的赖氨酸含量；更换赖氨酸形成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，使两种酶的活性提高，也可以提高玉米中的赖氨酸含量。
以上两种技术分别属于()A.基因工程、基因工程B.蛋白质工程、蛋白质工程C.基因工程、蛋白质工程D.蛋白质工程、基因工程一题多变上述两种提高玉米中赖氨酸含量的技术的实质相同吗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
二、蛋白质工程的基本原理、进展和前景1.蛋白质工程的基本原理2.蛋白质工程的进展和前景(1)进展①医药方面：科学家通过对__________的改造，已使其成为速效型药品。
②电子方面：生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面，用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有__________、__________和__________的特点。
(2)前景和存在的问题：蛋白质工程前景是诱人的，但难度却很大，尤其是目前科学家对大多数________________________的了解还很不够。
合作探究1.蛋白质工程为什么需直接改造基因，而不直接改造蛋白质？2.基因工程和蛋白质工程是否都遵循中心法则？为什么？3.蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？4.科学家对胰岛素进行改造是否要获得相应的目的基因？如何获得？3.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。
问题导析(1)天然蛋白质合成的过程是按照____________进行的。
(2)蛋白质工程的基本途径与上述过程__________，即从____________功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的____________→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
4.科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品，阅读教材，结合资料完成下述分析。
如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________________。
(2)通过人工合成DNA形成的新基因应与________结合后转移到________________________中才能得到准确表达。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有____________、____________和发酵工程。
(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
基因工程和蛋白质工程的对比蛋白质工程⎩⎪⎨⎪⎧目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对①进行分子设计操作对象：②操作过程：预期的蛋白质功能―→设计预期的③―→推测应有的④―→找到相对应的⑤1.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→④B.④→②→①→③C.③→①→④→②D.③→④→①→②2.蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A.蛋白质工程能生产人类需要的基因产物B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程3.以下蛋白质工程中，目前已成功的是()A.对胰岛素进行改造，生产速效型药品B.蛋白质工程应用于微电子方面C.生产体外耐储存的干扰素D.用蛋白质工程生产血红蛋白4.蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质的原因是()A.缺乏改造蛋白质所必需的工具酶B.改造基因易于操作且改造后能够遗传C.人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少D.蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大5.2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面作出突出贡献的科学家。
绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。
GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：请根据上述材料回答下列问题：(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、标记基因、________和________________________________________________________________________等。
图中过程②常用的方法是___________________________________________________。
(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒害作用，因此GFP基因可以作为基因表达载体上的________________________________________________________________________。
(3)目前科学家们通过________工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造GFP基因？_________________________________________。
提醒：完成作业专题1 1.4[答案]精析一、知识梳理1.基因2.(1)①自然界已存在②结构和功能物种生存(2)①丝氨酸②苏氨酸天冬酰胺合作探究1.(1)优势：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，进而表现出新性状。
这是基因工程的实质。
(2)不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质。
2.(1)经改造的干扰素，其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高该干扰素在体外储存的稳定性。
(2)①可以将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，②可以改变赖氨酸合成途径中关键酶的活性。
(3)蛋白质的结构是由其氨基酸组成决定的，个别氨基酸的改变就会导致其结构的改变，从而影响到其性质和功能。
活学活用1.(1)×(2)√(3)×(4)×2.C[富含赖氨酸的蛋白质是自然界中已有的蛋白质，基因工程只是把该蛋白质基因转入玉米细胞，并使之合成该蛋白质；更换赖氨酸合成过程中的天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的个别氨基酸，是对自然界中已有的蛋白质进行改造，属于蛋白质工程。
]一题多变不相同。
蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品二、知识梳理1.结构规律生物功能基因修饰基因合成满足人类生产和生活需求脱氧核苷酸序列(基因)特定需求蛋白质氨基酸序列2.(1)①胰岛素②体积小耗电少效率高(2)蛋白质的高级结构合作探究1.(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。
