下载文档原格式
基因工程和蛋白质工程章节概述基因工程是生物工程的核心技术，是当前生命科学研究的热点和前沿，因而各地高考命题均以此作为命题重点，常以材料分析题、选择题等形式出现。
从其地位来看，继续作为命题热点的可能性不会改变。
蛋白质工程主要是工业生产和基础理论研究的需要，而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构极其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图，分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。
目标认知学习目标1．简述基因工程的原理及技术、举例说明基因工程的应用。
2．关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高。
3．尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案。
重点1．DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2．基因工程基本操作程序的四个步骤。
3．蛋白质工程的原理。
难点1．基因工程载体需要的条件。
2．从基因文库中获取目的基因。
3．利用PCR技术扩增目的基因。
知识精讲重点知识讲解限制性核酸内切酶在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，但对自己的DNA没有损害作用。
由于这种切割作用实在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶，简称限制酶。
限制酶是基因工程中重要的切割工具，科学家已经从原核生物中分离出了许多种限制酶并且已经商品化，在基因工程中广泛使用。
根据限制酶切割的特点，可将它们分为两大类：一类是切割部位没有特异性；另一类是可以特异性的识别核苷酸序列，即只能在一定的DNA序列上进行切割。
限制酶在特定切割部位进行切割时，按照切割的方式，又可以分为错位切和平切两种。
错位切一般是在两条链的不同部位切割，中间相隔几个核苷酸，切下后的两端形成一种回文式的单链末端，这个末端能与具有互补碱基的目的基因的DNA片段连接，故称为黏性末端。
这种酶在基因工程中应用最多。
另一种是在两条链的特定序列的相同部位切割，形成一个无黏性末端的平口。
如下图所示：限制性核酸内切酶根据其功能可分为一级和二级两大类。
《基因工程和蛋白质工程》高中生物教案一、教学目标1.知识与技能：o理解基因工程和蛋白质工程的基本概念、原理和应用。
o掌握基因工程的基本操作技术，包括基因克隆、基因表达和基因编辑。
o了解蛋白质工程的设计原理和方法，以及其在医药、工业等领域的应用。
2.过程与方法：o通过观察、分析和讨论，培养学生的观察力和分析能力。
o通过案例分析和模拟实验，让学生深入理解基因工程和蛋白质工程的过程和机制。
3.情感态度与价值观：o激发学生对基因工程和蛋白质工程的兴趣和好奇心。
o培养学生的科学探究精神和创新意识，认识到基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的重要性。
二、教学重难点•重点：基因工程和蛋白质工程的基本原理和操作技术。
•难点：理解基因工程和蛋白质工程在分子水平上的复杂性和精准性。
三、教学准备•基因工程和蛋白质工程的多媒体课件，包括基本原理、技术操作和应用案例等。
•模拟实验材料，如质粒DNA、PCR试剂、蛋白质表达载体等。
•小组讨论指导问题。
四、教学过程1.导入新课o通过展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，引出基因工程和蛋白质工程的概念和重要性。
o提问学生：你们知道基因工程和蛋白质工程是什么吗？它们在我们的生活中有哪些应用？2.新课讲解o介绍基因工程的基本概念，包括基因克隆、基因表达和基因编辑的原理和技术。
o讲解蛋白质工程的设计原理和方法，包括蛋白质结构分析、功能预测和优化等。
o展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，让学生了解其实际价值和意义。
3.模拟实验与探究o利用模拟实验材料，让学生亲自操作基因克隆和基因表达的实验，感受基因工程的实际操作过程。
o教师演示多媒体课件中的基因编辑和蛋白质工程的设计过程，让学生观察并理解其分子机制。
4.小组讨论o学生分组讨论基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的发展趋势和前景。
o教师提供指导问题，引导学生深入思考并分享讨论结果。
第37讲基因工程1．下列关于各种酶的叙述，不正确的是( )A．DNA连接酶能将2个具有末端互补的DNA片段连接在一起B．PCR反应体系中的引物可作为DNA聚合酶作用的起点C．限制性内切酶可识别一段特殊的核苷酸序列，并在特定位点切割D．原核细胞RNA聚合酶以RNA为模板合成互补RNA解析：DNA连接酶能将2个具有末端互补的DNA片段连接在一起，形成磷酸二酯键，A正确；在PCR技术中，DNA聚合酶与引物结合后，才能将单个的脱氧核苷酸加到模板链上，因此引物可作为DNA聚合酶作用的起点，B正确；限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，C正确；原核细胞转录时，RNA聚合酶以DNA为模板合成互补RNA，D错误。
答案：D2．2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞基质的两位科学家，细胞通过DNA损伤修复可使DNA(基因)在复制过程中受到损伤的结构大部分得以恢复，如图为其中的一种方式——切除修复过程示意图。
下列有关叙述不正确的是( )A．图示过程的完成，可能需要多种酶的共同作用B．图中二聚体的形成可能是物理化学等因素的作用C．该修复过程遵循碱基互补配对原则D．对DNA(基因)的损伤修复，从生物变异角度看属于基因重组解析：图示过程的完成需要限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等的共同作用，A正确；二聚体的形成可能是受环境因素的影响，如物理、化学等因素，B正确；在两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸封闭缺口的过程中利用了碱基互补配对原则，C正确；修复过程的变化不属于生物变异，D错误。
答案：D3．利用人胰岛B细胞构建cDNA文库，然后通过核酸分子杂交技术从中筛选目的基因，筛选过程如下图所示。
下列说法错误的是( )A．cDNA文库的构建需要用到逆转录酶B．cDNA文库的基因数目比基因组文库的基因数目少C．核酸分子杂交的原理是碱基互补配对D．从该文库中可筛选到胰高血糖素基因解析：cDNA是以mRNA为模板，经逆转录酶催化形成的，故cDNA文库的构建需要用到逆转录酶，A正确；由于cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因，故两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，B正确；核酸分子杂交的原理是碱基互补配对，C正确；胰岛B细胞内的胰高血糖素基因不表达，所以从胰岛B细胞内提取不到胰高血糖素基因的mRNA，无法逆转录形成胰高血糖素基因的cDNA，故不能从利用人胰岛B细胞构建的cDNA文库中筛选到胰高血糖素基因，D错误。
蛋白质工程一、名词解释：1.蛋白质工程:是研究蛋白质结构和定点改造蛋白质结构的一门学科。
它运用基因工程手段，通过有控制的基因修饰和基因合成，对现有蛋白质进行定向改造，以期获得性能更加优良、更符合人类社会需要的蛋白质分子。
2. 抗体:指机体的免疫系统在抗原刺激下产生的可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。
3. 人-鼠嵌合抗体：用鼠可变区和人恒定区融合形成的抗体。
4.人源化抗体：将鼠杂交瘤抗体的超变区嫁接到人抗体上形成的抗体。
5. 一级结构：是多肽链中氨基酸残基从N-末端到C-末端的排列顺序及二硫键的位置。
6.二级结构：是指多肽链主链借助氢键排列成特有的规则的反复构象。
7.超二级结构（结构模体）：一级顺序上相邻的二级结构在三维折叠中，彼此靠近、按特定的几何排布形成排列规则的、在空间结构上可以辨认的、可以同一结构模式出现在不同蛋白质中的二级结构组合体，称为结构模体。
8.发夹式β模体（或ββ组合单位）：两段相邻的反平行β链被一环链连接在一起构成的组合单位，其形貌与发夹相似，称为发夹式β模体。
9.希腊钥匙模体：四段紧邻的反平行β链以特定的方式来回往复组合，其形貌类似于古希腊钥匙上特有的回形装饰纹，故称为希腊钥匙型模体。
11.结构域：二级结构和结构模体以特定的方式组织连接，在蛋白质分子中形成两个或多个在空间上可以明显区分的三级折叠实体，称为结构域。
12.三级结构：在二级结构、结构模体的基础上，进一步盘曲、折叠形成的，涉及主链、侧链在内的所有原子和基团的空间排布。
13.四级结构：是指在多条肽链组成的一个蛋白质分子中，各亚单位在寡聚蛋白质中的空间排布及亚单位间的互相作用。
14.优势构象：任何氨基酸侧链中的组成基团都可以绕着其间的C-C单键旋转，从而产生各种不同的构象。
AA分子的各种构象异构体并不是平均分布的, 总是以其最稳定的构象为重要的存在形式即为优势构象。
15.交错构象：是能量上最有利的排布，在这种构象中，一个碳原子的取代基正好处在另一个碳原子的两个取代基之间。
蛋白质工程的概念高中生物
蛋白质工程是指利用生物技术手段对蛋白质进行改造或设计，以满足特定需求的过程。
在高中生物课程中，通常会涉及到基本的概念和应用。
具体来说，蛋白质工程可以包括以下内容：
1.蛋白质的结构与功能：学习蛋白质的基本结构，了解蛋
白质在细胞中的重要作用，如酶的催化作用、结构蛋白的支持作用等。
2.基因工程：了解基因工程技术，包括DNA重组技术和
基因克隆等，这些技术可以被用来改造蛋白质的编码基因，从而改变蛋白质的性质。
3.重组蛋白的生产：学习如何利用重组DNA技术来大规
模生产重组蛋白，例如利用大肠杆菌或其他微生物表达系统来生产人类重组胰岛素等药物。
4.蛋白质结构预测与设计：了解一些基本的蛋白质结构预
测方法，以及蛋白质设计的基本原理，例如通过蛋白质工程设计出新的酶类催化剂或药物分子。
总的来说，蛋白质工程是一门涉及生物技术和生物化学的学科，涉及到对蛋白质的理解、改造和应用。
在高中生物课程中，可以简要介绍这些基本概念，并引导学生对蛋白质工程的潜在应用进行思考。
《蛋白质工程是基因工程的延伸》知识清单一、基因工程与蛋白质工程的基本概念基因工程，又称为基因拼接技术或 DNA 重组技术，通俗来讲，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
而蛋白质工程呢，则是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。
二、蛋白质工程与基因工程的联系蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，是基因工程的延伸。
基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程则可以创造出自然界原本不存在的全新蛋白质。
基因工程为蛋白质工程提供了基础。
通过基因工程，我们能够获取和改造特定的基因，从而为蛋白质工程中对蛋白质的改造和设计提供了可能。
例如，利用基因工程技术获得了胰岛素基因，并将其导入大肠杆菌中，实现了胰岛素的大规模生产。
这是基因工程的成功应用。
但如果想要进一步优化胰岛素的性能，比如延长其在体内的作用时间，减少副作用等，就需要借助蛋白质工程的手段。
三、蛋白质工程的操作步骤蛋白质工程的操作可不是一件简单的事情，它通常包括以下几个主要步骤：1、从预期的蛋白质功能出发首先要明确我们期望蛋白质具有什么样的功能，比如更高的催化活性、更好的稳定性或者更强的特异性结合能力等。
2、设计蛋白质的结构根据预期的功能，设计出蛋白质可能的结构。
这需要对蛋白质的结构和功能关系有深入的了解，运用物理学、化学和生物学的知识来推测和构建合理的蛋白质结构模型。
3、推测应有的氨基酸序列在设计好蛋白质的结构后，就要推测出实现这种结构所需要的氨基酸序列。
这就像是搭建一座房子，先设计好图纸，然后确定需要什么样的建筑材料。
4、找到相对应的脱氧核苷酸序列知道了氨基酸序列，接下来就要找到能够编码这些氨基酸的脱氧核苷酸序列。
因为氨基酸是由特定的密码子所编码的，所以可以通过密码子表来确定相应的核苷酸序列。
基因工程蛋白质工程知识点基因工程和蛋白质工程是现代生物技术的重要分支，涉及到对基因和蛋白质的改造和利用以满足人类的需求。
以下是关于基因工程和蛋白质工程的一些重要知识点：1.基因工程的基本原理：基因工程是通过切割、粘接和重组DNA分子来改变或重组生物体的基因组成。
这些DNA分子可以来自同一物种、不同物种或合成的DNA序列。
基因工程的主要技术包括PCR（聚合酶链式反应）、DNA克隆、DNA测序和DNA片段合成等。
2.DNA重组技术：DNA重组技术是基因工程的关键步骤，它允许将不同源的DNA片段重新组合在一起，以创建新的DNA序列。
这种重组可以在体外进行，如PCR反应，也可以在体内进行，如质粒转化和转基因技术。
3.转基因技术：转基因技术是将外源基因导入到目标生物体内的过程。
转基因可以通过基因枪、电穿孔或化学方法等不同途径进行。
转基因技术被广泛应用于农业、医学和工业等领域。
4.限制性内切酶和DNA连接酶：限制性内切酶是一类能够识别、切割DNA特定序列的酶。
这些酶的特点是具有特异性，可以识别并切割DNA的特定序列。
DNA连接酶则可以将两段DNA分子连接在一起。
5.蛋白质工程的基本原理：蛋白质工程是通过改变蛋白质的氨基酸序列，以产生具有新的结构和功能的蛋白质。
蛋白质工程的主要技术包括基因突变、DNA重组、合成DNA和蛋白质进化等。
6.基因突变技术：基因突变是指通过改变DNA序列来改变基因表达和蛋白质结构和功能的过程。
基因突变可以通过自然突变或实验室技术来引入。
常见的基因突变技术包括点突变、插入突变和删除突变等。
7.蛋白质合成：蛋白质可以通过化学合成或基因表达来获得。
化学合成是通过逐个合成蛋白质的氨基酸来制备蛋白质。
基因表达则是将目标蛋白质的基因导入到宿主细胞中，通过细胞内的蛋白质合成机制来合成蛋白质。
8.蛋白质进化：蛋白质进化是通过模拟自然选择过程来改变蛋白质序列和结构的方法。
这种方法可以产生具有更好性能和稳定性的蛋白质变体。
