最新江苏省连云港灌云县第一中学高中生物《蛋白质工程》学案 新人教版选修3名师精编资料汇编

第三节蛋白质工程●课标要求简述蛋白质工程。

●课标解读1．简述蛋白质工程的概念和原理。

2．说明蛋白质工程和基因工程的区别与联系。

3．举例说明蛋白质工程的应用和发展。

●教学地位蛋白质工程是基因工程的延伸，又称为第二代基因工程，是按照人们的需要，利用基因工程的原理对蛋白质进行改造。

目前蛋白质工程还有许多理论和技术问题等待解决，成功的实例还不多，但发展前景广阔。

在高考中考到的次数还不多，常在考查基因工程的非选择题中有一问涉及蛋白质工程。

●教法指导1．结合过程图，让学生理解蛋白质工程的基本原理。

2．结合具体的应用实例，让学生理解蛋白质工程的应用。

●新课导入建议玉米的营养价值不如小麦，原因是玉米中必需氨基酸赖氨酸的含量比较低。

玉米中赖氨酸含量低的原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受到赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，会抑制两种酶的活性。

所以玉米中赖氨酸的含量很难提高，如果我们将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米种子中的赖氨酸含量提高2倍，那么怎样对这两种酶进行改造呢？这就要依靠蛋白质工程。

●教学流程设计课前自主探究：阅读教材P30～35有关知识，填充【课前自主导学】空白，完成思考交流1、2。

⇒步骤1：课程导入：建议用【新课导入建议】方法导入课题。

⇒步骤2：尝试作答【课前自主导学】部分的【正误判断】，检查自学效果。

⇒步骤3：教师结合教材P30图1－17和教材P31图1－18让学生理解蛋白质工程的原理，通过【课堂互动探究】探究1归纳总结，通过例1强化。

⇓步骤6：诵读【结论语句】，尝试构建最优知识网络图解，互评后参看【本课知识小结】的网络构建。

课下完成【当堂双基达标】。

⇐步骤5：通过教材中的实例让学生认识蛋白质工程的应用，认识蛋白质工程的意义。

⇐步骤4：引导学生讨论蛋白质工程和基因工程的区别与联系，通过【课堂互动探究】探究2的表格进行比较。

第三节蛋白质工程学习导航明目标、知重点难点简述蛋白质工程的概念及基本原理。

(重点)举例说出蛋白质工程的应用和发展。

鼠—人嵌合抗体。

(难点)蛋白质的定点诱变过程。

(难点)一、阅读教材P35～37概述蛋白质工程1．概念：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。

基因工程是蛋白质工程中的关键技术，因此，蛋白质工程又被称为第二代基因工程。

2．基本途径：新蛋白质预期功能―→设计相关蛋白质结构―→设计对应的氨基酸序列―→合成相关脱氧核苷酸序列(基因)→合成新的蛋白质。

3．根据蛋白质被改造部位的多少，可以将对蛋白质的改造分成大改、中改、小改。

基因的定点诱变技术是改变蛋白质结构的核心技术之一。

二、阅读P38～39完成蛋白质工程的应用1．蛋白质工程可通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性，如在蛋白质分子中引入二硫键可以显著提高蛋白质的热稳定性。

2．科学家发明的利用鼠源杂交瘤抗体来处理癌细胞的方法，对癌细胞有一定的杀伤力，但也有导致机体高度过敏的副作用。

为了解决这一问题，科学家又对该抗体进行了改造，生产出效果良好的鼠—人嵌合抗体。

3．蛋白质工程不仅能更充分地利用自然界存在的蛋白质，而且能在分子水平上对蛋白质进行再设计和改造，进而创造出自然界中不存在的蛋白质。

判一判(1)对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。

(×)(2)由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，空间结构千差万别，蛋白质工程操作难度很大。

(√)(3)蛋白质工程不能改变蛋白质的活性。

(×)(4)利用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂。

(√)连一连蛋白质工程的概念和原理[学生用书P18]结合教材P35～37内容完成以下探究。

探究1 完善下面的内容，理解蛋白质工程的内涵(1)据图回答各序号代表的过程：①转录、②翻译、③折叠、④分子设计、⑤DNA合成。

高中生物苏教版选修3第一单元第3课《蛋白质工程的概述》省级名师优质课教案比赛获奖教案示范课教案公开课教案【省级名师教案】1新设计(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。

第一,蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的,正如课本中开头描述的,它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的,也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关(本书“前沿动态”中有简要介绍)。

蛋白质工程的原理和应用[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。

1．蛋白质工程(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：通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。

(3)目的：获得满足人类生产和生活需求的蛋白质。

(4)困难：蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂。

2．蛋白质工程崛起的缘由(1)崛起缘由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基因工程的不足：基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。

③天然蛋白质的不足：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。

(2)实例：提高玉米赖氨酸含量天冬氨酸激酶(第352位为苏氨酸)――→改造天冬氨酸激酶(第352位为异亮氨酸)二氢吡啶二羧酸合成酶(第104位为天冬酰胺)――→改造二氢吡啶二羧酸合成酶(第104位为异亮氨酸)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。

3．蛋白质工程的基本原理(1)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设计改造。

(2)方法：改造或合成基因。

(3)基本思路：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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。

4．蛋白质工程的应用(1)医药工业方面①科学家通过对胰岛素基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。

改造干扰素(丝氨酸)②干扰素(半胱氨酸)――→↓在一定条件下，可以延长保存时间③人－鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。

(2)其他工业方面用于改进酶的性能或开发新的工业用酶，如利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的突变体，筛选出符合工业化生产需求的突变体，提高该酶的使用价值。

(3)农业方面①科学家尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。

专题一第四节蛋白质工程的崛起测试题知识点：蛋白质工程崛起的缘由1.下列关于蛋白质工程的说法，正确的是（）A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．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C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的2.蛋白质工程操作的实质是（）A．改造蛋白质B．改造mRNAC．改造基因D．改造氨基酸3.关于生物体内存在的天然蛋白质，下列说法不正确的是（）A．是生物在长期进化过程中形成的B．它们的结构和功能符合特定物种生存的需要C．构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种D．一定完全符合人类生产和生活的需要4.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．基因结构知识点：蛋白质工程的原理5.下列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分子的结构，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，定向改变分子的结构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．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程6.以下关于蛋白质工程的说法正确的是（）A．蛋白质工程以基因工程为基础B．蛋白质工程就是酶工程的延伸C．蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质7.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根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A．①②③④B．④②①③C．③①④②D．③④①②8.玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量较低，可以通过改变什么结构来提高产量（）A．天冬氨酸激酶B．二氢吡啶二羧酸合成酶C．肽酶D．A、B两项都是9.在设计合成自然界中不存在的蛋白质时，首先应该设计（）A．基因结构B．mRNA结构C．氨基酸序列D．蛋白质结构10.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11.关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（）A．都是分子水平上的操作B．基因工程就是改造基因的分子结构C．蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构D．基因工程能创造出自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能创造出自然界根本不存在的蛋白质12.下列说法正确的是（）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，所以二者没有区别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，有的仍然是天然的蛋白质D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的13.下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（）A．蛋白质工程操作的实质是改造基因B．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列C．蛋白质工程的基础是基因工程D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则14.下列关于基因工程的叙述，不正确的是（）A．基因工程的实质是外源基因的导入使生物产生出本身不能产生的蛋白质B．基因工程可使生物产生出自然界中不存在的蛋白质种类C．基因工程使生物产生的变异属于基因重组知识点：蛋白质工程的进展和前景15.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，其结果产生的蛋白质是（）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．可合成天然不存在蛋白质16.科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划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 位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。

高中生物《1.4 蛋白质工程的崛起》学案新人教版选修31、4 蛋白质工程的崛起学习导航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。

[重点]3、了解蛋白质工程的应用。

[难点]新知初探思维启动一、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_________，进而表现出新的性状。

2、基因工程的不足：原则上只能生产________________的蛋白质。

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_____________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___________的关系。

(2)手段：______________________。

(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____________→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。

想一想对天然蛋白质进行改造，是直接对蛋白质分子进行操作来实现的吗？三、蛋白质工程的进展和前景1、、进展：如科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。

2、前景：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。

制成的电子元件具有________________________的特点。

3、面临困难：对蛋白质发挥功能必须依赖的___________了解不够。

要点突破讲练互动要点一蛋白质工程的基本原理和途径1、原理：根据中心法则逆向推理。

图示如下：2、设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。

3、蛋白质工程的步骤4、结果：生产出自然界从来没有的蛋白质。

例1、胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。

第三节 动物细胞工程的应用第1课时 动物细胞与组织培养 细胞核移植技术1．理解动物细胞与组织培养的原理、方法及应用。

(重、难点)2．理解细胞核移植的基本过程。

3．掌握动物体细胞克隆的过程和意义。

(重点)4．正确看待克隆的利与弊。

1．动物细胞工程(1)理论依据：细胞生物学和分子生物学。

(2)应用 ①深入探索并改造生物的遗传特性。

②大量培养细胞。

(3)技术手段：动物细胞与组织培养、细胞核移植、体细胞克隆、细胞融合、单克隆抗体制备等。

(4)基础技术：动物细胞与组织培养。

2．动物细胞与组织培养(1)概念：指在体外模拟动物体内环境，将动物细胞或组织在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续生长、增殖并维持原有结构和功能的技术。

(2)材料：取自动物胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官或组织。

(3)场所：体外，并模拟动物内环境。

(4)目的：使动物细胞或组织继续生长、增殖并维持原有结构和功能。

（5）动物细胞培养的环境条件⎩⎪⎨⎪⎧温度：最适温度为36.5 ℃左右pH ：最适范围为7.2～7.4气体：O 2和CO 2的含量不仅影响培养环境的pH ，还直接影响细胞的代谢活动营养物质：如葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素和促生长因子等（6）动物细胞与组织培养的培养基分类⎩⎪⎨⎪⎧天然培养基⎩⎪⎨⎪⎧来源：动物血清、动物组织提取液 和鸡胚汁特点：营养价值高、成分复杂等合成培养基⎩⎪⎨⎪⎧来源：人工配制特点：成分明确，便于控制实验条件等，但仍需加入动物血清 (7)过程 ①动物细胞培养动物组织――→用胰蛋白酶处理分散单个细胞―→细胞悬液―→含营养液的液体培养皿培养―→形成一层细胞―→转移到新培养液中继续培养。

②动物组织培养(8)培养类型①原代培养a ．含义：从供体获取组织或细胞后的初次培养。

b ．培养代数：10代左右。

c ．应用：药物测试、基因表达等实验研究。

d ．特点：细胞的生物学特性未发生很大变化。

②传代培养a ．含义：将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养。

第三节 蛋白质工程1．理解蛋白质工程的概念和原理。

(重、难点)2．掌握基因工程和蛋白质工程的区别和联系。

(重点)3．了解蛋白质工程的应用和发展。

知识点一| 蛋白质工程的概念和原理1．概念(1)基础：蛋白质的结构和功能的关系。

(2)手段：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。

(3)目的：定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质。

2．原理(1)结构分析①前提条件：了解蛋白质的结构和功能的关系。

②了解蛋白质结构的方法⎩⎪⎨⎪⎧X 射线晶体衍射法核磁共振法DNA 和蛋白质测序技术(2)结构预测与设计：构建蛋白质空间结构模型。

(3)基因工程：对基因进行改造，是蛋白质工程的关键技术。

蛋白质纯化：纯化蛋白质，测定和分析其结构和功能。

(5)功能分析：分析蛋白质的生物学和化学特性。

[合作探讨]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。

探讨1：上述材料中的技术属于什么工程？提示：蛋白质工程。

探讨2：蛋白质工程为什么需要直接改造基因，而不直接改造蛋白质？提示：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。

如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传的。

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。

探讨3：蛋白质工程操作的基本思路是什么？提示：蛋白质工程是按照以下思路进行的：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)，可以创造出自然界不存在的蛋白质。

[思维升华]1．对概念的理解(1)首先了解蛋白质的结构和功能。

(2)其次是设计蛋白质。

(3)实质是改造基因。

(4)最后合成出自然界不存在的蛋白质。

2．基本原理3．了解蛋白质结构的方法实施蛋白质工程的前提条件是通过物理化学与生物化学等技术手段了解蛋白质结构与功能的关系，所以首先要了解蛋白质的结构。

学习目标1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由（A）2、简述蛋白质工程的原理（A）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，根据法则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、半光氨酸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. 蛋自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。

人教版（2019）高二生物选择性必修三导学案第4节蛋白质工程的原理和应用学习目标：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。

学科素养：1.科学思维：尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质功能，设计或改造某一蛋白质。

2．社会责任：认同蛋白质工程的重要意义。

知识点一蛋白质工程的崛起缘由和基本原理自主梳理1．蛋白质工程的概念(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与________的关系。

(2)手段：________或________基因。

(3)目的：改造现有蛋白质，或制造一种____________，以满足人类生产和生活的需求。

2．蛋白质工程的崛起(1)理论和技术条件：________、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。

(2)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________。

基因工程原则上只能生产自然界中________的蛋白质。

②天然蛋白质的____________符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合________________的需要。

3．蛋白质工程的基本原理(1)目标：根据人们对________功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。

(2)方法：________或________。

(3)流程：预期蛋白质功能→设计预期的____________→推测应有的________序列→找到相对应的____________序列(基因)或合成新的________→获得所需要的蛋白质。

答案：1．(1)生物功能(2)改造合成(3)新的蛋白质2．(1)分子生物学(2)①基因蛋白质新的性状已存在②结构和功能人类生产和生活3．(1)蛋白质(2)改造基因合成基因(3)蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸基因[互动探究]1．(生命观念)蛋白质工程中为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造？提示：蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。

第三节蛋白质工程豐课前•购习孚金底K总学航：：：：：：：：：：：：：：：：蘭❽学引：：：：：：：：：：：：：：：：：一、蛋白质工程的概念和原理i •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 _________ 。

高中生物《蛋白质工程》学案苏教版选修31、举例说出蛋白质工程崛起的缘由（A）2、简述蛋白质工程的原理（A）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，根据法则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、半光氨酸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、蛋自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。

第三节蛋白质工程课丽•预习导学KE^JANYUXfDAOXUE导统：：：：：：：：：；；；；；：：：一、蛋白质工程的概念和原理i •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 _____________ 。

第4节蛋白质工程的原理和应用学习目标：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。

学习内容：一、蛋白质工程1.基础：蛋白质分子的及其与的关系。

2.手段：通过或，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。

3.目的：获得满足人类生产和生活需求的。

4.特点：是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代，是包含多学科的综合科技工程。

二、蛋白质工程崛起的缘由1.缘由①基因工程在原则上只能生产自然界中的蛋白质。

②天然蛋白质不一定完全符合的需要。

③需要对进行改造产生更符合人类需要的蛋白质。

2.实例：提高玉米赖氨酸含量将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成，可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。

三、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对蛋白质的特定需求，对蛋白质的进行设计改造。

2.实现手段：改造或合成。

3.基本思路：预期蛋白质功能→设计预期的→推测应有的序列→找到并改变相对应的序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。

四、蛋白质工程的应用1.医药工业方面——研发药物①通过改造胰岛素基因，使其B28位脯氨酸替换为天冬氨酸，或将其与B29位赖氨酸交换位置,从而有效抑制了胰岛素的聚合，研发出速效。

②将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，使其在-70 ℃条件下可保存半年，解决了干扰素在体外的难题。

③将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接"到抗体上，降低了小鼠单克隆抗体诱发人体免疫反应的强度,提升了其治疗效果。

2.其他工业方面——用于改进酶的性能或开发新的工业用酶从用蛋白质工程获得的枯草杆菌蛋白酶的上百种突变体中，筛选出一些符合工业化生产需求的，提高该酶的使用价值3.农业方面——增加粮食产量、研发新型农药。

①改造某些，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。

②通过改造微生物蛋白质的结构，设计优良，增强微生物防治病虫害的效果。

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。

课堂导入方式一：人类可以创造出自然界不存在的蛋白质吗？答案是肯定的。

例如：科学家已生产出一种以前必须从南极鱼类身体中提取的抗冻蛋白质。

这一技术可用于储存大量新鲜的动植物和人类的组织细胞，防止形成冰晶，破坏脆弱的细胞膜和细胞的内部结构。

你想了解这方面的知识吗？请跟着我一起学习：蛋白质工程的崛起。

方式二：基因工程的诞生，为克服远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望，并取得了丰硕成果：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，人们也只是实现了自然界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。

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。

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(1)崛起缘由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。

(2)实例 ①干扰素(半胱氨酸)――改造干扰素(丝氨酸)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天冬氨酸激酶(352位的苏氨酸)――→改造天冬氨酸激酶(异亮氨酸)二氢吡啶二羧酸合成酶(104位的天冬酰胺)――→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？答案 (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。

江苏省连云港灌云县第一中学高中生物《基因工程的应用》导学案新人教版选修3————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：江苏省连云港灌云县第一中学高中生物《基因工程的应用》导学案 新人教版选修3 学习目标 1、举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景，讨论转基因生物的利弊（B ）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（A ）3.举例说出生物武器的危害（A ）。

一、基因工程的应用 （1）提高动物生长速度来提高产品产量。

（2）改善 。

（3）用转基因动物生产药物。

（4）用转基因动物作器官移植的供体等。

（1）抗虫转基因植物，如：（2）抗病转基因植物；（3）抗逆转基因植物；（4）利用转基因改良植物的品质。

3、转基因生物⑴概念： 基因工程生物。

⑵优点：最突出的优点是能打破常规育种难以突破的 。

4、基因工程在医学实践中的应用：基因诊断和基因治疗：⑴基因诊断：又称为 ，是采用 的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。

⑵基因治疗：指利用 的治疗方法。

实例：ADA 基因缺陷症的基因治疗二．转基因生物的安全性问题：表现在三个方面（阅读）（一）食物安全1．两种观点的比较：观点 存在安全问题 不存在安全问题论据 1．对食物安全检测不全面 2. 可能出现滞后效应 3. 可能出现新的过敏源 4. 营养成分可能改变 1．“实质性等同”只是评价的起点，而不是终点2．多环节、严谨的安全性评价 3．科学家对社会负责的态度4．至今未发现转基因食品影响人体健康的实例2．实质性等同原则是指转基因作物中只要某些重要成分没有发生改变，就可以认为与天然品种“没有差别”。

3．保证转基因食品安全的监控和预防措施：立法、多环节监控、安全评价内容具体而严格。

（二）生物安全1．两种观点的比较：观点 引起生物安全问题 不存在生物安全问题论据 1．可能变成野生种类或杂草 2．可能重组出新的有害病原体 3．有可能形成用除草剂除不去的“超级杂草” 4．可能成为“入侵的外来物种” 1．进入非种植区生命力很差2．存在生殖隔离，难与其他植物杂交3．花粉的传播距离和存活时间有限4．新性状的表现必须具有一定的条件和配套的种植技术2．外来物种入侵（1）指有意或无意的人类活动，将某物种从一个地区引入其他地区，给当地的生态系统和社会经济造成明显的损害。