选修三专题一1.4《蛋白质工程的崛起》教案——孙书明
人教版生物选修3:1.4 蛋白质工程的崛起 教案01

《蛋白质工程的崛起》教学设计一、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。
人教版选修三1.4蛋白质工程的崛起教案(2)

1.4 蛋白质工程的崛起教案【教学目标】1、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。
2、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。
3、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。
【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。
【教学难点】蛋白质工程的原理。
【课时安排】1 课时【教具准备】教学课件【教学过程】一、新课导入【情景导入】这是两把尺子,左边的尺子一端没有开一个小孔,在户外工作不便携带,一番调研后,技术人员对模具稍加改进,便有了改进后的尺子(右边),方便了人们的使用。
基因工程的应用,克服了远缘杂交的障碍,取得了丰硕成果,例如: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,, 人们实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。
但是在生产实践中,人们又发现了新的问题。
二、新课学习【问题探讨】同学们阅读教材P26 内容,思考讨论解决下列问题:1.为什么要进行蛋白质工程研究呢?(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些天然的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。
)2.科学家如何实现干扰素的体外保存?(将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,那么在—70 C的条件下可以保存半年)3.如何提高玉米中赖氨酸的含量?(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的第104 位天冬酰氨酸变成异亮氨酸,可使玉米叶片和种子中的游离的赖氨酸分别5 倍和2 倍)4.你知道国际人类蛋白质组计划吗?它与蛋白质工程有什么联系?我国科学家承担了什么任务?(人类蛋白质组计划是继人类基因组计划后,生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。
《蛋白质工程的崛起》教案

《蛋白质工程的崛起》教案一、教学目标1. 让学生了解蛋白质工程的基本概念,理解其与传统蛋白质研究的区别。
2. 掌握蛋白质工程的基本原理,包括基因修饰、基因合成等。
3. 了解蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用。
4. 培养学生对蛋白质工程的兴趣,提高其创新意识和实践能力。
二、教学内容1. 蛋白质工程的基本概念1.1 蛋白质的定义与结构1.2 蛋白质工程与传统蛋白质研究的区别2. 蛋白质工程的基本原理2.1 基因修饰2.2 基因合成3. 蛋白质工程的技术方法3.1 基因克隆与表达3.2 蛋白质结构预测与设计4. 蛋白质工程的应用领域4.1 医药领域4.2 农业领域4.3 工业领域5. 蛋白质工程的发展趋势与挑战三、教学过程1. 导入:通过播放一段关于蛋白质工程的视频,激发学生的兴趣,引出本节课的主题。
2. 讲解:分别讲解蛋白质工程的基本概念、基本原理、技术方法、应用领域和发展趋势。
3. 案例分析:分析一些典型的蛋白质工程案例,如药物研发、生物制药等,让学生更加深入地理解蛋白质工程的应用。
4. 讨论:组织学生分组讨论,思考蛋白质工程在现实生活中的意义和挑战,准备进行课堂分享。
5. 总结:对本次课程的内容进行梳理,强调蛋白质工程的重要性和发展前景。
四、教学评价1. 课堂问答:检查学生对蛋白质工程基本概念的理解。
2. 案例分析报告:评估学生对蛋白质工程应用领域的掌握程度。
3. 小组讨论:评价学生在讨论中的参与程度和创新思维。
五、教学资源1. 教材:蛋白质工程相关教材或科普书籍。
2. 视频:关于蛋白质工程的科普视频。
3. 网络资源:蛋白质工程相关的科研论文、新闻报道等。
4. 实验室设备:用于蛋白质工程实验的器材和试剂。
六、教学活动1. 互动游戏:设计一个关于蛋白质结构的互动游戏,让学生在游戏中加深对蛋白质结构的理解。
2. 实验演示:进行一次蛋白质工程实验的演示,让学生直观地感受蛋白质工程的操作过程。
3. 小组项目:让学生分组完成一个蛋白质工程的项目,培养学生的实践能力和团队合作精神。
1.4蛋白质工程的崛起教案 新人教版选修3

【优化设计】2015-2016学年高中生物 1.4蛋白质工程的崛起教案新人教版选修3教学建议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下图所示。
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。
结合课本中蛋白质工程流程图,可以较明确地说明这一点。
3.建议以与基因工程比较的方式进行课堂小结。
从操作场所、操作起点、操作对象、基本过程、目的、实质等几个方面对蛋白质工程和基因工程的异同进行扫描式梳理,既巩固了学生对蛋白质工程的理解,又促进了新旧知识间的融会贯通。
选修三专题一1..4《蛋白质工程的崛起》学案

专题一 1.4 蛋白质工程的崛起课前预习学案一、预习目标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。
二、预习内容三、提出疑惑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中课内探究学案一、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.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、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处生物体内,后者产生它本不能产的,从而产生新性状。
ojB8hzoiXI2.蛋白质工程目的:生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的。
<二)、蛋白质工程基本原理1.目标:根据人们对功能的特定需求,对结构进行分析设计。
2.原理:基因改造。
3.过程:预期蛋白质功能→设计结构→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,因此有极为广阔的发展前景。
ojB8hzoiXI四、当堂检测1、科学家运用基因工程技术,可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”,如“乳腺生物反应器”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: < )ojB8hzoiXIA.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、下列有关基因工程技术的叙述,正确的是< )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。
高中生物 1.4 蛋白质工程的崛起教案 新人教版选修3

1. 4蛋白质工程的崛起
教材与学情分析
《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。
教学目标
1、知识方面
(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。
2、情感态度与价值观方面
(1)关注蛋白质工程的发展。
(2)认同蛋白质工程的应用促进生产力的提高。
3.情感态度和价值观
尝试运用逆向思维分析和解决问题。
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。
教学难点
蛋白质工程的原理
教学方法
组织讨论法、讲授法
课时类型及安排
新授课 1时
教学过程
板书设计
专题一 1.4蛋白质工程的崛起蛋白质工程崛起的缘由
蛋白质工程实例
基因工程原则
蛋白质工程的基本原理
蛋白质工程目标
蛋白质工程操作水平
蛋白质工程过程。
人教版高中生物选修3 1.4《蛋白质工程的崛起》名师教案

“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。
高中生物 1.4《蛋白质工程的崛起》教学设计 新人教版选修3

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。
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学校:临清一中学科:生物编写人:孙书明审稿人:吕瑞
专题一 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、教学过程
一、蛋白质工程崛起的缘由(P26)
引言: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。
举例:P26干扰素例子、工业用酶的例子
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。
二、蛋白质工程的原理
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。
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
那么,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)
小结:蛋白质工程的概念(是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系,然后人为地设计一个新蛋白质,并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构,从而产生新的蛋白质。
或者从蛋白质结构与功能的关系出发,定向地改造天然蛋白质的结构,特别是对功能基因的修饰,也可以制造新型的蛋白质。
)
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?
答:基因工程是遵循中心法则,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。
蛋白质工程是按照以下思路进行的: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→应有的碱基排列,可以创造自然界不存在的蛋白质。
三、蛋白质工程的进展和前景
1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的,它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的发展而诞生的,与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关
2、现状:成功的例子不多,主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构,而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。
科学探索之路的漫长、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的需求而崛起的?
提示(供教师在教学中参考):蛋白质工程的崛起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及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。
在已研究过的几千种酶中,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的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。
提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。
一般来说,提高蛋白质的稳定性包括:延长酶的半衰期,提高酶的热稳定性,延长药用蛋白的保存期,抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。
下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β-干扰素专一活性和稳定性的例子。
干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。
将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达,产生的干扰素的抗病毒
活性为106 U/mg,只相当于天然产品的十分之一,虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多,但多数是以无活性的二聚体形式存在。
为什么会这样?如何改变这种状况?研究发现,β-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的二硫键。
研究人员将第17位的半胱氨酸,通过基因定点突变改变成丝氨酸,结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108U/mg,并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。
在基础理论研究方面,蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、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的一种新型的、强有力的手段。
通过对蛋白质工程的研究,可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。
2.蛋白质工程操作程序的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→折叠产生功能,基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
蛋白质工程是按照以下思路进行的: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→应有的碱基排列,可以创造自然界不存在的蛋白质。
3.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的生物催化作用,借助工程学的手段,应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说,酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。
酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。
α-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的某些功能的衰竭等。
至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等,就更是酶工程最直接的体现了。
通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂,而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构,然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。
因此,酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用,而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。
当然,随着蛋白质工程的发展,其成果也会应用到酶工程中,使酶工程成为蛋白质工程的一部分。
(二)正文中讨论题
答:(1)每种氨基酸都有对应的三联密码子,只要查一下遗传密码子表,就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。
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的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)UGGAAA(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)。
(2)确定目的基因的碱基序列后,就可以根据人类的需要改造它,通过人工合成的方法或从基因库中获取。
(三)异想天开能不能根据人类需要的蛋白质的结构,设计相应的基因,导入合适的细菌中,让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢?
提示:理论上讲可以,但目前还没有真正成功的例子。
一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质,并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。
主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂,人类对蛋白质的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的蛋白质,而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。
(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的科学命题。
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的“人类肝脏蛋白质组计划”;另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”,由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织/器官的蛋白质组计划,由我国贺福初院士牵头,这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划,总部设在北京,目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。
它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质,为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的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,还是通过对基因的操作来实现?
答:毫无疑问应该从对基因的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。
(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。