选修三专题一1..4《蛋白质工程的崛起》学案
【高考必备】人教版生物选修三教案：1.4蛋白质工程的崛起含答案.doc
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《蛋口质工程的崛起》是高中生物人教版选修3专题1基因工程屮第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，又计学生悟岀些终身学习的道理，建议采用“问题一探究一新问题一再探究”的教学模式。
2学情分析学牛经过学习业己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，一要启发学牛发挥创新能力，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口质工程崛起的缘由。
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。
6教学反思固IU知，练思、维，一石两鸟。
通过回顾已学习过中心法则及蛋匚I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屮心法则进行的：基因一表达（转录和翻译）f形成氨基酸序列的多肽链f形成具有高级结构的蛋片质f行使生物功能；而蛋白质工程却和反，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晋酸序列（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。
选修三专题一《蛋白质工程的崛起》优秀导学案
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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选修3第1章第4节 蛋白质工程的崛起导学案
选修3第1章第4节蛋白质工程的崛起导学案编号0XX 使用时间：2012-03-12姓名班级学号评价一、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.蛋白质工程的原理三、课前自主学习（自主段）（一）知识点知识点一蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程崛起的缘由：基因工程可将一种生物的（1）转移到另一种生物的体内，可产生它本不能产生的（2），表现出新的形状。
基因工程原则上只能生产（3）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。
知识点二蛋白质工程的基本原理1.概念：又被称为第二代基因工程，是指以蛋白质分子的（4）及其与（5）的关系作为基础，通过（6）或（7），对现有蛋白质进行（8），或（9）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（10）的特定需求，对（11）进行分子设计。
3.过程：它的基本途径是：从预期的（12）出发设计预期的（13）推测应有的（1415）。
知识点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原件，具有（16）、（17）和（18）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（19）的了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。
（二）自我诊断1．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2．科学家将β－干扰素第17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3．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是对热稳定性较差，进入人体后容易失效。
蛋白质工程的崛起导学案
龙江一中2014-15学年度(上) 高 二 年级 生物选修三 《问题导学、探究发现》导学案 编号6 编制人: 徐桂云 审核人:李启国 使用时间: 2015.03.12 班级: 姓名: 教师评价:课前完成导学案,掌握基本题型,要求独立完成，坚决杜绝抄袭现象。
实验班学生完成所有内容，普通班学生完成带*号以外的内容。
1学习流程一.问题导学（一）蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的应用（1）基因工程的实质：将一种生物的 转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的 ，从而表现出 。
（2）基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的 。
2.天然蛋白质的不足：天然蛋白质的 符合 的需要，却不一定完全符合 的需要。
（二）蛋白质工程的基本原理 1.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）目的：获得满足人类生产和生活需求的 。
2.原理：由预期的 找到相对应的 。
3.流程：从预期的 出发 设计预期的推测应有的 找到相对应的（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原件，具有 、和 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 的了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。
二、合作探究1.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？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？3.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？三、总结提升 基因工程与蛋白质工程的区别有什么？四.拓展达标1．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2．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→① B ．⑤→④→③→②→①→② C ．④→①→⑤→②→③→① D ．②→③→⑤→①→②→④ 3．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 4．天然蛋白质合成遵循的法则A ．中心法则B ．转录C ．翻译D ．复制5．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 6. 科学家为提高玉米赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的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剐提高5倍和2倍，下列对玉米性状改变最可行的方法是A ．直接改造蚕白质的空间结构，从而控制生物的性状B ．直接对相应的基因进行改造，通过控制酶的合成，从而控制生物的性状 C ．直接通过对酶的合成的控制，从而控制生物的性状D ．直接改造相应的mRNA ，从而控制生物的性状7．将人的干扰素基因通过基因定点突变，使于扰素第 17 位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于A ．蛋白质工程 B. 细胞工程 C ．胚胎工程 D ．生态工程 8.枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。
人教版高中生物选修3 1.4《蛋白质工程的崛起》导学案
1.4 蛋白质工程的崛起【学习目标】1.通过小组讨论，资料分析，能够理解蛋白质工程与基因工程的关系。
2.通过师生交流、阅读文本，能够描述蛋白质工程的基本原理。
3.通过观察图像、查阅资料，能够举例阐述蛋白质工程的应用和发展。
【学习重点】简述蛋白质工程的原理【基础回扣】1.①写出氨基酸分子的结构通式。
氨基酸之间的结合方式：缩合是指一个氨基酸的_________ 和另一个氨基酸的_______ 脱掉一个_______ 形成化合物的反应，用结构式表示两个氨基酸缩合的过程：氨基酸分子结构通式二肽的形成过程②m个氨基酸分子形成一个由1条肽链组成的蛋白质时，脱去的水分子数____ ，形成的肽键数______________ ，相对分子质量减少______________。
m个氨基酸分子形成一个由n条肽链组成的蛋白质时，脱去的水分子数_______，形成的肽键数_____________ ，相对分子质量减少_________________。
m个氨基酸分子形成一个环肽，脱去的水分子数___________ ，形成的肽键数____________ ，相对分子质量减少______________。
③蛋白质是由______________经盘曲折叠而形成，是具有一定____________ 的有机化合物。
合成分泌蛋白需要的细胞器、、、。
④蛋白质分子的结构多样性的原因：_______________，__________________，________________，_______ ______。
2、中心法则【导学诱思】一、蛋白质工程指的是根据蛋白质的分子与之间的关系，通过或，对现有蛋白质进行改造或者制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。
1、目的：实现对天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。
基因工程的优势（即实质）：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，进而表现出。
高中生物 14 蛋白质工程的崛起(学案)人教版选修3
1.3-1.4 基因工程的应用、蛋白质工程的崛起一、学习目标1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
4.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
5.简述蛋白质工程的原理。
6.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、相关知识连接1 转基因生物2 器官移植3 基因芯片4 血红蛋白的结构三、知识体系1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的（如、、、和等），以及和利用植物生产等方面。
2、目前防治作物虫害的发展趋势是从某些生物中分离出，将其导入中，使其具有。
用于杀虫的基因主要是、、、等。
3、引起植物生病的微生物称为，主要有、和等。
抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是和；抗真菌转基因植物中可使用的基因有和。
4、目前科学家利用一些可以调节的基因，来提高农作物的抗盐碱和能力；将鱼的导入烟草和番茄，提高其耐寒能力；将导入作物，使作物抗除草剂。
5、利用转基因技术可以提高生物中的的含量、延长贮存时间、改变花色等，从而提高作物品质。
6、动物基因工程可用于，，，。
7、基因工程药物包括、、、、等。
8、治疗遗传病的最有效手段是，这种方法是把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到的目的，可分为和两条途径。
9、基因工程的实质是将一种生物的转移到另一种生物体内，使后者产生本不能产生的，进而表现出。
其缺点是在原则上只能生产，而天然蛋白质的符合的需要，却不一定完全符合的需要。
10、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，以满足的需求。
11、蛋白质工程的途径是：预测蛋白质功能→设计预期的→推测应有的→找到相对应的。
12、蛋白质工程具有的前景，但。
四、知识探究干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0．05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。
但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的，并使之与一种叫质粒的DNA 结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来。
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。
高二生物 精品导学案：1-4《蛋白质工程的崛起》(新人教版选修3) Word版
课题：蛋白质工程的崛起主备人：审核人：授课人：使用时间：年月日【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【重点难点】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【自主学习】一、蛋白质工程崛起的缘由1.蛋白质工程崛起的缘由：基因工程可将一种生物的转移到另一种生物的体内，可产生它本不能产生的，表现出新的性状。
基因工程原则上只能生产的蛋白质，它符合特定物种生存的需要却不一定符合人类的需要。
2.概念：又被称为第二代基因工程①基础：蛋白质分子的及其与的关系。
②操作：或。
③结果：改造了现有蛋白质或制造出。
④目的：满足人类的的需求。
二、蛋白质工程的基本原理（1）写出中心法则图解（2）由公式讨论：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？（3）总结蛋白质工程的基本原理。
前提：__________________________________________；改造对象：________ _；原理：___________ ___；目的：________________________________________。
（4）操作过程：从预期的出发→设计预期的→推测应有的→找到相对应的基因→基因表达→产生需要的蛋白质（5）可根据蛋白质被改造部位的多少，可以将这种改造分为：大改：制造出自然界中不存在的全新蛋白质。
中改：在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域。
小改：改造蛋白质分子中的几个氨基酸的残基。
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原件，具有、和＿的特点，因此有极为广阔的发展前景。
例如：科学家通过对的改造，已使其成为速效型药品；科学家对抗体进行改造，生产出良好的鼠-人嵌合抗体来处理癌细胞。
2.面临困难：目前科学家对大多数蛋白质的的了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。
人教版高中生物选修3 1.4《蛋白质工程的崛起》名师导学案
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。
人教版选修三蛋白质工程的崛起学案
第4课时蛋白质工程的崛起［目标导读］1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.结合教材P 27图1 - 29,简述蛋白质工程的基本原理。
3.概述蛋白质工程的应用。
1 •基因工程的基本操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定2 •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，后者可以产生它本来不能产生的蛋白质，进而表 现出新的性状。
3 .中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如下：甜厂、 转录 翻详 折桂■等 俞.^DNA （基因-具有空间结构的齋口质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结构和功能。
蛋辿结构的多样 性是由构成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序和空间结构来决定的，而其结构多样性的 根本原因则是由于控制蛋白质合成的基因的多样性。
［课堂导入］基因工程只能生产自然界中已经存在的蛋白质，不一定完全符合人们生活需要。
于是，人们 开始设计蛋白质工程。
学习•探究区探究点一蛋白质工程崛起的缘由和基本原理 1 •基因工程的不足在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
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.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？基础自学落实堇点互动採究［重难点击］蛋白质工程的原理。
答案 应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造，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，但被改造过的蛋白质分子 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。
3 •蛋白质工程的基本原理 (1)概念①基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。
对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。
③目的：获得满足人类的生产和生活需求的蛋白质。
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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。
下列关于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，因而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则D．如果目的基因共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ojB8hzoiXI4、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 ( >ojB8hzoiXIA.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5、科学家将—干扰素基因进行定点突变导人大肠杆菌表达，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—干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。
该生物技术为( >ojB8hzoiXIA．基因工程 B．蛋白质工程C．基因突变 D．细胞工程6、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指 ( > A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物ojB8hzoiXI7、我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。
这项技术所依据的遗传学原理主要是 ( >ojB8hzoiXIA．碱基的互补配对原则 B．中心法则C．基因分离定律 D．基因自由组合定律8、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的抗虫基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。
根据以上信息，下列叙述正确的是< ）ojB8hzoiXIA、抗虫基因的化学成分是蛋白质B、抗虫基因中有菜青虫的遗传物质C、转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有抗虫基因D、转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物9、利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30％，体型大50％，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用( >ojB8hzoiXIA．乳腺细胞 B．体细胞C．受精卵D．精巢10、下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是( >A．制造“工程菌”用于药品生产 B．创造“超级菌”分解石油、DDTC．重组DNA诱发受体细胞基因突变 D．导人外源基因替换缺陷基因11、生产上培育无子番茄、青霉素高产菌株、杂交培育矮秆抗锈病小麦、抗虫棉的培育原理依次是( >①生长素促进果实发育②染色体变异③基因重组④基因突变⑤基因工程A．①②③④ B．①④③②C．①④②⑤ D．①④③③12、科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。
相关叙述不正确的是A．该技术将导致定向的变异B．受精卵是理想的受体细胞C．宜采用PCR技术扩增目的基因D．卵巢分泌的孕激素能促进抗体的产生13、用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。
下列叙述不正确的有( >A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达14、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15、蛋白质工程的基本流程是( >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→②16、运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有( >K1MyvyykWCA、抗虫基因B、抗虫基因产物C、新的细胞核D、相应性状17、下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是< ）A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C．一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因D．解旋酶能作用于氢键，在转录或翻译时使DNA分子双链打开18、人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中< ）A．只有胰岛素基因 B．比人受精卵的基因要少C．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因D．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因19、原核生物中某一基因的转录起始端插入了一个碱基对。
在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小< ）K1MyvyykWCA.置换单个碱基对B.增加3个碱基对C.缺失3个碱基对D.缺失4个碱基对20、下列关于基因工程工具的说法正确的是< ）A．用限制酶切割产生的都是目的基因 B．人工合成的目的基因不需要用限制酶切割C．用DNA连接酶可连接两种来源不同的DNAD．运载体必须能复制、保存；有多个限制酶切点和抗性基因21、植物基因工程往往需要接受外来DNA的细胞经有丝分裂形成植株。
细胞每次分裂时DNA都复制一次，每次复制都是 < ）A.母链和母链，子链和子链，各组成一条子代DNA B.每条子链和它的母链组成子代DNA C.每条子链随机地和两条母链之一组成子代DNA D.母链降解，重新形成两个子代DNAK1MyvyykWC课后练习与提高1、棉铃虫是一种危害棉花的害虫。
我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。
通过基因工程方法，科学家采用花粉粒通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达，棉铃虫食用了这种转基因棉花的植株后就会造成死亡。
花粉粒通道法是指：利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，近而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。
K1MyvyykWC<1）下列所示的黏性末端是由_______________种限制性内切酶作用产生的。
<2）利用花粉粒通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因操作的基本步骤中的第________步，即___________________________________。
为减少获得目的基因的盲目性，在获得真核生物的目的基因时，应尽量采用_________________________的方法。
K1MyvyykWC<3）该目的基因在导入受体细胞前需要与运载体结合，目前经常使用的运载体有：________________、_________________和__________________。
K1MyvyykWC<4）检测该目的基因是否表达的方法是_______________________________________。
K1MyvyykWC2、干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.5μg，所以价格昂贵。
现在美国加利福尼亚州的基因公司用如下图的方式生产干扰素。
试分析原理和优点。
K1MyvyykWC<1）从人的淋巴细胞中获取出干扰素基因，一般可用_______的方法，此基因在基因工程中称为。
K1MyvyykWC<2）此基因与细菌的质粒相结合要依靠，其作用部位是磷酸二酯键，然后将目的基因移植到酵母菌体内，酵母菌在基因工程中叫。
K1MyvyykWC<3）科学家在培养转基因植物时，常用中的质粒做运载体。
<4）细菌质粒能与干扰素基因能够拼接其原因是____________________________________K1MyvyykWC___________________________________________________________ __________。
人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素，说明了_________________。
K1MyvyykWC3、下图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因>及形成转基因抗虫植物的图解。