高中生物 第一章 基因工程 1.3 蛋白质工程导学案苏教版选修3

1、选修三 第一章 基因工程第三节 蛋白质工程【课程标准】简述蛋白质工程。【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。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。【教学过程】【知识回顾】1生物体是如何合成蛋白质的？试用图解的方式来表达其具体过程。 2基因工程的实质是什么？它能否合成自然界中不存在的全新蛋白质，为什么？一、蛋白质工程概述【活动1】阅读教材P35，填写下列内容：1基本概念：蛋白质工程是指通过 等技术了解蛋白质的 ，并借助 、 和 技术改造 ，以定向改造 ，甚至创造 的技术。2一般过程： 先 ，进而 ，在此基础上 ，再利用 技术合成 。【

2、思考讨论】： （1）蛋白质工程直接操作的对象是什么？蛋白质工程突出的特别是什么？ （2）试用流程图的方式概括蛋白质工程的基本操作程序。 【活动2】阅读教材P35-36，思考以下问题：（1）利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，可分为哪几类？试分别说明。（2）何为基因的定点诱变技术？试结合P36“积极思维”的案例进行解读。（3）为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？二者是怎样的关系？它们又有什么区别？【小结】关于蛋白质工程（1）目的：生产符合人们生产、生活需要的并非自然界已存在的蛋白质（2）原理：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）与基因工程的的区别和联系：项目蛋白质工程

3、基因工程区别过程预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质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（基因的异体表达）结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系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。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现【例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【例2】对自然界不存在的蛋白质进行合成，应

4、首先设计 （ ） A基因的结构 BmRNA纳构 C氨基酸序列 D蛋白质结构【例3】基因工程与蛋白质工程的区别是 ( ) A基因工程需对基因进行分了水平操作，蛋白质工程不不对基因进行操作 B基因工程合成的是天然存存的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质 C基因工程是分了水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平) D 基因工程完全不同于蛋白质工程二、蛋白质工程的应用【活动3】浏览教材P37-39，认识蛋白质工程在各个领域的具体应用，填空： （1）在化学工业领域：可通过改良酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性，以及较强的 能力。如将酶肽链中的 转变成其他氨基酸，可有效提高酶的热稳定性；此

5、外，在蛋白分子中引 也可以显著提高酶的热稳定性。 （2）在生物制药领域：将干扰素分子上的一个 改成 ，可大大处延长其体外保存时间；将胰岛素B链第28位、29位氨基酸依次改成赖氨酸和脯氨酸，可获得 ，可避免 ，以保证 。对天然抗体进行改造，生产出的 既能 ，又能避免 。通过改造纤维蛋白溶解酶激活因子（t-PA），将其分子中的 替换成 后，可使之在血液循环中的停留时间大大延长。 （3）在农业生产领域： 将玉米中催化赖氨酸合成有关的酶天冬氨酸激酶分子中的第352位的 替换成 ，可使玉米叶片和种子中的赖氨酸含量增加。 【例4】科学家将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

6、变成丝氨酸，结果大大提高-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【评价反馈】（ ）1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（ ）2、蛋白质工程的基本流程是 蛋白质分子结构设计 DNA合成 预期蛋白质功能 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列ABCD（ ）3、当前医学上，第二代生物技术药物正

7、逐渐取代第一代多肽蛋白质类替代治疗剂。则第一代药物与第二代重组药物分别是 A都与天然产物完全相同 B都与天然产物不相同 C第一代药物与天然产物相同、第二代重组药物与天然产物不同D第一代药物与天然产物不同，第二代重组药物与天然产物相同（ ）4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的改造 D蛋白质工程只能生产天然的蛋白质（ ）5蛋白质工程的基本途径是A中心法则的简单逆转 B确定目的基因的碱基序列后，通过人工合成的方法或从基因库中获取再通过改造目的基因，实现合成新的符合人类需求的蛋白质C只是依据中心法则逆推，其过程不

8、需要中心法则D只是对蛋白质分子结构进行分子设计和改造选修三 第一章 基因工程第三节 蛋白质工程【课程标准】简述蛋白质工程。【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。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。【教学过程】【知识回顾】1生物体是如何合成蛋白质的？试用图解的方式来表达其具体过程。 2基因工程的实质是什么？它能否合成自然界中不存在的全新蛋白质，为什么？一、蛋白质工程概述【活动1】阅读教材P35，填写下列内容：1基本概念：蛋白质工程是指通过 等技术了解蛋白质的 ，并借助 、 和 技术改造 ，以定向改造 ，甚至创造 的技术。2一般过程：

9、 先 ，进而 ，在此基础上 ，再利用 技术合成 。【思考讨论】： （1）蛋白质工程直接操作的对象是什么？蛋白质工程突出的特别是什么？问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？探究：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。 （2）试用流程图的方式概括蛋白质工程的基本操作程序。问题蛋白质工

10、程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？探究：基因工程是遵循中心法则，从DNAmRNA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）为什么说蛋白质工程是第二代基因工程？二者是怎样的关系？它们又有什么区别？蛋白质工程与基因工程简单地讲，蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活力的作用机制之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至于创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质

11、工程在诞生之日起就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步根据分子设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编码的蛋白质的改造，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的，具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程自然选择而来的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了的进化过程，期望能更快、更有效地为人类服务。【活动2】阅读教材P35-36，思考以下问题：（1）利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，可分为哪几类？试分别说明。（2）何

12、为基因的定点诱变技术？试结合P36“积极思维”的案例进行解读。【小结】关于蛋白质工程（1）目的：生产符合人们生产、生活需要的并非自然界已存在的蛋白质（2）原理：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）与基因工程的的区别和联系：项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质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（基因的异体表达）结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工

13、程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现【例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【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】D【例2】对自然界不存在的蛋白质进行合成，应首先设计 （ ） A基因的结构 BmRNA纳构 C氨基酸序列 D蛋白质结构 解析：实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结

14、构与功能的关系，首先要设计蛋白质，然后再根据基因工程的方法对蛋白质进行改造。 答案：D【例3】基因工程与蛋白质工程的区别是 ( ) A基因工程需对基因进行分了水平操作，蛋白质工程不不对基因进行操作 B基因工程合成的是天然存存的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质 C基因工程是分了水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平) D 基因工程完全不同于蛋白质工程 解析：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是从分子水平对蛋白质进行改造设计，直接对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而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生产和生活需求，而基因工程只

15、是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状，或者获取所需的产品。因此，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 答案：B二、蛋白质工程的应用【活动3】浏览教材P37-39，认识蛋白质工程在各个领域的具体应用，填空： （1）在化学工业领域：可通过改良酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性，以及较强的 能力。如将酶肽链中的 转变成其他氨基酸，可有效提高酶的热稳定性；此外，在蛋白分子中引 也可以显著提高酶的热稳定性。 （2）在生物制药领域：将干扰素分子上的一个 改成 ，可大大处延长其体外保存时间；将胰岛素B链第28位、29位氨基酸依次改成赖氨酸和脯氨酸，可获得 ，可避免 ，以保证

16、 。对天然抗体进行改造，生产出的 既能 ，又能避免 。通过改造纤维蛋白溶解酶激活因子（t-PA），将其分子中的 替换成 后，可使之在血液循环中的停留时间大大延长。 （3）在农业生产领域： 将玉米中催化赖氨酸合成有关的酶天冬氨酸激酶分子中的第352位的 替换成 ，可使玉米叶片和种子中的赖氨酸含量增加。 【例4】科学家将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-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【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

17、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。本题中合成的干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。【答案】B【评价反馈】1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2、蛋白质工程的基本流程是 蛋白质分子结构设计 DNA合成 预期蛋白质功能 据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列ABCD3、当前医学上，第二代生物技术药物正逐渐取代第一代多肽蛋白质类替代治疗剂。则第一