1、蛋白质工程的崛起（导学案）学科：高二生物 课型：新授课 课时：1课时 编写时间：201338编写人： 审核人： 班级： 姓名： 【导案】【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及基本途径。3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。【使用说明】掌握蛋白质工程的原理、基本流程依据学习目标，仔细阅读教材，用红笔标注重点和疑难点在导学案引导下进一步理解教材，完成预习学案 【学习重点和难点】1、学习重点 （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、学习难点 蛋白质工程的原理【预习案】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
2、物体内，后者产生它本不能产的 ，从而产生新性状。2.基因工程的不足：在原则上只能生产 的蛋白质，这些蛋白质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，我们可适当对其进行改变。例如可将干扰素分子上的一个 变成 ，使其长时间保存；将玉米中天冬氨酸激酶的第352位 的变成 ，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的 变成 ，就可提高游离赖氨酸的含量。3. 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、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对 的特定需求，对 进行分子设计。由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过 来完成。根据人们对 功能的特定
3、需求，对 结构进行分析设计。2. 原理：基因改造。3. 天然蛋白质的合成过程：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)。总结：蛋白质工程是指以蛋白质分子的 及其 作为基础，通过 或 ，对 进行改造，或 ，以满足人类的生产和生活的需求。也就是说，蛋白质工程是在 的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。三、蛋白质工程的进展和前景1. 前景诱人。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。2. 难度很大。主要是目前科学家对大多数的蛋白质的 的了解还很不够。【探
4、究案】1.基因工程和蛋白质工程的比较 比较项目基因工程蛋白质工程操作对象基因基因操作水平DNA分子水平DNA分子水平区别基本过程获取 构建 目的基因导入 目的基因的 确定蛋白质的 蛋白质应有的 蛋白质应具备的 蛋白质应有的 序列应有的 序列合成 表达出蛋白质实质定向的改造生物的 ，获得人类需要的生物类型和生物产品。定向的 人类需要的蛋白质结果生产自然界中的_的蛋白质生产自然界中 的蛋白质联系蛋白质工程是以 为基础的2. 直接决定蛋白质的结构的因素有哪些？3.能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入适合的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？我的疑惑：_蛋白质工程的崛起（练案
5、）学科：生物 编写人：熊 娟 审核人：陈良美 编写时间：2013.3. 8班级： 姓名： 评分：【A 级】一选择题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2. 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3. 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
6、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( )A基因工程B蛋白质工程 C基因突变D细胞工程4. 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AB C D5. 下列各项与蛋白质结构多样性无关的（ ）A氨基酸数目、种类、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6. 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
7、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。回答下列相关问题：（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。（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_。（4）检测该目的基因是否表达的最简便方法是_【B级
8、】1蛋白质工程与基因工程的区别是( ) A基因工程需要对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作 B基因工程合成的蛋白质是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质。 C基因工程是分子水平的操作，蛋白质工程是细胞水平 D基因工程完全不同于蛋白质工程2以下蛋白质工程中目前已成功的是( ) A对胰岛素进行改造，生产速效型药品B蛋白质工程应用于微电子方面 C生产体外耐储存的干扰素 D用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米3 猪的胰岛素用于降低人体的血糖浓度效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗糖尿病，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是（ ）
9、A. 对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换B. 将猪的胰岛素和人的胰岛素进行拼接组成新的胰岛素C. 将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病D. 根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素4. 人们发现蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细，但是强度却更大，于是有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝，此过程的名称和依据的原理分别是（ ）A. 基因突变；DNARNA蛋白质B. 基因工程：RNARNA蛋白C. 基因工程：RNARNA蛋白质质D. 蛋白质工程：蛋白质RNADNARNA蛋白质5. 运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优
10、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（ ）A. Bt基因的化学成分是蛋白质B. Bt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Bt基因D. 转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物6. 人类正常血红蛋白（HbA）链第63位氨基酸是组氨酸，其密码子为CAU或CAC，当链第63位组氨酸被酪氨酸（UAU或UAC）替代后，出现异常血红蛋白质（HbM），导致一种贫血症，链第63位组氨酸被精氨酸（CGU或CGC）所替
11、代而产生的异常血红蛋白（HbZ）将引起另一种贫血症。（1）写出正常血红蛋白基因中，决定链第63位组氨酸密码子的碱基组成。（2）在决定链第63 位组氨酸密码子的DNA三个碱基对中，任何一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗？为什么？（3）若将正常的基因片段导入贫血症患者骨髓造血干细胞，则可以达到治疗目的，请问：此操作属于蛋白质工程吗？为什么？【C级】 2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白（GFP）方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。下图为我国首例绿色荧光蛋白（
12、GFP）转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答：（1）图中通过过程、形成重组质粒，需要限制性内切酶切取目的基因、切割质粒。限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点,在目的基因的两侧各有1个酶的切点。 请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。过程需要在酶的作用下完成，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来，理由是：。（2）过程将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多也最有效的方法是。将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是。（3）如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因，其作用是。获得的转基因克隆猪，可以解决的医学难题是，可以避免。（4）目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白，黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：（用数字表示）。 推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列蓝色荧光蛋白基因的修饰（合成）表达出蓝色荧光蛋白。
