學(xué)習(xí)目標目標嘗試通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)，根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計改造某一蛋白質(zhì)的設(shè)計流程。（科學(xué)思維）說明基因的堿基排列順序—蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)—蛋白質(zhì)功能的關(guān)系。（生命觀念）嘗試運用逆向思維分析和解決問題。（社會責(zé)任）基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用1.轉(zhuǎn)基因抗蟲植物2.轉(zhuǎn)基因抗病植物3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物4.改良植物的品質(zhì)5.提高動物的生長速率6.改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用1.對微生物或動植物的細胞進行基因改造，使它們能夠生產(chǎn)藥物。2.利用基因工程技術(shù)，可以讓哺乳動物批量生產(chǎn)藥物,如乳腺生物反應(yīng)器。3.用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體等。溫故知新構(gòu)建基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸、維生素 情景視頻一:人類蛋白質(zhì)組計劃（視頻）情景視頻二:從社會中來 右圖是用發(fā)出不同顏色熒光的細菌“畫"的美妙圖案。這些細菌能夠發(fā)出熒光，是因為在它們的體內(nèi)導(dǎo)入了熒光蛋白的基因。最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學(xué)家通過改造它，獲得了黃色熒光蛋白等。這些熒光蛋白在細胞內(nèi)生命活動的檢測、腫瘤的示蹤研究等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。 用細菌“畫畫”（視頻）問題1: 科學(xué)家利用了什么技術(shù)讓細菌能發(fā)出綠色熒光？基因工程技術(shù)使細菌表達了熒光蛋白。問題2: 科學(xué)家是怎樣對蛋白質(zhì)分子進行設(shè)計和改造讓細菌能發(fā)出黃色熒光？情景視頻一:從社會中來 右圖是用發(fā)出不同顏色熒光的細菌“畫"的美妙圖案。這些細菌能夠發(fā)出熒光，是因為在它們的體內(nèi)導(dǎo)入了熒光蛋白的基因。最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白是綠色熒光蛋白，科學(xué)家通過改造它，獲得了黃色熒光蛋白等。這些熒光蛋白在細胞內(nèi)生命活動的檢測、腫瘤的示蹤研究等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。 用細菌“畫畫”（視頻） 科學(xué)家解析了多管水母綠色熒光蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，并利用計算機進行輔助設(shè)計，在此基礎(chǔ)上再采用定點突變的技術(shù)將綠色熒光蛋白發(fā)光基團正下方的第203位的蘇氨酸替換為酪氨酸，從而獲得了一種新的綠色熒光蛋白的衍生物——黃色熒光蛋白。問題2: 科學(xué)家是怎樣對蛋白質(zhì)分子進行設(shè)計和改造讓細菌能發(fā)出黃色熒光？問題3: 這種對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造的技術(shù)與基因工程技術(shù)一樣嗎？一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由（一）基因工程的實質(zhì)和不足：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進而表現(xiàn)出新性狀。問題4: 什么是蛋白質(zhì)工程呢？一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由（二）蛋白質(zhì)工程概念：以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求?；A(chǔ) 操作方法及對象結(jié)果目的蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，是涉及多學(xué)科的綜合科技工程。1.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，錯誤的是(　　) A.分析蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)工程的研究內(nèi)容之一 B.蛋白質(zhì)工程只能生產(chǎn)自然界中已經(jīng)存在的蛋白質(zhì) C.蛋白質(zhì)工程崛起的原因是天然蛋白質(zhì)不能夠完全滿足人類生產(chǎn)、生活的需要 D.蛋白質(zhì)工程可以制造一種新的蛋白質(zhì)，也可以對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造 　實戰(zhàn)訓(xùn)練　賴氨酸合成達到一定濃度兩種酶的活性352位的蘇氨酸變成異亮氨酸二氫吡啶二羧酸合成酶天冬氨酸激酶+104位的天冬酰胺變成異亮氨酸賴氨酸含量提高5倍提高2倍一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由（三）實例：對天然酶的改造問題5: 蛋白質(zhì)工程是怎樣進行的呢？溫故天然蛋白質(zhì)合成的過程。構(gòu)建出蛋白質(zhì)工程的基本思路。為什么蛋白質(zhì)工程改造基因而不是直接改造蛋白質(zhì)？蛋白質(zhì)工程的目標、實質(zhì)、結(jié)果。2341合作探究一：請同學(xué)們自主閱讀教材P94，小組合作思考討論完成問題。 二、蛋白質(zhì)工程的基本原理如何辨別一個操作是基因工程還是蛋白質(zhì)工程？二、蛋白質(zhì)工程的基本原理根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造。通過改造或合成基因，來定向改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)。生產(chǎn)出自然界沒有的蛋白質(zhì)。問題5:為什么蛋白質(zhì)工程改造基因而不是直接改造蛋白質(zhì)？ ①蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，直接改造難度大；②蛋白質(zhì)是由基因編碼的，改造了基因可以間接改造蛋白質(zhì)；③基因可以遺傳，蛋白質(zhì)無法遺傳；（一）實質(zhì)、目標和結(jié)果：二、蛋白質(zhì)工程的基本原理（二）天然蛋白質(zhì)合成過程：基因mRNA具有特定氨基酸序列的多肽鏈具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能按照中心法則進行二、蛋白質(zhì)工程的基本原理（三）蛋白質(zhì)工程的基本設(shè)計思路：①預(yù)期的蛋白質(zhì)功能②設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)③推測應(yīng)有的氨基酸序列④找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因⑤獲得所需蛋白質(zhì)預(yù)期功能生物功能設(shè)計推測改造或合成行使折疊轉(zhuǎn)錄翻譯逆中心法則，與天然蛋白質(zhì)合成的過程相反蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用思考.討論二、蛋白質(zhì)工程的基本原理某多肽鏈的一段氨基酸序列是：問題6: 怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。查密碼子表得知：推知mRNA序列為：丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、賴氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C）共 種可能序列32蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用思考.討論二、蛋白質(zhì)工程的基本原理查密碼子表得知：推知mRNA序列為：丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、賴氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC）。GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C）共 種可能序列32脫氧核苷酸序列GCT(或C或A或G)TGG AAA(或G)GAA（或G） TTT(或C)CGA(或G或T或C) ACC TTT(或C)CTT（或C） AAA(或G)共 種可能序列32蛋白質(zhì)工程基本思路的應(yīng)用思考.討論二、蛋白質(zhì)工程的基本原理某多肽鏈的一段氨基酸序列是：問題7: 確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因？ 確定目的基因的堿基序列后，可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法獲取。根據(jù)改造蛋白質(zhì)的部位的多少，對蛋白質(zhì)的改造可分為三類：預(yù)期蛋白質(zhì)功能目的基因預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測氨基酸序列→推測脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達出蛋白質(zhì)獲取目的基因→構(gòu)建基因表達載體→導(dǎo)入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定通過改造相應(yīng)的基因達到對蛋白質(zhì)進行改造的目的基因重組可以創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)①主要集中在對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，②對創(chuàng)造新的蛋白質(zhì)還有許多技術(shù)難題未突破，因為蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，人們對此知之甚少①已被廣泛應(yīng)用，如轉(zhuǎn)基因植物、動物、藥品生產(chǎn)等已商業(yè)化①蛋白質(zhì)工程獲得目的基因后，需要通過基因工程獲得預(yù)期蛋白質(zhì)②蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程三、蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較是否合成新的基因蛋白質(zhì)工程是否對原有基因進行改造蛋白質(zhì)工程基因工程看蛋白質(zhì)看基因是否為天然蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程基因工程三、蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較問題8: 如何確定一個操作過程是基因工程技術(shù)還是蛋白質(zhì)工程技術(shù)？2.蛋白質(zhì)工程的基本操作程序正確的是（ ）①設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) ②找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸的序列③推測應(yīng)有的氨基酸的序列 ④蛋白質(zhì)的預(yù)期功能 A．①→②→③→④ B．④→③→②→① C．④→①→③→② D．②→③→①→④ 　實戰(zhàn)訓(xùn)練　3.科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸的含量，計劃將天冬氨酸激酶中第352位的蘇氨酸變?yōu)楫惲涟彼?，將二氫吡啶二羧酸合成酶中?04位的天冬酰胺變?yōu)楫惲涟彼?。為此，下列操作正確的是(　　) A.直接改造這兩種酶的空間結(jié)構(gòu) B.對指導(dǎo)這兩種酶合成的mRNA進行改造 C.利用誘變育種技術(shù)促使控制這兩種酶合成的基因突變 D.利用基因工程技術(shù)，對控制這兩種酶合成的基因進行改造4.目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等。采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍色熒光蛋白的過程的正確順序是(　　)①推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列　 ②根據(jù)預(yù)期的藍色熒光蛋白的功能設(shè)計其結(jié)構(gòu)　 ③合成藍色熒光蛋白基因　 ④表達出藍色熒光蛋白 A.①②③④ B.②①③④ C.②③①④ D.④②①③ 問題9: 蛋白質(zhì)工程有哪些運用呢？請舉例。合作探究二：請同學(xué)們自主閱讀教材P95，小組合作思考討論總結(jié)蛋白質(zhì)工程可以應(yīng)用于哪些領(lǐng)域，有哪些案例。 四、蛋白質(zhì)工程的運用四、蛋白質(zhì)工程的運用四、蛋白質(zhì)工程的運用（一）醫(yī)藥工業(yè)方面：定點突變1.實例二：研發(fā)速效胰島素類似物天然胰島素易形成二聚體或六聚體預(yù)期結(jié)構(gòu)B28位脯氨酸替換為天冬氨酸或?qū)⑺cB29位的賴氨酸交換位置新胰島素基因mRNA降低胰島素的聚合作用改變B鏈第20～29位氨基酸組成多肽鏈有效抑制胰島素的聚合四、蛋白質(zhì)工程的運用（一）醫(yī)藥工業(yè)方面：定點突變2.實例二：延長干擾素體外保存時間 干擾素是動物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)體，可以用于治療病毒的感染和癌癥，但在體外保存卻相當困難。干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）延長體外保存時間體外-70℃保存半年鼠抗體人抗體嵌合抗體四、蛋白質(zhì)工程的運用（一）醫(yī)藥工業(yè)方面：基因融合3.實例三：降低人對小鼠單抗隆抗體的免疫反應(yīng)四、蛋白質(zhì)工程的運用（二）其他工業(yè)方面的運用：廣泛用于改進酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶 如枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用，常被用于洗滌劑工業(yè)、絲綢工業(yè)等。迄今為止，利用蛋白質(zhì)工程獲得的該酶的突變體已有上百種，從中可能篩選出一些符合工業(yè)化生產(chǎn)需求的突變體，從而提高這種酶的使用價值。（三）農(nóng)業(yè)工業(yè)方面的運用：速效胰島素賴氨酸農(nóng)藥四、蛋白質(zhì)工程的運用(1)面臨的問題：蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級結(jié)構(gòu)，而這種高級結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜。四、蛋白質(zhì)工程的運用(2)前景展望：要設(shè)計出更加符合人類需要的蛋白質(zhì)，還需要不斷地攻堅克難。隨著科技的深入發(fā)展，蛋白質(zhì)工程將會給人類帶來更多的福祉。5.下列有關(guān)基因工程和蛋白質(zhì)工程的敘述，正確的是（ ） A. 通過基因工程產(chǎn)生的蛋白質(zhì)都符合人類需要 B. 通過基因工程能得到自然界中不存在的蛋白質(zhì) C. 蛋白質(zhì)工程通常是對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行直接改造 D. 蛋白質(zhì)工程可以創(chuàng)造新的、自然界中不存在的蛋白質(zhì) 　實戰(zhàn)訓(xùn)練　6.中華鱘是地球上最古老的脊椎動物之一，被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質(zhì)工程改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì)，使其更加適應(yīng)現(xiàn)在的水域環(huán)境，以下說法錯誤的是(　　) A．該工程可以定向改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu) B．改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的 C．改造后的中華鱘和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種 D．改造后的中華鱘的后代不具有改造的蛋白質(zhì)7.蛋白質(zhì)工程是在深入了解蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎(chǔ)上進行的，它最終要達到 的目的是 （ ） A.分析蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu) B.研究蛋白質(zhì)的氨基酸組成 C.獲取編碼蛋白質(zhì)的基因序列信息 D.改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)，滿 足人類的需求8.水蛭素是一種蛋白質(zhì)，可用于預(yù)防和治療血栓。研究人員發(fā)現(xiàn)，用賴氨酸替換水蛭素第 47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。在這 項替換研究中，目前可行的直接操作對象是（ ） A.基因 B.氨基酸　　C.多肽鏈 D.蛋白質(zhì)8.從某海洋動物中獲得一基因，其表達產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1 的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是( ) A. 合成編碼目的肽的DNA 片段 B. 構(gòu)建含目的肽DNA 片段的表達載體 C. 依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽 D. 篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽9. 蛋白質(zhì)工程是在深入了解蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的 基礎(chǔ)上進行的，它最終要達到的目的是 ( ) A.分析蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu) B.研究蛋白質(zhì)的氨基酸組成 C.獲取編碼蛋白質(zhì)的基因序列信息 D.改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)，滿足人類的需求10.T4溶菌酶的穩(wěn)定性大大提高的根本原因是( ) A．控制T4溶菌酶合成的基因的一個位點發(fā)生突變 B．控制T4溶菌酶合成的mRNA上的密碼子發(fā)生變化 C．T4溶菌酶中一個氨基酸發(fā)生了替換 D．T4溶菌酶中的第3位氨基酸由異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?1.下列不屬于蛋白質(zhì)工程成果的是( )A．改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)定性B．生產(chǎn)出鼠—人嵌合抗體C．將t—PA分子中的天門冬酰胺替換為谷氨酰胺D．蛋白質(zhì)酶洗衣粉容易洗掉或除奶漬、血漬12.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，錯誤的是(　　)A.蛋白質(zhì)工程的崛起符合工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要B.蛋白質(zhì)工程可對酶的催化活性、抗氧化性等加以改變C.理論上對關(guān)鍵氨基酸的置換與增刪是進行蛋白質(zhì)工程的唯一方法D.蛋白質(zhì)工程能將人抗體的某些區(qū)段替代鼠單克隆抗體的區(qū)段，降低鼠單克隆抗體誘發(fā)免疫反應(yīng)的強度高中生物 選擇性必修3

英語朗讀寶
相關(guān)資料 更多
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中生物人教版 (2019)選擇性必修3電子課本

第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修3

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部