蛋白質(zhì)工程的崛起導(dǎo)學(xué)案

1、蛋白質(zhì)工程的崛起（導(dǎo)學(xué)案）學(xué)科：高二生物 課型：新授課 課時(shí)：1課時(shí) 編寫時(shí)間：201338編寫人： 審核人： 班級(jí)： 姓名： 【導(dǎo)案】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。2、簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的基本原理及基本途徑。3、嘗試運(yùn)用逆向思維分析和解決問題。【使用說明】掌握蛋白質(zhì)工程的原理、基本流程依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，仔細(xì)閱讀教材，用紅筆標(biāo)注重點(diǎn)和疑難點(diǎn)在導(dǎo)學(xué)案引導(dǎo)下進(jìn)一步理解教材，完成預(yù)習(xí)學(xué)案 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)】1、學(xué)習(xí)重點(diǎn) （1）為什么要開展蛋白質(zhì)工程的研究？ （2）蛋白質(zhì)工程的原理2、學(xué)習(xí)難點(diǎn) 蛋白質(zhì)工程的原理【預(yù)習(xí)案】一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：1.基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一處生

2、物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)的 ，從而產(chǎn)生新性狀。2.基因工程的不足：在原則上只能生產(chǎn) 的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要，我們可適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行改變。例如可將干擾素分子上的一個(gè) 變成 ，使其長(zhǎng)時(shí)間保存；將玉米中天冬氨酸激酶的第352位 的變成 ，將二氫吡啶二羧酸合成酶中104位的 變成 ，就可提高游離賴氨酸的含量。3. 蛋白質(zhì)工程目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的 。二、蛋白質(zhì)工程的基本原理1.目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì) 的特定需求，對(duì) 進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。由于基因決定蛋白質(zhì)，因此要對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終還必須通過 來完成。根據(jù)人們對(duì) 功能的特定

3、需求，對(duì) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。2. 原理：基因改造。3. 天然蛋白質(zhì)的合成過程：過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有 序列找到對(duì)應(yīng)的 序列(基因)。總結(jié)：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的 及其 作為基礎(chǔ)，通過 或 ，對(duì) 進(jìn)行改造，或 ，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。也就是說，蛋白質(zhì)工程是在 的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景1. 前景誘人。例如：科學(xué)家通過對(duì) 的改造，已使其成為速效型藥品；用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有 、 和 的特點(diǎn)，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。2. 難度很大。主要是目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)的蛋白質(zhì)的 的了解還很不夠。【探

4、究案】1.基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較 比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作對(duì)象基因基因操作水平DNA分子水平DNA分子水平區(qū)別基本過程獲取 構(gòu)建 目的基因?qū)?目的基因的 確定蛋白質(zhì)的 蛋白質(zhì)應(yīng)有的 蛋白質(zhì)應(yīng)具備的 蛋白質(zhì)應(yīng)有的 序列應(yīng)有的 序列合成 表達(dá)出蛋白質(zhì)實(shí)質(zhì)定向的改造生物的 ，獲得人類需要的生物類型和生物產(chǎn)品。定向的 人類需要的蛋白質(zhì)結(jié)果生產(chǎn)自然界中的_的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中 的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是以 為基礎(chǔ)的2. 直接決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)的因素有哪些？3.能不能根據(jù)人類需要的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基因，導(dǎo)入適合的細(xì)菌中，讓細(xì)菌生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)食品呢？我的疑惑：_蛋白質(zhì)工程的崛起（練案

5、）學(xué)科：生物 編寫人：熊 娟 審核人：陳良美 編寫時(shí)間：2013.3. 8班級(jí)： 姓名： 評(píng)分：【A 級(jí)】一選擇題1. 蛋白質(zhì)工程中，直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是( )A氨基酸結(jié)構(gòu)B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C肽鏈結(jié)構(gòu)D. 基因結(jié)構(gòu)2. 關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯(cuò)誤的是( )A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)C蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子D蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程3. 科學(xué)家將 干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)人大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第十七位的半胱氨酸，改變成絲氨酸，結(jié)果大大

6、提高了 干擾素的抗病活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為( )A基因工程B蛋白質(zhì)工程 C基因突變D細(xì)胞工程4. 蛋白質(zhì)工程的基本流程是( )蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) DNA合成預(yù)期蛋白質(zhì)功能 據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列AB C D5. 下列各項(xiàng)與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性無關(guān)的（ ）A氨基酸數(shù)目、種類、排列順序 B構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)目C構(gòu)成蛋白質(zhì)的肽鏈的空間結(jié)構(gòu) D氨基酸至少含一個(gè)氨基和一個(gè)羧基6. 棉鈴蟲是一種危害棉花的害蟲。我國科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)一種生活在棉鈴蟲消化道內(nèi)的蘇云金桿菌能分泌一種毒蛋白使棉鈴蟲致死，而這種毒蛋白對(duì)人畜無害。通過基因工程方法，科學(xué)家采用花粉粒通道法將毒蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株

7、并成功表達(dá)，棉鈴蟲食用了這種轉(zhuǎn)基因棉花的植株后就會(huì)造成死亡。花粉粒通道法是指：利用植物花粉萌發(fā)時(shí)形成的花粉管通道將毒蛋白基因送入胚囊，近而導(dǎo)入尚不具備細(xì)胞壁的合子或早期胚體細(xì)胞，借助天然的種胚系統(tǒng)，形成含有目的基因的種胚?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題：（1）下列所示的黏性末端是由_種限制性內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的。（2）利用花粉粒通道法將毒蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞，此過程是基因操作的基本步驟中的第_步，即_。為減少獲得目的基因的盲目性，在獲得真核生物的目的基因時(shí)，應(yīng)盡量采用_的方法。（3）該目的基因在導(dǎo)入受體細(xì)胞前需要與運(yùn)載體結(jié)合，目前經(jīng)常使用的運(yùn)載體有：_、_和_。（4）檢測(cè)該目的基因是否表達(dá)的最簡(jiǎn)便方法是_【B級(jí)

8、】1蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別是( ) A基因工程需要對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作，蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)行操作 B基因工程合成的蛋白質(zhì)是天然的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以不是天然存在的蛋白質(zhì)。 C基因工程是分子水平的操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平 D基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程2以下蛋白質(zhì)工程中目前已成功的是( ) A對(duì)胰島素進(jìn)行改造，生產(chǎn)速效型藥品B蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面 C生產(chǎn)體外耐儲(chǔ)存的干擾素 D用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)高產(chǎn)賴氨酸玉米3 豬的胰島素用于降低人體的血糖濃度效果不明顯，原因是豬胰島素分子中有一個(gè)氨基酸與人不同。為了使豬胰島素用于臨床治療糖尿病，用蛋白質(zhì)工程的蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的最佳方案是（ ）

9、A. 對(duì)豬胰島素進(jìn)行一個(gè)不同氨基酸的替換B. 將豬的胰島素和人的胰島素進(jìn)行拼接組成新的胰島素C. 將豬和人的胰島素混合在一起治療糖尿病D. 根據(jù)人的胰島素設(shè)計(jì)制造一種全新的胰島素4. 人們發(fā)現(xiàn)蛛絲蛋白比蠶絲蛋白更細(xì)，但是強(qiáng)度卻更大，于是有人試圖通過破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推出其基因結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)對(duì)蠶絲蛋白基因的修改，從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅(jiān)韌的絲，此過程的名稱和依據(jù)的原理分別是（ ）A. 基因突變；DNARNA蛋白質(zhì)B. 基因工程：RNARNA蛋白C. 基因工程：RNARNA蛋白質(zhì)質(zhì)D. 蛋白質(zhì)工程：蛋白質(zhì)RNADNARNA蛋白質(zhì)5. 運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)

10、質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長(zhǎng)過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對(duì)菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是（ ）A. Bt基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)B. Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì)C. 轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因D. 轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機(jī)物6. 人類正常血紅蛋白（HbA）鏈第63位氨基酸是組氨酸，其密碼子為CAU或CAC，當(dāng)鏈第63位組氨酸被酪氨酸（UAU或UAC）替代后，出現(xiàn)異常血紅蛋白質(zhì)（HbM），導(dǎo)致一種貧血癥，鏈第63位組氨酸被精氨酸（CGU或CGC）所替

11、代而產(chǎn)生的異常血紅蛋白（HbZ）將引起另一種貧血癥。（1）寫出正常血紅蛋白基因中，決定鏈第63位組氨酸密碼子的堿基組成。（2）在決定鏈第63 位組氨酸密碼子的DNA三個(gè)堿基對(duì)中，任何一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生變化都將產(chǎn)生異常的血紅蛋白嗎？為什么？（3）若將正常的基因片段導(dǎo)入貧血癥患者骨髓造血干細(xì)胞，則可以達(dá)到治療目的，請(qǐng)問：此操作屬于蛋白質(zhì)工程嗎？為什么？【C級(jí)】 2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了三位在研究綠色熒光蛋白（GFP）方面做出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。綠色熒光蛋白能在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部的移動(dòng)情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。下圖為我國首例綠色熒光蛋白（GFP）轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖，據(jù)圖回答：（1）圖中通過過程、形成重組質(zhì)粒，需要限制性內(nèi)切酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個(gè)切點(diǎn),在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)。 請(qǐng)畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。過程需要在酶的作用下完成，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來，理由是：。（2）過程將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細(xì)胞時(shí)，采用最多也最有效的方法是。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是。（3）如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達(dá)的基因一起構(gòu)建到載體上，