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1、1.4蛋白质工程的崛起目标导航1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.结合教材图129，简述蛋白质工程的基本原理及蛋白质工程的发展和前景。 1 预习导学 挑战自我，点点落实 2 课堂讲义 重点难点，个个击破3 对点练习 即时训练，体验成功 预习导学 挑战自我，点点落实一、 蛋白质工程及其原理(阅读P2627)1.蛋白质工程的崛起(1)基因工程的优势与不足优势：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 。这是基因工程的实质。不足：原则上基因工程只能生产自然界中已存在的 。蛋白质 新性状 蛋白质 (2)天然蛋白质的特点天然蛋白质是生物在 中形成的，它们的 符合
2、的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。(3)蛋白质工程的提出1983年，美国某基因公司的一名科学家提出了“ ”这一名词，随即被广泛地接受和采用。长期进化过程 结构和功能 特定物种生存 蛋白质工程 2.蛋白质工程的原理概念 基础 蛋白质分子的 及其与 的关系手段 通过 或 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质目的 获得 的蛋白质原理 由预期的蛋白质功能找到相对应的结构规律 生物功能基因修饰 基因合成满足人类生产和生活需求 脱氧核苷酸序列(基因) 二、蛋白质工程的进展和前景(阅读P28)1.科学家通过对 的改造，已使其成为速效型药品。2.生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于
3、微电子方面，用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有的特点。胰岛素 体积小、耗电少和效率高 预习诊断判断正误：(1)基因工程能生产自然界中不存在的蛋白质。()(2)蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。()(3)蛋白质工程直接操作的对象是蛋白质。()(4)蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相应的脱氧核苷酸序列。() (5)蛋白质工程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。()(6)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。() 一、蛋白质工程及其
4、原理课堂讲义 重点难点，个个击破1.蛋白质工程的崛起(1)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，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。(2)蛋白质工程的目的：生产符合人们生产与生活需要并非自然界已存在的蛋白质。 2.蛋白质工程的流程图 思维激活1.蛋白质工程中直接进行操作的对象是什么？是否为蛋白质分子自身？答案蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，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生活的需求。因此，归根到底要对基因进行改造。 2.为什么说蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代
5、基因工程？答案 因为蛋白质的合成由基因控制，所以说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。3.判断蛋白质工程方法的关键是什么？答案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。 4.假如某科学家设计出某种蛋白质的空间结构，你能否设计出利用大肠杆菌生产该蛋白质的流程？答案蛋白质的空间结构 氨基酸序列 合成目的基因 构建基因表达载体 导入大肠杆菌 产生相应蛋白质。 应用示例1.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_；代表中心法则内容的是_。(填写数字) (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：_；_
6、；_；_；_。(3)蛋白质工程的目的是_，通过_实现。 问题导析 (1)天然蛋白质合成的过程是按照 进行的。(2)蛋白质工程的基本途径与上述过程 ，即从 功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的 找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)。中心法则相反 预期的蛋白质氨基酸序列 答案(1)(2)转录翻译折叠分子设计DNA合成(3)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基因合成或改造(4)相反 一题多变 判断正误：(1)对蛋白质直接改造成功，也可遗传。()(2)改造了基因即对蛋白质进行了改造。()(3)蛋白质工程的实质是改造氨基酸。()(4)蛋白质工程的原理是中心法则。() 二、蛋白质
7、工程与基因工程比较比较项目 基因工程 蛋白质工程操作环境(场所) 生物体外 生物体外操作核心 基因 基因操作起点 目的基因 预期的蛋白质功能基本过程 剪切 拼接导入 表达 确定蛋白质功能 应有的高级结构 应具备的折叠状态 应有氨基酸序列 应有的碱基序列 改造的蛋白质 实质 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) 定向改造或生产人类所需的蛋白质结果 生产自然界已存在的蛋白质 可以创造出自然界不存在的蛋白质 思维激活科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品，阅读教材，结合资料完成下述分析。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
8、(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。(2)通过人工合成DNA形成的新基因应与 结合后转移到中才能得到准确表达。(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有 、 和发酵工程。蛋白质的预期功能载体 大肠杆菌等受体细胞 蛋白质工程 基因工程 (4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是 。根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列，推测出其基因中脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因 应用示例2.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基因工程合成自然界已存在的蛋白
9、质，蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质C基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)的操作D基因工程完全不同于蛋白质工程 问题导析 (1)蛋白质工程是直接对相应的 进行修饰加工甚至人工进行 合成，从而对现有 进行改造，或制造一种新的 ，以满足人类的生产和生活的需求。(2)基因工程只是将 导入另一生物体内，并使之表达出人类所需的性状，或者获取所需的产品。(3)基因工程在原则上只能生产自然界中 的蛋白质。答案B 基因 外源基因 已存在蛋白质 基因蛋白质 一题多变 (1)蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别。()(2)基因工程是蛋白质工程的关键技术。
10、()(3)通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然蛋白质。()(4)利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中直接得到人的胰岛素。() 课堂小结 蛋白质的结构DNA和蛋白质分子式 蛋白质的结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 对点练习 1.蛋白质工程的基本流程正确的是()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A B C D 解析蛋白质工程是根据人们的需要首先要预期相应功能，然后对其空间结构进行设计，目前这一步是科学家们仍未完全掌握的，根据相应的氨基酸推导出基因中的碱基序列，再利用人工合成法合成相应的目的基因。答案C 2.蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A蛋白
11、质工程能生产人类需要的基因产物B蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程 解析蛋白质工程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，以满足人类的生产和生活的需求，是延伸出来的第二代基因工程。答案B 3.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用蛋白质工程生产血红蛋白解析A已经实现，B、C、D三项目前尚未实现，只是蛋白质工程的发展前景，有待于进一步研究和设计。A 4.2008年诺
12、贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面作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。GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程： 请根据上述材料回答下列问题：(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、标记基因、_和_。图中过程常用的方法是_。(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒性作用，因此GFP基因可以作为基因表达载体上的_。GFP基因 终止子显微注射技术标记基因 (3)目前科学家们通过_工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造GFP基因？_。蛋白质改造GFP基因(绿色荧光蛋白基因)
2015-2016学年高中生物专题一基因工程1.4蛋白质工程的崛起课件新人教版选修
