高二生物选修三导学案蛋白质工程
人教版高中生物选修3 1.4《蛋白质工程的崛起》导学案
1.4 蛋白质工程的崛起【学习目标】1.通过小组讨论，资料分析，能够理解蛋白质工程与基因工程的关系。
2.通过师生交流、阅读文本，能够描述蛋白质工程的基本原理。
3.通过观察图像、查阅资料，能够举例阐述蛋白质工程的应用和发展。
【学习重点】简述蛋白质工程的原理【基础回扣】1.①写出氨基酸分子的结构通式。
氨基酸之间的结合方式：缩合是指一个氨基酸的_________ 和另一个氨基酸的_______ 脱掉一个_______ 形成化合物的反应，用结构式表示两个氨基酸缩合的过程：氨基酸分子结构通式二肽的形成过程②m个氨基酸分子形成一个由1条肽链组成的蛋白质时，脱去的水分子数____ ，形成的肽键数______________ ，相对分子质量减少______________。
m个氨基酸分子形成一个由n条肽链组成的蛋白质时，脱去的水分子数_______，形成的肽键数_____________ ，相对分子质量减少_________________。
m个氨基酸分子形成一个环肽，脱去的水分子数___________ ，形成的肽键数____________ ，相对分子质量减少______________。
③蛋白质是由______________经盘曲折叠而形成，是具有一定____________ 的有机化合物。
合成分泌蛋白需要的细胞器、、、。
④蛋白质分子的结构多样性的原因：_______________，__________________，________________，_______ ______。
2、中心法则【导学诱思】一、蛋白质工程指的是根据蛋白质的分子与之间的关系，通过或，对现有蛋白质进行改造或者制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。
1、目的：实现对天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。
基因工程的优势（即实质）：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，进而表现出。
人教版高二生物选修三1.4蛋白质工程导学案
1．4 蛋白质工程（1课时）编定人：张宏艳审定人：金晓媛班念博学习目标：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。
学习重点：（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？（2）蛋白质工程的原理学习难点：蛋白质工程的原理课前预习案一、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物体内，后者产生它本不能产的，从而产生新性状。
2．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。
例1、科学家将β—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，结果大大提高了β—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．细胞工程二．蛋白质工程基本原理1．目标：根据人们对功能的特定需求，对结构进行分析设计。
2．原理：基因改造。
3．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)。
例2、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、基因结构三、蛋白质工程的进展和前景例如：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。
课堂巩固：一、选择题：1．在遗传研究中，常用信使RNA进行基因的克隆（即形成许多完全相同的DNA），这种快速克隆基因的步骤依次是（）①DNA复制②转录③逆转录④翻译A、③②①B、③①C、②①④D、③①④2、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3、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）A、单倍体育种B、杂交育种C、基因工程育种D、多倍体育种4、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5、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。
苏教版高中生物选修3《蛋白质工程》导学案
第三节蛋白质工程学习目标 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。
3.举例说出蛋白质工程的应用和发展。
一、蛋白质工程崛起的缘由生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。
二、蛋白质工程的概念与原理1.概念：又被称为，即___________________________________ _______________________。
2.蛋白质工程的基本原理：天然蛋白质合成的过程都是按照中心法则进行的：即基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能。
蛋白质工程却与之相反，它的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质→推测应有的序列→找到相对应的序列（基因）→具有预期功能的蛋白质（如图所示）。
思考：蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？蛋白质工程基因工程实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果合成自然界的蛋白质只能生产自然界的蛋白质联系蛋白质工程是在基础上，延伸出的第代基因工程三、蛋白质工程的进展和前景1.蛋白质工程可通过改造，有目的地提高酶的热稳定性。
2.合成抗体。
3.改变蛋白质的活性。
思考：蛋白质工程是一项非常成熟的技术吗？四、基础检测1.蛋白质工程的目标是根据对蛋白质的特定需求，对蛋白质进行分子设计，根据便可以改造天然蛋白质。
2.蛋白质工程的实质是（）A.改变氨基酸结构B.改造蛋白质结构C.改变肽链结构D.改造基因结构3.基因工程的实质是（）A.基因重组B.基因突变C.产生新的蛋白质D.产生新的基因4.干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是（）A.光氨酸B.精氨酸C.谷氨酸D.半胱氨酸5.蛋白质工程制造的蛋白质是（）A.天然蛋白质B.稀有蛋白质C.自然界中不存在的蛋白质D.血红蛋白质6.蛋白质工程的基础是（）A.基因工程B.细胞工程C.酶工程D.发酵工程7.玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？（）A.天冬氨酸激酶B.二氢吡啶二羧合成酶C.肽酶D.A、B都是8.天然蛋白质合成遵循的法则是（）A.中心法则B.转录C.翻译D.复制9.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的分子结构，使之更加符合人类的需要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.蛋白质工程又称为第二代基因工程10.蛋白质工程的基本操作程序正确是（）①蛋白质分子结构合成②DNA合成③mRNA合成④蛋白质的预期功能⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列A.①→②→③→④→⑤→①B.⑤→④→③→②→①→②C.④→①→⑤→②→③→①D.②→③→⑤→①→②→④11.下列各项与蛋白质结构多样性无关的是（）A.氨基酸的种类、数目、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12.蛋白质工程中直接的操作的对象是（）A.氨基酸的结构B.蛋白质空间结构C.肽链结构D.基因结构13.当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）A.都与天然产物完全相同B.都与天然产物不相同C.基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D.基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同14.关于蛋白质工程说法正确的是（）A.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，所以两者没有区别B.基因工程是蛋白质工程的关键技术C.通过蛋白质工程改造后的蛋白质有的仍然是天然蛋白质D.蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的15.（多选）蛋白质工程是利用基因工程的方法对蛋白质进行改造，下列各项措施中，正确的是（）A.根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质B.在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构区域C.通过基因工程中定点诱变技术，有目的地改造蛋白质分子中某些活性部位的一个或几个氨基酸，以改善蛋白质的性质和功能D.利用化学合成的方法对蛋白质分子的某一氨基酸进行修饰，以改善蛋白质性质和功能16.蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。
选修三导学案14蛋白质工程
［专题一］ 1、4 蛋白质工程的崛起2、简述蛋白质工程的原理。
2、蛋白质工程的原理、结合学习目标及重难点，预习课本内容，划出你认为重要的、不理（15min ） 。
（5-7min ）（3-5min ） （会做的做完，不会做的做标记或留白）（6）天然蛋白质的合成过程：（7）蛋白质工程的基本途径：三、合作探究、总结、升华提升能力展示、点评要求：１、组长组织小组成员在对学、群学的基础上确定，认真研究需要展示的题目。
２、脱稿展示，面向同学，语言简洁准确，声音洪亮。
3、下面同学认真倾听、思考关键内容，做好笔记，有补充或不明白的地方及时，大胆提出。
P 28思考与探究； 第一题答题处：第二题答题处：第三题答题处：）、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D使17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-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β干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。
【答案】B1、蛋白质工程的实质是（）A、改变氨基酸结构B、改造蛋白质结构C、改变肽链结构D、改造基因结构2、基因工程的实质是（）A、基因重组B、基因突变C、产生新的蛋白质D、产生新的基因3、干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是（）A、光氨酸B、精氨酸C、谷氨酸D、半光氨酸4、蛋白质工程制造的蛋白质是（）A、天然蛋白质B、稀有蛋白质C、自然界中不存在的蛋白质D、血红蛋白质5、蛋白质工程的基础是（）A、基因工程B、细胞工程C、酶工程D、发酵工程6、玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？（）A、天冬氨酸激酶B、二氢吡啶二羧合成酶C、肽酶D、A、B都是7、天然蛋白质合成遵循的法则是（）A、中心法则B、转录C、翻译D、复制8、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的分子结构，使之更加符合人类的需要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、蛋白质工程又称为第二代基因工程9、蛋白质工程的基本操作程序正确是（）①蛋白质分子结构合成②DNA合成③mRNA合成④蛋白质的预期功能⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列A、①→②→③→④→⑤→①B、⑤→④→③→②→①→②C、④→①→⑤→②→③→①D、②→③→⑤→①→②→④10、下列各项与蛋白质结构多样性无关的是（）A、氨基酸的种类、数目、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11、蛋白质工程中直接操作的对象是（）A、氨基酸的结构B、蛋白质空间结构C、肽链结构D、基因结构12、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（）A、都与天然产物完全相同B、都与天然产物不相同C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同重难热点归纳1）蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，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，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
高中生物选修三导学案004 蛋白质工程的崛起与应用
合作探究三请用适当文字完成蛋白质工程流程图思考：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的，重点在于对酶的合理充分利用。
据此，请说明酶工程与蛋白质工程两者的关系？三拓展延伸篇1．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进行改造D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质2．科学家将β－干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高了β－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3．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是对热稳定性较差，进入人体后容易失效。
现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是（）A．对此酶中的少数氨基酸替换，以改善其功能B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶C．重新设计与创造一种全新的蛋白酶D．减少此酶在片剂中的含量4．关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是（）A．都是分子水平上的操作B．基因工程就是改造基因的分子结构C．蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构D．基因工程能产生自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能产生自然界根本不存在的蛋白质5．蛋白质工程制造的蛋白质是（）A．天然蛋白质 B．稀有蛋白质C．自然界中不存在的蛋白质 D．肌肉蛋白6．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。
下图示意蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示（）A．转录和翻译 B．翻译和转录 C．复制和转录 D．传递和表达教师根据本课教学目标设置有一定难度的练习。
要求同学们先独学完成，然后小组交流，接着分享成果，大家评价。
选修三专题一《蛋白质工程的崛起》优秀导学案
专题一1.4 蛋白质工程地崛起一、教学目标1.举例说出蛋白质工程崛起地缘由.2.简述蛋白质工程地原理.3.尝试运用逆向思维分析和解决问题.二、教学重点和难点1.教学重点（1）为什么要开展蛋白质工程地研究？（2）蛋白质工程地原理.2.教学难点蛋白质工程地原理.三、教学过程一、蛋白质工程崛起地缘由（P26）引言：要想让一种生物地性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种地办法实现，但要使有生殖隔离地种间生物实现基因交流，就显得力不从心了.基因工程地诞生，为克服这一远缘杂交地障碍问题，带来了新地希望. 于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛地乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白⋯⋯至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中地表达. 但一个新问题出现了，生物产生地天然蛋白质是在长期进化过程中形成地，它地结构、性能不能完全满足人类生产和生活地需要. 举例：P26 干扰素例子、工业用酶地例子b5E2RGbCAP于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到地蛋白质. 这样人们又开始了新一轮地探索，蛋白质工程应运而生了. p1EanqFDPw二、蛋白质工程地原理回顾已学习过中心法则及蛋白质具有复杂地空间结构等知识. 中心法则告诉我们遗传信息地流动方向如图1-4 所示. DXDiTa9E3d图1-4 遗传信息地流动方向那么，既然蛋白质地功能是由DNA决定地，那么要制造出新地蛋白质，就要改造DNA. 所以蛋白质工程地原理应该是中心法则地逆推. （结合课本中插图）RTCrpUDGiT 小结：蛋白质工程地概念（是研究蛋白质地结构及结构与功能地关系，然后人为地设计一个新蛋白质，并按这个设计地蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生新地蛋白质. 或者从蛋白质结构与功能地关系出发，定向地改造天然蛋白质地结构，特别是对功能基因地修饰，也可以制造新型地蛋白质. ）5PCzVD7HxA 思考：蛋白质工程操作程序地基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRN→A 蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有地蛋白质. jLBHrnAILg蛋白质工程是按照以下思路进行地：确定蛋白质地功能→蛋白质应有地高级结构→蛋白质应具备地折叠状态→应有地氨基酸序列→应有地碱基排列，可以创造自然界不存在地蛋白质. xHAQX74J0X 三、蛋白质工程地进展和前景1、蛋白质工程地诞生是有其理论与技术条件地，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术地发展而诞生地，与基因组学、蛋白质组学、生物信息学地发展等因素有关LDAYtRyKfE 2、现状：成功地例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确地空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质地空间结构了解很少. Zzz6ZB2Ltk科学探索之路地漫长、艰辛和永无止境.四、答案和提示（一）思考与探究1. 蛋白质工程是应怎样地需求而崛起地？提示（供教师在教学中参考）：蛋白质工程地崛起主要是工业生产和基础理论研究地需要.而结构生物学对大量蛋白质分子地精确立体结构及其复杂地生物功能地分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图. 分子遗传学地以定点突变为中心地基因操作技术为蛋白质工程提供了手段. dvzfvkwMI1 在已研究过地几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低. 这是因为工业生产中每一步地反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活. 提高蛋白质地稳定性是工业生产中一个非常重要地课题. 一般来说，提高蛋白质地稳定性包括：延长酶地半衰期，提高酶地热稳定性，延长药用蛋白地保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起地活性丧失等. rqyn14ZNXI下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β- 干扰素专一活性和稳定性地例子.干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤地药物. 将人地干扰素地cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生地干扰素地抗病毒活性为106 U/mg ，只相当于天然产品地十分之一，虽然在大肠杆菌中合成地β- 干扰素量很多，但多数是以无活性地二聚体形式存在.为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β -干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17 位、31 位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确地二硫键.研究人员将第17位地半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产地β- 干扰素地抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β- 干扰素地贮存稳定性高很多. EmxvxOtOco在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质地结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题地一种新型地、强有力地手段. 通过对蛋白质工程地研究，可以深入地揭示生命现象地本质和生命活动地规律. SixE2yXPq52.蛋白质工程操作程序地基本思路与基因工程有什么不同？答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRN→A 蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有地蛋白质. 蛋白质工程是按照以下思路进行地：确定蛋白质地功能→蛋白质应有地高级结构→蛋白质应具备地折叠状态→应有地氨基酸序列→应有地碱基排列，可以创造自然界不存在地蛋白质. 6ewMyirQFL3.你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？提示：酶工程就是指将酶所具有地生物催化作用，借助工程学地手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面地一门科学技术. 概括地说，酶工程是由酶制剂地生产和应用两方面组成地.酶工程地应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中. α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起地某些功能地衰竭等. 至于我们日常生活中所见到地加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接地体现了. 通常所说地酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶地功能来设计酶地分子结构，然后由酶地分子结构来确定相应基因地碱基序列等步骤. 因此，酶工程地重点在于对已存酶地合理充分利用，而蛋白质工程地重点则在于对已存在地蛋白质分子地改造. 当然，随着蛋白质工程地发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程地一部分. kavU42VRUs（二）正文中讨论题答：（1）每种氨基酸都有对应地三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列地编码序列查出来. 但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16 种，可以让学生根据学过地排列组合知识自己排列一下. 首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GC（U 或C或A 或G）UGG A A（或G）AUGUU（U或C），再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T 或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）. y6v3ALoS89（2）确定目地基因地碱基序列后，就可以根据人类地需要改造它，通过人工合成地方法或从基因库中获取.（三）异想天开能不能根据人类需要地蛋白质地结构，设计相应地基因，导入合适地细菌中，让细菌生产人类所需要地蛋白质食品呢？M2ub6vSTnP提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功地例子. 一些报道利用细菌生产人类需要地蛋白质往往都是自然界已经存在地蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在地蛋白质. 主要原因是蛋白质地高级结构非常复杂，人类对蛋白质地高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用地蛋白质，而且一个崭新地蛋白质会带来什么危害也是人们所担心地. 0YujCfmUCw（四）旁栏思考题1. 你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大地科学命题.2001 年，国际人类蛋白质组组织宣告成立. 之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行地“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行地“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划地帷幕. eUts8ZQVRd“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官地蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔地重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区地80多个实验室报名参加. 它地科学目标是揭示并确认肝脏地蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发地突破提供重要地科学基础. sQsAEJkW5T人类蛋白质组计划地深入研究将是对蛋白质工程地有力推动和理论支持.2. 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，还是通过对基因地操作来实现？答：毫无疑问应该从对基因地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地，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过地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，被改造过地蛋白质分子还是无法遗传地. GMsIasNXkA（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.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理. 版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership. TIrRGchYzg用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利. 除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬. 7EqZcWLZNXUsers may use the contents or services of this articlefor personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. 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2019年高二生物人教版选修3导学案：1-4《蛋白质工程的崛起》
课题：蛋白质工程的崛起【学习目标】1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由2.简述蛋白质工程的原理3.尝试运用逆向思维分析和解决问题【重点难点】重点：1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由2.简述蛋白质工程的原理难点：蛋白质工程的原理【自主学习】一、蛋白质工程崛起的缘由1.蛋白质工程崛起的缘由：基因工程可将一种生物的转移到另一种生物的体内，可产生它本不能产生的，表现出新的性状。
基因工程原则上只能生产的蛋白质，它符合特定物种生存的需要却不一定符合人类的需要。
2.概念：又被称为第二代基因工程①基础：蛋白质分子的及其与的关系。
②操作：或。
③结果：改造了现有蛋白质或制造出。
④目的：满足人类的的需求。
二、蛋白质工程的基本原理（1）写出中心法则图解（2）由公式讨论：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？（3）总结蛋白质工程的基本原理。
前提：__________________________________________；改造对象：________ _；原理：___________ ___；目的：________________________________________。
（4）操作过程：从预期的出发→设计预期的→推测应有的→找到相对应的基因→基因表达→产生需要的蛋白质（5）可根据蛋白质被改造部位的多少，可以将这种改造分为：大改：制造出自然界中不存在的全新蛋白质。
中改：在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域。
小改：改造蛋白质分子中的几个氨基酸的残基。
三、蛋白质工程的进展和前景1.前景诱人：用蛋白质工程方法制成的电子原件，具有、和＿的特点，因此有极为广阔的发展前景。
例如：科学家通过对的改造，已使其成为速效型药品；科学家对抗体进行改造，生产出良好的鼠-人嵌合抗体来处理癌细胞。
2.面临困难：目前科学家对大多数蛋白质的的了解还不够，因此蛋白质工程目前成功的例子不多。
主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而高级结构十分复杂，目前对此还了解很不够。
人教版高中生物选修3 1.4《蛋白质工程的崛起》名师导学案
专题一基因工程 1.4 蛋白质工程的崛起目的要求：1、举例说出蛋白质工程崛起的缘由2、理解蛋白质工程的原理3、查阅相关资料知道蛋白质组计划、酶工程等4、小组合作，完成相关任务一、课前准备：1、观看微课，以小组为单位，努力完成学案任务。
2、查阅相关资料，知道人类国际蛋白质组计划的相关内容。
3、以小组为单位完成本节课的思维导图。
二、课堂任务：思考：为什么不能直接对蛋白质分子进行操作，而是通过对基因进行操作来实现？任务一：新型B淋巴细胞阻断剂(TACI)的蛋白质工程任务背景：自身免疫疾病，例如：系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎，该疾病种类繁多、病情较为严峻，但是目前无论使用抗炎药物或免疫抑制剂，都不能真正有效控制疾病，因此寻找“有效治疗药物”成为亟待解决的科学难题。
自身免疫疾病的最新研究成果的分析，创设有望成为治疗自身免疫疾病的新型药物蛋白。
研究进展：①人体内BAFF蛋白过量导致B淋巴细胞过度增殖分化而引起自身免疫疾病，BAFF成为治疗该疾病新靶点。
②TACI蛋白能与BAFF结合，从而抑制B淋巴细胞过度活化，抑制自身免疫疾病。
③某蛋白能够通过CRD2区域增强与BAFF特异性结合能力。
④蛋白类药物在体内易被消除，某蛋白的FC区域能延缓该蛋白被消除速度，延长药物蛋白作用时间。
解决内容：①您能设计一种“新型蛋白”使其有望成为治疗自身免疫疾病的有效药物吗?②为获取新型药物蛋白，直接对天然蛋白质TACI直接改造是否可行，为什么?你有更好的方案吗? 根据资料分析，为“如何改造基因”提供可行方案。
任务二：小组合作，适当分析解题思路，完成题目所缺内容。
（2015 全国卷II）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。
如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。
回答下列问题：（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。
苏教版高中生物选修3《蛋白质工程》教案
A.DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能
B.确定蛋白质的功能→蛋白质应用的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→蛋白质应有的氨基酸序列→蛋白质应有的碱基排列→蛋白质
C.mRNA→蛋白质→折叠产生功能
D.mRNA→DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能
学生在老师的带领下回顾有关蛋白质的知识。
2.蛋白质工程的基本原理
（1）蛋白质工程与基因工程虽然有着密切的关系，但是，蛋白质工程与基因工程还是有许多明显的区别，在教学中要引导学生注意分析这些区别。
（2）强调：在蛋白质工程中，基因工程是蛋白质工程的关键技术。
（3）突出蛋白质结构和功能的关系，使学生懂得，改造蛋白质结构的目的，是为了获得符合人们需要的、有特定功能的蛋白质。
3.积极思维活动——在基因水平上是如何实现对蛋白质的改造的？
采取“自学阅读——分组讨论——集中讲解”的方式实施活动。使学生通过自学发现问题、参与讨论、思考问题、认真听讲、解决问题的过程，逐步加深理解定点诱变技术的原理，懂得在基因水平上对蛋白质改造的基本过程。
同时，在讲解的过程中，可以借助动画示意如DNA双链的分离、所需突变顺序的引入、含突变顺序的完整DNA的合成、重组DNA转化受体细胞并增殖、转录、翻译，最终得到定点突变的蛋白质的过程。
4.蛋白质工程的应用
引导学生抓住酶的理化特性和抗体的功能，分析讨论如何根据需要、运用何种方法对有关蛋白质进行改造。
在观察鼠—人嵌合抗体的形成过程图示时，提示学生对鼠—人嵌合抗体的重组是对鼠—人嵌合抗体基因重组的基础上进行的。
三、对学生进行课堂检测，反馈教学效果。
1.蛋白质工程的操作是在下列哪种水平对蛋白质的改造（）
A.细胞水平B.DNA分子水平C.核酸水平D.蛋白质水平
高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3 3.4 蛋白质工程的原理和应用 学案
第4节蛋白质工程的原理和应用学习目标：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。
学习内容：一、蛋白质工程1.基础：蛋白质分子的及其与的关系。
2.手段：通过或，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。
3.目的：获得满足人类生产和生活需求的。
4.特点：是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代，是包含多学科的综合科技工程。
二、蛋白质工程崛起的缘由1.缘由①基因工程在原则上只能生产自然界中的蛋白质。
②天然蛋白质不一定完全符合的需要。
③需要对进行改造产生更符合人类需要的蛋白质。
2.实例：提高玉米赖氨酸含量将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成，可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。
三、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对蛋白质的特定需求，对蛋白质的进行设计改造。
2.实现手段：改造或合成。
3.基本思路：预期蛋白质功能→设计预期的→推测应有的序列→找到并改变相对应的序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
四、蛋白质工程的应用1.医药工业方面——研发药物①通过改造胰岛素基因，使其B28位脯氨酸替换为天冬氨酸，或将其与B29位赖氨酸交换位置,从而有效抑制了胰岛素的聚合，研发出速效。
②将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，使其在-70 ℃条件下可保存半年，解决了干扰素在体外的难题。
③将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接"到抗体上，降低了小鼠单克隆抗体诱发人体免疫反应的强度,提升了其治疗效果。
2.其他工业方面——用于改进酶的性能或开发新的工业用酶从用蛋白质工程获得的枯草杆菌蛋白酶的上百种突变体中，筛选出一些符合工业化生产需求的，提高该酶的使用价值3.农业方面——增加粮食产量、研发新型农药。
①改造某些，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。
②通过改造微生物蛋白质的结构，设计优良，增强微生物防治病虫害的效果。
3.4蛋白质工程的原理和应用教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3
-鼓励学生参与学术讨论和项目实践，如加入科学社团、参与研究项目等，让学生在实际操作中锻炼蛋白质工程相关的实践能力和团队合作精神。
反思改进措施
（一）教学特色创新
1.引入互动讨论：通过组织学生讨论蛋白质工程的实际案例，激发学生的兴趣和参与度，培养学生的批判性思维和问题解决能力。
-拓展学习：学生利用提供的资源进行自主学习，拓宽知识面。
-反思总结：学生对学习过程进行反思，总结蛋白质工程的关键点，提出改进建议。
教学方法/手段/资源：
-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习，培养独立学习能力。
-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结，促进自我提升。
作用与目的：
3.4蛋白质工程的原理和应用教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3
学校
授课教师
课时
授课班级
授课地点
教具
教材分析
本节课选自2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3，章节为3.4蛋白质工程的原理和应用。本节课主要内容涵盖了蛋白质工程的定义、原理、方法和应用。通过本节课的学习，学生应该能够理解蛋白质工程的基本概念，掌握其原理和方法，了解蛋白质工程在实际应用中的重要性。
2.设计具体的教学活动：为激发学生的学习兴趣和参与度，将组织角色扮演、实验、游戏等活动。例如，在讲解蛋白质工程的原理时，可以组织学生进行角色扮演，模拟蛋白质工程的设计和实施过程；实验则让学生亲自动手操作，体验蛋白质工程的过程；游戏则可用于巩固所学知识，提高学生的应用能力。
3.确定教学媒体使用：本节课将利用多媒体教学，包括动画、图片、视频等，以生动展示蛋白质工程的过程和实例，帮助学生更好地理解蛋白质工程的原理和方法。同时，利用网络资源，为学生提供丰富的学习材料，拓宽他们的视野。
高级中学高二生物选修3导学案：蛋白质工程
【当堂训练】
(1)细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达,产生抗
是。
(2)上述过程中,将目的基因导入棉花细胞内
是 ,这种导入方法较经济、有效。
目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上,这需要通过检测才能知道,检测采用
是。
(3)上述基因工程中的核心步骤是 ,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以给下一代
的基因能够表达和发挥作用。
(4)利用基因工程技术培育抗虫棉,与诱变育种和杂交育种方法相比
有和等突出的优点,但是目前基因工程仍不能取代杂交育种和诱变育种。
与基因工程技术相比,杂交育种和诱变育种方法主要具有的优点。
高中生物选择性必修三 3 4 蛋白质工程的原理和应用(导学案)
第三章第4节蛋白质工程的原理和应用课前自主探究一.蛋白质工程的概念理解①基础：蛋白质分子的及其与的关系。
②手段：改造或合成。
③结果：对现有蛋白质进行或制造出。
二、蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质和不足：(1)实质：将一种生物的基因转移到,后者可以产生它本不能产生的，进而表现出。
(2)基因工程存在的不足：原则上只能生产自然界的蛋白质。
2.蛋白质工程的崛起：(1)理论和技术条件：、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。
(2)天然蛋白质存在不足：天然蛋白质的符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合的需要。
(3)实例：玉米中赖氨酸的含量比较低，将赖氨酸合成过程中两种酶的替换，就可以使玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。
三、蛋白质工程的基本原理1.目标：根据人们对功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2.方法：或。
3.流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的→推测应有的序列→找到并改变相对应的序列（基因）或合成新的→获得所需要的蛋白质。
四、蛋白质工程的应用1.在医药工业方面的应用(1)研发速效胰岛素类似物：科学家通过改造使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了，研发出速效胰岛素类似物。
(2)提高干扰素的保存期：将干扰素分子上的一个变成，提高了干扰素的保存时间。
(3)改造抗体：将小鼠单克隆抗体上“嫁接”到人的抗体上，降低了诱发人体免疫反应的强度。
2.在其他工业和农业方面的应用(1)改进酶的性能或开发新的工业用酶：利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种。
(2)改造某些重要的酶：利用蛋白质工程改造参与的酶，以提高植物光合作用的效率。
易错易混辨析(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。
（）(2)蛋白质工程以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础。
（）(3)基因工程在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程在分子水平对蛋白质进行操作。
（）(4)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。
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导学案课题：
编制人：张传龙审核人：领导签字：
【学习目标】1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3．尝试运用逆向思维分析和解决问题。
【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。
【学习难点】蛋白质工程的原理。
【教学建议】先研读教材，并从教材中勾画出要点，然后根据学案助读中的问题提示，思考并回答，遇有疑难，再查阅教材，加深理解，最后完成自测题。
课前预习案：
【问题导学】
中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如下：
蛋白质具有复杂的空间结构，不同种类的蛋白质具有不同的___________和___________。
蛋白质结构的多样性是由构成蛋白质的________、__________、__________和_________和___________来决定的，而其结构多样性的根本原因则是由于控制蛋白质合成的_______的多样性。
【预习自测】
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：
①_________；②_________；③_________；④__________；⑤__________。
(3)蛋白质工程的目的是______________，通过___________实现。
(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_____________的。
2．蛋白质工程的流程是（）A. 基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肤链→形成具有高级结构的蛋白质
→行使生物功能
B．对蛋白质进行分子设计→改造蛋白质分子→行使功能
C．蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核昔酸序列
D. 蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成相应mRNA
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．基因工程合成的是天然存在的蛋白质，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
【我的疑惑】
【课内探究案】
探究点一蛋白质工程峨起的缘由和原理
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能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。
蛋白质工程就是为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存在的蛋白质。
结合下图回答有关问题：
1．基因工程的不足
（1）基因工程的实质：将一种生物的_______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________。
(2)不足：在原则＿L只能生产自然界已存在的________。
（3）天然蛋白质的不足
天然蛋白质的_______符合________生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
2．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？
3．蛋白质工程的基本原理
（1）概念
①基础：蛋白质分子的________及其与________的关系。
②手段：通过_______或_______，对现有蛋白质进行_______，或制造一种新的蛋白质。
③目的：获得满足人类的生产和生活需求的________。
（2）原理：由预期的蛋白质找到相对应的________。
即________的逆推。
（3）流程：预期蛋白质功能→设计预期的________→推测应有的_______序列→找到相对应的_______序列（基因）→合成DNA→表达出蛋白质。
（4）最终结果：生产出____________________________________。
探究点二蛋白质工程的进展和前景
1.蛋白质工程的进展和前景
（1）前景诱人：此技术制成的电子元件，具有________、________、和效率高的特点；
通过对胰岛素的改造，使其成为速效型药品。
（2）难度很大：主要是目前科学家对大多数蛋白质的_________的了解还很不够。
2.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：
（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。
（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_______________________。
【归纳提炼】
蛋白质工程与基因工程的比较
【当堂检测】
1.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是对热稳定性较差，进人人体后容易失效。
现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗消化不良，最佳方案是（）
A.将此酶中的少数氨基酸替换，以改善其功能
B.将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶
C.重新设计与创造一种全新的蛋白酶
D.减少此酶在片剂中的含量
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.蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。
下图示意蛋白质工程流程，图中A, B在遗传学上依次表示（）
A.转录和翻译
B.翻译和转录
C.复制和转录D．传递和表达
4．蛋白质工程是指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、生产的过程。
下图是蛋白质工程的基本途径，试回答下列有关问题：
（1）图中③过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的_______，后者位于_______分子上，其上的核昔酸序列与基因中的脱氧核昔酸序列之间存在着_______________关系。
（2）通过③过程获得的脱氧核昔酸序列不是完整的基因，要使这一序列能够表达、发挥作用，还必须在序列的上、下游加上_______和_______，在这个过程中需要_______酶的参与。
(3)完成④过程需要涉及_______________技术。