生物选修3人教新课标1.4蛋白质工程的崛起

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1、普通高中课程标准实验教科书—生物选修3[人教版]1.4蛋白质工程的崛起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4．为什么要开展蛋白质工程的研究5．蛋白质工程的原理学习方法本节课学生先预习教材后归纳知识，并通过小组讨论协作、达到学习目标。旧知回顾举例说明微生物生活的条件新知探究动动脑[问题探究一]：自主解决1．基础知识（一）引入新课[提问]如何让一种生物的性状在另一种生物中表达？（生答）[总结]在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，

2、为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的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的表达。但一个新问题出现了，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。如何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的蛋白质呢？这就是蛋白质工程所研究的内容。（二）进行新课[举例]干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素

3、的抗病毒活性为106U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。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的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。[讨论]如何将第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸呢？学生提出各种思路。[自学]学生自学课本内容，思考蛋白

4、质工程的原理和方法。[总结]师生总结以下内容：1．原理：中心法则的逆推2．过程：（1）从生物体中分离纯化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。[思考]师白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？[生答]基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界

5、已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。3．概念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,以满足人类的生产和生活的需求。[总结]蛋白质工程的实质：通过改造基因和合成新的基因，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。4．蛋白质工程的进展和前景学生讲述。[思考]蛋白质工程就是酶工程吗？酶大多是蛋白质。酶工程包括酶制剂的生产和

6、应用两方面，其重点在于对已存在酶的合理充分利用。而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。酶工程至多是蛋白质工程的一部分。（三）课堂总结、点评基因工程的实质：蛋白质工程崛起缘由基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质蛋白质工程的目的：目标蛋白质工程的基本原理原理：过程：蛋白质工程的进展和前景（四）实例探究［例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【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

7、造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。【答案】D［例1］科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第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，

8、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。【